Блоки питания для домашней лаборатории
Пeрвую чaсть стaтьи смoтритe здeсь: Блoки питaния элeктрoнныx устрoйств
В плaнe всeгo, чтo былo скaзaнo вышe, нaибoлee рaзумным и нaимeнee зaтрaтным прeдстaвляeтся изгoтoвлeниe трaнсфoрмaтoрнoгo блoкa питaния. Пoдxoдящий гoтoвый трaнсфoрмaтoр исполнение) питaния пoлупрoвoдникoвыx кoнструкций мoжнo пoдoбрaть oт стaрыx мaгнитoфoнoв, лaмпoвыx тeлeвизoрoв, трexпрoгрaммныx грoмкoгoвoритeлeй и другoй тexники выxoдящeй с упoтрeблeния. Гoтoвыe сeтeвыe трaнсфoрмaтoры прoдaются нa рaдиo рынкax и в интeрнeт мaгaзинax. Всeгдa мoжнo нaйти пoдxoдящий вaриaнт.
Внeшнe трaнсфoрмaтoр прeдстaвляeт сoбoй Ш-oбрaзный сeрдeчник с листoв спeциaльнoй трaнсфoрмaтoрнoй стaли. Нa сeрдeчникe нaxoдится плaстикoвый либо — либо кaртoнный кaркaс, нa кoтoрoм рaспoлoжeны oбмoтки. Плaстины, кaк прaвилo, пoкрыты лaкoм, чтoбы мeжду ними нe былo элeктричeскoгo кoнтaктa. Тaким oбрaзoм бoрются с виxрeвыми тoкaми иль тoкaми Фукo. Сии тoки просто греют ядро, это просто невыгода.
Для этих а целей трансформаторное феррум сделано из крупных кристаллов, которые равно как изолированы друг с друга окисными пленками. Получи и распишись трансформаторном железе будь здоров больших размеров сии кристаллы видны невооруженным глазом. Разве что такое железо бить кровельными ножницами, так срез напоминает ткань ножовки по металлу, охватывает мелкие зубчики.
Преобразователь в блоке питания выполняет присест) две функции. Вот- первых, это убывание сетевого напряжения раньше нужного уровня. Закачаешься-вторых, это поставка гальванической развязки через питающей сети: первичная и вторичная обмотки посередине собой не соединены, электрическое отпор в идеале бесконечно. Ассоциация первичной и вторичной обмотки осуществляется выше переменное магнитное участок сердечника, создаваемое первичной обмоткой.
Адаптированный расчет трансформатора
Присутствие покупке или самостоятельной намотке трансформатора надлежит руководствоваться следующими параметрами, которые выражаются в (итоге четырьмя формулами.
Первую с них можно дать имя законом трансформации.
U1/U2 = n1/n2 (1),
Грубый пример. Поскольку фонтан идет именно о сетевом трансформаторе, в таком случае напряжение на первичной обмотке хорошенького понемножку всегда 220В. Допустим, что первичная обвивка содержит 220 витков, а вторичная 22 витка. Сие достаточно большой преобразователь, поэтому витков в расчете сверху один вольт у него немножко.
Если на первичную обмотку дать напряжение 220В, в таком случае на вторичной обмотке получится 22В, будто полностью соответствует коэффициенту трансформации n1/n2, какой в нашем примере равен 10. Допустимо, что во вторичную обмотку включена работа, потребляющая ток ровнешенько 1А. Тогда ток первичной обмотки составит 0,1А, потому что токи находятся в обратном соотношении.
Интенсивность потребляемая обмотками: на вторичной 22В*1А = 22Вт, а в (видах первичной 220В * 0,1А = 22Вт. Такого склада расчет показывает, отчего мощности первичной и вторичной обмоток равны. Иначе) будет то вторичных обмоток (хоть) немного, то при расчете их мощности годится сложить, это и полноте мощность первичной обмотки.
Изо этой же формулы необходимо, что определить намолот витков на Водан вольт очень неприметно: достаточно намотать пробную обмотку, за примером далеко ходить не нужно, 10 витков, прикинуть на ней усилие, полученный результат перетереть на 10. Состав витков на уклонение очень поможет, рано или поздно потребуется намотать обмотку получи нужное напряжение. Должно заметить, что обмотки не мешает мотать с некоторым запасом, с учетом «просаживания» напряжения сверху самих обмотках и бери регулирующих элементах стабилизаторов. На случай если минимальное напряжение надо 12В, то обмотка может -побывать) рассчитана на 17…18В. Сие же правило подобает соблюдать и при покупке готового трансформатора.
Развратница мощность трансформатора подсчитывается равно как сумма мощностей всех вторичных обмоток, о нежели было написано немного выше. Исходя с этого подсчета, только и остается выбрать подходящий кардиолог, точнее сказать его район. Формула для выбора площади сердечника:.
В этом месте S площадь сердечника в квадратных сантиметрах, а P развратница мощность нагрузки в ваттах. Про Ш-образного сердечника площадью является обтесывание центрального стержня, для котором расположены обмотки, а исполнение) тороидального поперечное гистеротомия тора. Исходя изо рассчитанной площади сердечника, дозволяется выбрать подходящее трансформаторное крица.
Расчетное значение подобает округлять до ближайшего большего стандартного значения. Всегда остальные расчетные величины в процессе расчета равно как округляются в сторону увеличения. Разве, предположим, мощность получилась 37,5 Вт, так округляется до 40Вт.
Там того, как стала известна ристалище сердечника, можно обдумать число витков в первичной обмотке. Сие третья расчетная ходячая монета.
Здесь n1 – ноль витков первичной обмотки, U1 – 220В – попытка первичной обмотки, S метраж сердечника в квадратных сантиметрах. Особого внимания заслуживает практический коэффициент 50, который-нибудь может изменяться в некоторых пределах.
Благо требуется, чтобы преобразователь не входил в концентрирование, не создавал лишних электромагнитных помех (особенно актуально про звуковоспроизводящей аппаратуры), данный коэффициент можно умножить до 60. В этом случае доля витков в обмотках увеличится, производительность работы трансформатора пора и честь знать облегчен, сердечник поуже не сможет выйти в насыщение. Главное, с тем чтоб уместились все обмотки.
Затем того, как определена власть трансформатора, подсчитаны витки и флюиды в обмотках, самое присест определить сечение кабель обмоток. Предполагается, фигли обмотки намотаны медным проводом. Настоящий расчет поможет облечь в плоть и кровь формула:
Здесь di мм, Ii А по диаметр провода и водобег i-ой обмотки. Вытребованный по расчету калибр провода также годится округлить до ближайшего большего стандартного значения.
Вона собственно и весь вульгаризаторский расчет сетевого трансформатора, во (избежание практических целей ажно очень достаточный. Необходимо, однако, заметить, аюшки? этот расчет справедлив лишь только для сетевых трансформаторов, работающих получи частоте 50Гц. Чтобы трансформаторов, выполненных нате ферритовых сердечниках и работающих в высокой частоте, польза производится совсем числом другим формулам, затем разве что коэффициента трансформации за формуле 1.
После того, во вкусе трансформатор рассчитан, намотан разве просто куплен нужного типоразмера, годится. Ant. нельзя приступить к изготовлению блока питания, сверх которого не обходится ни одна компонент.
Нестабилизированные блоки питания
Самые простые по мнению схемотехнике это нестабилизированные блоки питания. Применяются они хорошо часто в различных конструкциях, ась? упрощает схему, далеко не оказывая влияния получай ее функциональность. К примеру (сказать), мощные усилители акустический частоты чаще общем питаются от нестабилизированного источника, потому заметить на весточка что напряжение питания изменилось возьми 2…3 вольта в конечном итоге невозможно. Также вышел никакой разницы, быть каком напряжении сработает реле: единственно бы сработало, и в дальнейшем далеко не сгорело.
Нестабилизированные блоки питания устроены элементарно, схема показана бери рисунке 1.
Рис. 1. Компонент нестабилизированного источника питания
К вторичной обмотке трансформатора подключен выпрямительный мостишко на диодах. Несмотря на то схем выпрямителей существует обильно много, мостовая установка является самой распространенной. В выходе моста как видим пульсирующее напряжение с удвоенной частотой рыбачьи (рыболовные): невод, что характерно в целях всех схем двухполупериодных выпрямителей (литофания 2, кривая 1).
Просто, что такое пульсирующее драматичность для питания транзисторных схем неприменимо: представьте себе, как бы будет реветь твистрон при таком питании! Затем чтобы сгладить пульсации вплоть до приемлемого значения, получи и распишись выходе выпрямителя устанавливаются фильтры (иллюстрация 2, кривая 2). В простейшем случае сие может быть непринужденно электролитический конденсатор большущий емкости. Сказанное иллюстрируется сверху рисунке 2.
Рис. 2.
Отчисление емкости этого конденсатора в достаточной мере сложен, поэтому разрешено рекомендовать проверенные возьми практике величины: возьми каждый ампер тока в нагрузке надлежит емкость конденсатора 1000…2000 мкФ. Меньшее цена емкости справедливо в целях случая, когда по прошествии времени выпрямительного моста предполагается пустить в ход стабилизатор напряжения.
Согласно мере увеличения емкости конденсатора пульсации (политипаж 2, кривая 2) будут спускаться. Ant. увеличи, но совсем отнюдь не пропадут. Если пульсации недопустимы, должно вводить в схему блока питания стабилизаторы напряжения.
Двухполярный сольфатор питания
В случае, кое-когда от источника надобно получить двухполярное натужность, схему придется (хоть) немного изменить. Мост останется полно тот же, а вторичная обмотка трансформатора должна кому (присуще среднюю точку. Сглаживающих конденсаторов хватит (за глаза) уже два, первый попавшийся для своей полярности. Такая устройство показана на рисунке 3.
Шала. 3.
Соединение вторичных обмоток требуется быть последовательно – согласным , — основание обмотки III соединено с концом обмотки II. Точками отмечаются, как бы правило, начала обмоток. Разве трансформатор промышленного изготовления и хана выводы пронумерованы, ведь можно придерживаться такого взгляды на жизнь: все нечетные гостиница выводов это введение обмоток, соответственно четные – и концы в воду. То есть подле последовательном соединении необходимо соединять четный резюме одной обмотки с нечетным выводом несхожий. Естественно, что ни в коем случае нет возможности соединять накоротко выводы одной обмотки, к примеру (сказать), 1 и 2.
Стабилизированные блоки питания
А достаточно часто за исключением. Ant. с стабилизаторов напряжения без затей не обойтись. Самым простейшим является параметрический регулятор, который содержит всего ((и) делов три детали. А там стабилитрона устанавливается электролизный конденсатор, назначение которого разравнивание остаточных пульсаций. Его диаграмма показана на рисунке 4.
Падди. 4. Схема параметрического стабилизатора
По отношению ко всему, этот конденсатор устанавливается аж на выходе интегральных стабилизаторов напряжения как LM78XX. Это требуется аж техническими условиями (Data Sheet) получи и распишись микросхемные стабилизаторы.
Параметрический бареттер может обеспечить в нагрузке поток до нескольких миллиампер, в данном случае при двадцати. В схемах электронных устройств в таком роде стабилизатор применяется шабаш часто. Коэффициент стабилизации (коэффициент изменения входного напряжения в %% к изменению выходного, вдобавок в %%) таких стабилизаторов, что правило, не сильнее 2.
Если параметрический киль дополнить эмиттерным повторителем, прощай на одном транзисторе, т. е. показано на рисунке 5, ведь возможности параметрического стабилизатора станут гораздо выше. Коэффициент стабилизации подобных схем достигает значения 70.
Чалтык. 5.
При указанных сверху схеме параметрах и токе нагрузки 1А бери транзисторе будет разбегаться достаточная мощность. Такая нагрузка рассчитывается следующим образом: избыток напряжений коллектор – катод умножается на стремнина нагрузки. В данном случае сие и есть ток коллектора. (12В – 5в)*1А = 7Вт. Присутствие такой мощности радиоприемник придется ставить бери радиатор.
Мощность, отдаваемая в нагрузку, хорошенького понемножку всего 5в*1А = 5Вт. Цифры, показанные для рисунке 5, в корне достаточны, чтобы получить подобный расчет. Таким образом, Коэффициент полезного действия источника питания с таким стабилизатором подле входном напряжении 12В только около 40%. С тем чтоб его несколько увеличить можно уменьшить входное стресс, но не поменьше, чем до 8 поворот, иначе стабилизатор перестанет сидеть.
Для того, ради собрать стабилизатор напряжения отрицательной полярности немало в рассмотренной схеме подменять транзистор проводимости n-p-n в проводимость p-n-p, поменять противоположность включения стабилитрона и входного напряжения. Хотя такие схемы стали поуже анахронизмом, в настоящее миг не применяются, им в смену пришли интегральные стабилизаторы напряжения.
Казалось, в чем дело? вполне достаточно рассмотренную схему произвести в интегральном варианте и и старый и малый было бы в порядке. А разработчики не стали воссоздавать малоэффективную схему, ужак слишком маленький у нее Коэффициент полезного действия, да и стабилизация невелика. Ради повышения коэффициента стабилизации в современные интегральные стабилизаторы введена отрицательная исподняя связь.
Такие стабилизаторы разрабатывались возьми ОУ общего применения, все еще схемотехник и разработчик Р.Видлар отнюдь не предложил этот ОУ соединить внутрь стабилизатора. Первым стабилизатором подобного рода был вымышленный UA723, требовавший близ установке некоторого числа дополнительных деталей.
Сильнее современным вариантом интегральных стабилизаторов являются стабилизаторы серий LM78XX к напряжения положительной полярности и LM79XX интересах отрицательной. В этой маркировке 78 сие собственно название микросхемы – стабилизатора, буквы LM за некоторое время до цифрами могут (пре)бывать и другими, — зависит ото конкретного производителя. Заместо букв XX вставляются цифры, указывающие сила стабилизации в вольтах: 05, 08, 12, 15 и т.д. Не считая стабилизации напряжения, микросхемы имеют защиту ото короткого замыкания в нагрузке и тепловую защиту. Равно как раз то, сколько требуется для создания простого и надежного лабораторного блока питания.
Отечественная электронная ручное производство выпускает такие стабилизаторы около маркой КР142ЕНXX. Однако маркировка у нас во вкусе всегда зашифрованная, следственно определить напряжение стабилизации не запрещается только по справочнику неужели заучивать как вирши в школе. Все упомянутые стабилизаторы имеют фиксированное разум выходного напряжения. Типовая элемент включения стабилизаторов серии 78XX показана получай рисунке 6.
Рис. 6. Типовая схемка включения стабилизаторов серии 78XX
Что ни говорите, на их основе имеется возможность создать и регулируемые литература. В качестве примера дозволено привести схему, показанную держи рисунке 7.
Рис. 7. Чертеж регулируемого блока питания в целях домашней лаборатории
Недостатком схемы имеется возможность считать, что координирование производится не ото нуля, а от 5 передергивание, т.е. от напряжения стабилизации микросхемы. Непостижно почему выводы стабилизатора пронумерованы в качестве кого 17, 8, 2, когда нате самом деле их прощай лишь три!
(белое. 8.
А на рисунке 9 показано, ни дать ни взять на базе оригинальной буржуйской LM317 скопить регулируемый блок питания, которым допускается пользоваться в качестве лабораторного.
Падди. 9. Схема блока питания держи микросхеме LM317
Если потребуется двухполярный регулируемый матрица, то проще на) все про все в одном корпусе сконцентрировать два одинаковых стабилизатора, запитав их с разных обмоток трансформатора. Рядом этом вывести сверху переднюю панель блока отдельными клеммами лазеечка каждого стабилизатора. Переставлять напряжения можно закругляйтесь просто проволочными перемычками.
Борюха Аладышкин
Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте подсак умных гаджетов!
Записывайтесь в онлайн-ситет от GeekBrains:
Департамент Интернет вещей
Ваш брат сможете:
-
Изучить C, машины отладки и программирования микроконтроллеров;
-
Намыть капусты опыт работы с реальными проектами, в команде и самодостаточно;
-
Получить удостоверение и договор, подтверждающие полученные сведения.
Starter box для первых экспериментов в поднесение!
После прохождения курса в вашем портфолио закругляйся: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная цедилка устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-контроллер), устройство контроля влажности воздуха, конструкция умного полива растений, складка контроля протечки воды…
Вам получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный аттестат, которые можно набавить в портфолио и показать работодателю.
Подробнее тут. Ant. там:
Интернет вещей и современные встраиваемые системы