Kaip savo rankomis pasidaryti 12 voltų maitinimo šaltinį - grandinių pavyzdžiai

12 voltų nuolatinės įtampos šaltinis yra naudingas namas, kotedžas ar garažas. Tokį įrenginį lengva pasidaryti patiems. Žemiau pateikiama 12 V maitinimo šaltinio schema, skirta surinkimui „pasidaryk pats“, taip pat patarimai, kaip apskaičiuoti ir pasirinkti komponentus.

Maitinimo šaltinių tipai

Iki šiol impulsiniai įtampos šaltiniai tapo plačiai paplitę. Jie turi didelį pranašumą prieš tradicines transformatorių grandines energijos vartojimo efektyvumo ir svorio bei dydžio požiūriu. Manoma, kad esant didesnei nei 5 amperų apkrovai, jie turi neabejotinų pirmenybių. Tačiau jie turi ir trūkumų – pavyzdžiui, radijo dažnių trukdžių generavimas tiekimo tinkle ir apkrovoje.Ir pagrindinė namų surinkimo kliūtis yra grandinių sudėtingumas ir specialių įgūdžių poreikis gaminti apvijų dalis. Todėl vidutinės kvalifikacijos namų meistrui geriau gaminti maitinimo šaltinį pagal įprastą principą su tinklo žeminamuoju transformatoriumi.

Kur naudojamas įtampos šaltinis

Tokio PSU asortimentas buityje yra platus:

• žemos įtampos lempų maitinimas;
• akumuliatoriaus įkrovimas;
• garso įrenginių maitinimo šaltinis.

Taip pat daugeliui kitų tikslų, kuriems reikalinga nuolatinė 12 voltų įtampa.

Transformatoriaus maitinimo schema

Maitinimo šaltinio schema.

12 voltų maitinimo grandinė, veikianti iš 220 V tinklo, susideda iš šių mazgų:

1. Nuleidžiamas transformatorius. Jį sudaro geležinės, pirminės ir antrinės (gali būti kelios) apvijos. Nesigilinant į veikimo principą, reikia pažymėti, kad išėjimo įtampa priklauso nuo pirminės (n1) ir antrinės (n2) apvijų posūkių santykio. Norint gauti 12 voltų, antrinėje apvijoje turi būti 220/12 = 18,3 karto mažiau apsisukimų nei pirminėje.
2. Lygintuvas. Dažniausiai atliekama kaip visos bangos grandinė (diodinis tiltas). Keičia kintamąją įtampą į pulsuojančią. Srovė praeina per apkrovą du kartus ta pačia kryptimi.
   Visos bangos lygintuvo veikimas.
3. Filtras. Konvertuoja pulsuojančią įtampą į DC. Jis įkraunamas, kai yra įtampa, ir išsikrauna per pauzes. Jį sudaro didelės talpos oksidinis kondensatorius, su kuriuo lygiagrečiai dažnai jungiamas apie 1 μF talpos keraminis kondensatorius. Norint suprasti šio papildomo elemento poreikį, reikia atsiminti, kad oksidinis kondensatorius yra išdėstytas folijos juostelių, susuktų į ritinį, pavidalu.Šis ritinys turi parazitinį induktyvumą, kuris žymiai pablogina aukšto dažnio triukšmo filtravimo kokybę. Norėdami tai padaryti, įjungiamas papildomas kondensatorius RF impulsų trumpinimui.
   Lygiavertė filtro grandinė su oksidu ir papildomais kondensatoriais.
4. Stabilizatorius. Gali trūkti. Toliau aptariamos paprastų, bet veiksmingų mazgų schemos.

Tolesniuose skyriuose aptariama, kaip pasirinkti ir apskaičiuoti kiekvieną 12 voltų nuolatinės srovės šaltinio elementą.

Transformatoriaus pasirinkimas

Yra du būdai gauti tinkamą transformatorių. Nepriklausoma nuleidžiamo bloko gamyba ir tinkamo parinkimas gamykloje. Bet kokiu atveju atminkite:

• transformatoriaus žeminamosios apvijos išvestyje, matuojant įtampą, voltmetras parodys efektyviąją įtampą (1,4 karto mažesnę už amplitudę);
• ant filtro kondensatoriaus be apkrovos pastovi įtampa bus maždaug lygi amplitudei (sakoma, kad kondensatoriaus įtampa „pakyla“ 1,4 karto);
• jei nėra stabilizatoriaus, tada esant apkrovai talpos įtampa kris priklausomai nuo srovės;
• kad stabilizatorius veiktų, reikalingas tam tikras įėjimo įtampos perteklius virš išėjimo įtampos, jų santykis riboja viso maitinimo efektyvumą.

Iš paskutinių dviejų punktų matyti, kad normaliam PSU veikimui transformatoriaus įtampa turi viršyti 12 V.

Savaime apsisukantis transformatorius

Visas namuose pagaminto galios transformatoriaus apskaičiavimas ir gamyba yra sudėtingas, daug laiko reikalaujantis, reikalaujantis įrankių ir įgūdžių. Todėl bus svarstomas supaprastintas kelias - parinktas blokas, tinkamas geležinimui ir jo pakeitimas iki 12 V.

Jei yra paruoštas transformatorius, bet nėra jo prijungimo schemos, reikia iškviesti jo apvijų testerį su testeriu.Tikėtina, kad didžiausio pasipriešinimo apvija bus tinklo. Likusios apvijos turi būti pašalintos.

Toliau reikia išmatuoti geležies komplekto b storį ir centrinės plokštės a plotį ir juos padauginti. Šerdies skerspjūvio plotas gaunamas S \u003d a * b (kv. cm). Jis nustato transformatoriaus galią P=. Toliau apskaičiuojama maksimali srovė amperais, kurią galima pašalinti iš apvijos, kurios įtampa yra 12 voltų: I \u003d P / 12.

Šerdies ploto nustatymas.

Toliau pagal formulę n=50/S apskaičiuojamas apsisukimų skaičius volte. 12 voltų įtampai reikia apvynioti 12 * n apsisukimų su maždaug 20% ​​atsarga, kad nuostoliai būtų varyje ir stabilizatoriuje. O jei ne, tada įtampos kritimas esant apkrovai. Ir paskutinis žingsnis yra pasirinkti apvijos laido skerspjūvį pagal grafiką, kai srovės tankis yra 2-3 mA / kv.

Varinės vielos pasirinkimas.

Pavyzdžiui, yra transformatorius su 220 V pirmine apvija su 3,5 cm storio geležies rinkiniu ir 2,5 cm pločio viduriniu liežuviu. Vadinasi, S = 2,5 * 3,5 = 8,75 ir transformatoriaus galia =3 W (apytiksliai). Tada maksimali galima srovė esant 12 voltų I=P/U=3/12=0,25 A. Apvijai galima rinktis 0,35..0,4 kv.mm skersmens laidą. 1 voltui yra 50 / 8,75 = 5,7 apsisukimų, reikia apsukti 12 * 5,7 = 33 apsisukimų. Atsižvelgiant į atsargas - apie 40 apsisukimų.

Gatavo transformatoriaus pasirinkimas

Jei yra paruoštas transformatorius su antrine apvija, tinkama srovei ir įtampai, galite pabandyti pasiimti paruoštą. Pavyzdžiui, CCI serijoje yra tinkamų gaminių, kurių antrinės apvijos įtampa yra artima 12 voltų.

Šio sprendimo privalumas – minimalus darbo intensyvumas ir gamyklos vykdymo patikimumas. Minusas - transformatoriuje yra kitų apvijų, jų apkrovai taip pat skaičiuojama bendra galia.Todėl pagal svorį ir dydį toks transformatorius praras.

Diodų parinkimas ir lygintuvo gamyba

Diodai lygintuve parenkami pagal tris parametrus:

• didžiausia leistina tiesioginė įtampa;
• aukščiausia atvirkštinė įtampa;
• maksimali darbinė srovė.

Pagal pirmuosius du parametrus 90 procentų turimų puslaidininkinių įrenginių yra tinkami veikti 12 voltų grandinėje, daugiausiai pasirenkama pagal maksimalią nuolatinę srovę. Nuo šio parametro taip pat priklauso diodo korpuso konstrukcija ir lygintuvo gamybos būdas.

Jei apkrovos srovė neviršija 1 A, galima naudoti užsienio ir vidaus vieno ampero diodus:

• 1N4001-1N4007;
• HER101-HER108;
• KD258 („lašelis“);
• KD212 ir kt.

Mažesnėms srovėms (iki 0,3 A) skirti KD105 (KD106) įrenginiai. Visi išvardyti diodai gali būti montuojami tiek vertikaliai, tiek horizontaliai ant spausdintinės grandinės ar plokštės, arba tiesiog ant kaiščių. Jiems nereikia radiatorių.

Diodinis tiltas iš mažos galios elementų.

Jei reikia didelių darbinių srovių, tuomet reikia naudoti kitus diodus (KD213, KD202, KD203 ir kt.). Šie įrenginiai skirti darbui su šilumos kriauklėmis, be jų jie atlaikys ne daugiau kaip 10% maksimalios vardinėje plokštelėje nurodytos srovės. Todėl reikia rinktis jau paruoštus radiatorius arba pasigaminti juos patiems iš vario ar aliuminio.

Kitas diodinio tilto dizainas.

Taip pat patogu naudoti jau paruoštus tilto diodų mazgus KTS405, KVRS ar pan. Jų nereikia surinkti – pakanka atitinkamiems išėjimams prijungti kintamąją įtampą ir pašalinti konstantą.

KVRS3510 surinkimas.

Kondensatoriaus talpa

Kondensatoriaus talpa priklauso nuo apkrovos ir jos leidžiamo pulsavimo.Norint tiksliai apskaičiuoti talpą, yra formulės ir internetiniai skaičiuotuvai, kuriuos galima rasti internete. Praktikuodami galite sutelkti dėmesį į skaičius:

• esant mažoms apkrovos srovėms (dešimtis miliamperų), talpa turi būti 100...200 uF;
• esant srovėms iki 500 mA, reikalingas 470..560 uF kondensatorius;
• iki 1 A - 1000..1500 uF.

Esant didesnėms srovėms, talpa proporcingai didėja. Bendras požiūris yra tas, kad kuo didesnis kondensatorius, tuo geriau. Galite padidinti jo pajėgumus bet kokiu mastu, riboja tik dydis ir kaina. Kalbant apie įtampą, būtina paimti kondensatorių su rimta marža. Taigi, 12 voltų lygintuvui geriau imti 25 voltų elementą, o ne 16 voltų.

Šie svarstymai galioja nestabilizuotiems šaltiniams. PSU su talpos stabilizatoriumi jį galima sumažinti kelis kartus.

Išėjimo įtampos stabilizavimas

Ne visada reikalingas stabilizatorius maitinimo šaltinio išvestyje. Taigi, jei ketinama naudoti maitinimo bloką kartu su garso atkūrimo įranga, tada išvestis turi turėti stabilią įtampą. Ir jei šildymo elementas tarnauja kaip apkrova, stabilizatorius yra aiškiai nereikalingas. Dėl LED juostos maitinimo šaltinis Galite apsieiti ir be sudėtingiausio maitinimo modulio, tačiau, kita vertus, stabili įtampa užtikrina švytėjimo ryškumo nepriklausomybę esant galios viršįtampiams ir prailgina LED lempos tarnavimo laiką.

Jei priimamas sprendimas įdiegti stabilizatorių, paprasčiausias būdas yra jį surinkti ant specializuoto LM7812 lusto (KR142EN5A). Perjungimo grandinė yra paprasta ir nereikalauja reguliavimo.

7812 stabilizatorius.

Į tokio stabilizatoriaus įvestį galima prijungti nuo 15 iki 35 voltų įtampą. Įėjime turi būti sumontuotas ne mažesnės kaip 0,33 mikrofaradų talpos kondensatorius C1, išėjime – ne mažesnis kaip 0,1 mikrofarado.Filtro bloko kondensatorius dažniausiai veikia kaip C1, jei jungiamųjų laidų ilgis neviršija 7 cm.Jei tokio ilgio išlaikyti nepavyks, tuomet reikės montuoti atskirą elementą.

Lustas 7812 turi apsaugą nuo perkaitimo ir trumpojo jungimo. Tačiau jai nepatinka poliškumo pakeitimas įėjime ir išorinės įtampos tiekimas į išvestį - jos laikas gyvenime tokiose situacijose skaičiuojamas sekundėmis.

Svarbu! Jei apkrovos srovė viršija 100 mA, būtina sumontuoti integruotą stabilizatorių ant šilumos kriauklės!

Stabilizatoriaus išėjimo srovės didinimas

Aukščiau pateikta schema leidžia pakrauti stabilizatorių iki 1,5 A srove. Jei to nepakanka, galite maitinti mazgą papildomu tranzistoriumi.

Grandinė su n-p-n struktūros tranzistoriumi

Išorinis tranzistorius n-p-n.

Šią grandinę rekomenduoja kūrėjai ir ji įtraukta į lusto duomenų lapą. Išėjimo srovė neturi viršyti maksimalios tranzistoriaus kolektoriaus srovės, kuri turi būti aprūpinta šilumos kriaukle.

P-n-p tranzistoriaus grandinė

Jei nėra n-p-n struktūros puslaidininkinio triodo, tada stabilizatorius gali būti sustiprintas p-n-p puslaidininkiniu triodu.

Išorinis tranzistorius p-n-p.

Mažos galios silicio diodas VD padidina 7812 išėjimo įtampą 0,6 V ir kompensuoja įtampos kritimą tranzistoriaus emiterio sandūroje.

Parametrinis stabilizatorius

Jei dėl kokių nors priežasčių nėra integruoto reguliatoriaus, galite paleisti mazgą zenerio diodu. Būtina pasirinkti zenerio diodą, kurio stabilizavimo įtampa yra 12 V ir sukurta atitinkamai apkrovos srovei. Didžiausia kai kurių 12 voltų buitinių ir importuotų zenerio diodų srovė nurodyta lentelėje.

Paprasto parametrinio stabilizatoriaus schema.

Rezistoriaus vertė apskaičiuojama pagal formulę:

R \u003d (Uin min-Ust) / (In max + Ist min), kur:

• Uin min – minimali įėjimo nestabilizuota įtampa (turėtų būti ne mažesnė kaip 1,4 Ust), voltai;
• Ust - zenerio diodo stabilizavimo įtampa (atskaitos vertė), voltas;
• In max - didžiausia apkrovos srovė;
• Ist min – minimali stabilizavimo srovė (atskaitinė vertė).

Jei nėra norimos įtampos zenerio diodo, jį galima sudaryti iš dviejų nuosekliai sujungtų. Šiuo atveju bendra įtampa turėtų būti 12 V (pavyzdžiui, D815A esant 5,6 volto, plius D815B esant 6,8 volto, duos 12,4 V).

Svarbu! Neįmanoma lygiagrečiai prijungti zenerio diodų (net to paties tipo), kad padidėtų stabilizavimo srovė!

Zenerio diodai nėra sujungti lygiagrečiai.

Parametrinį stabilizatorių galite įjungti taip pat – įjungę išorinį tranzistorių.

Galingo stabilizatoriaus schema.

Galingam tranzistoriui turi būti numatytas radiatorius. Maitinimo įtampa šiuo atveju bus mažesnė nei zenerio diodo Ust 0,6 V. Jei reikia, išėjimo įtampą galima reguliuoti aukštyn įjungiant silicio diodą (arba diodų grandinę). Kiekvienas grandinės elementas padidins Vout maždaug 0,6 V.

Stabilizatoriaus grandinė su zenerio diodu ir diodu.

Išėjimo įtampos reguliavimas

Jei maitinimo šaltinio įtampa turi būti reguliuojama nuo nulio, optimali grandinė būtų parametrinis stabilizatorius su kintamu rezistorius.

Sklandus įtampos reguliavimas.

1 kΩ rezistorius, sujungtas tarp tranzistoriaus pagrindo ir bendro laido, apsaugos triodą nuo gedimo, jei nutrūks potenciometro variklio grandinė.Sukant kintamo rezistoriaus rankenėlę, tranzistoriaus pagrindo įtampa pasikeis nuo 0 iki zenerio diodo Ust su maždaug 0,6 volto vėlavimu. Reikėtų atsižvelgti į tai, kad mazgo parametrai bus prastesni dėl potenciometro naudojimo - judančio kontakto buvimas (net ir geros kokybės) neišvengiamai sumažins įtampos stabilumą tranzistoriaus pagrinde.

Taip pat skaitykite

Kaip pagaminti maitinimą iš energiją taupančios lempos

 

Su 78XX serijos integruotu reguliatoriumi pasiekti 0–12 voltų įtampą yra daug sunkiau. Jei pakanka reguliavimo diapazono nuo 5 iki 12 V, galite naudoti 7805 mikroschemą ir ją įjungti pagal potenciometro grandinę. Zenerio diodas turi būti maždaug 7 voltų įtampa (KS168 su diodu arba be jo, KS175 ir kt.). Apatinėje potenciometro slankiklio padėtyje GND kaištis yra prijungtas prie bendro laido, o išėjimas bus 5 voltai. Kai variklis perjungiamas į viršutinę galią, jo įtampa padidės iki zenerio diodo Ust ir prisidės prie mikroschemos stabilizavimo įtampos.

Sklandus reguliavimas nuo 5 iki 12 voltų.

Galite naudoti LM317 lustą. Jis taip pat turi tris terminalus ir yra specialiai sukurtas reguliuojamiems šaltiniams kurti. Tačiau šis stabilizatorius turi žemesnę įtampos slenkstį, pradedant nuo 1,25 volto. Internete yra daug LM317 grandinių su reguliavimu nuo nulio, tačiau 90 ir daugiau procentų šių grandinių neveikia.

Standartinė LM317 laidų schema.

Taip pat skaitykite:Naminis maitinimo šaltinis su įtampos ir srovės reguliavimu nuo 0 iki 30V

Instrumentų išdėstymas

Pasirinkę visus mazgus arba aiškiai suvokę, kokie jie bus, galite pereiti prie įrenginio išdėstymo. Taip pat svarbu suprasti, koks bus būsimas įrenginio korpusas.Galite pasirinkti paruoštą, galite tai padaryti patys, jei turite medžiagų ir įgūdžių.

Nėra specialių taisyklių dėl mazgų išdėstymo korpuso viduje. Tačiau pageidautina mazgus išdėstyti taip, kad jie būtų sujungti laidininkais nuosekliai, kaip diagramoje, ir trumpiausiu atstumu. Išvesties gnybtus geriausia dėti toje pusėje, kuri yra priešinga maitinimo kabeliui. Maitinimo jungiklį ir saugiklį geriau pritvirtinti įrenginio gale. Norint racionaliai išnaudoti erdvę tarp korpusų, kai kuriuos mazgus galima montuoti vertikaliai, tačiau diodinį tiltelį geriau pritvirtinti horizontaliai. Sumontavus vertikaliai, karšto oro konvekcinės srovės iš apatinių diodų tekės aplink viršutinius elementus ir juos papildomai šildys.

Kas nesupranta, žiūrėkite vaizdo įrašą: Paprastas „pasidaryk pats“ maitinimo šaltinis.

Fiksuotos galios nuolatinės srovės maitinimo šaltinio surinkimas yra paprastas. Tai yra vidutinio meistro galioje, jums reikia tik elementarių elektros inžinerijos žinių ir minimalių montavimo įgūdžių.