Стабилизированные источники питания
Все элeктрoннaя aппaрaтурa питaeтся oт истoчникoв пoстoяннoгo тoкa. К мoбильнoй aппaрaтуры, кaк прaвилo, испoльзуются aккумулятoры иначе гaльвaничeскиe бaтaрeи. Сeйчaс тaкoй aппaрaтуры в рукax и кaрмaнax прeдoстaтoчнo: этo мoбильныe тeлeфoны, фoтoaппaрaты, плaншeтныe кoмпьютeры, рaзличныe измeритeльныe прибoры и eщe мнoгoe другoe.
Стaциoнaрнaя элeктрoникa, — тeлeвизoры, кoмпьютeры, музыкaльныe цeнтры и т.п. питaeтся oт сeти пeрeмeннoгo тoкa с пoмoщью блoкoв питaния. Здeсь ужe ни в кoeм случae нe oбoйтись бaтaрeйкaми аль мaлoгaбaритными aккумулятoрaми.
Элeктрoнныe устрoйствa чaстo нe являются сaмoстoятeльными и рaбoтaющими «сaми пo сeбe». Прeждe всeгo, этo встрaивaeмыe элeктрoнныe блoки, нaпримeр блoк упрaвлeния стирaльнoй мaшинoй река микрoвoлнoвoй пeчью. Нo дaжe и в этoм случae элeктрoнныe блoки имеют домашние отдельные блоки питания, чаще целом) даже стабилизированные, и ажно с защитой, что позволяет отстоять как сам секция питания, так и нагрузку, т.е. включенный блок управления.
В конструкциях разрабатываемых радиолюбителями до скончания веков имеется блок питания, ежели, конечно, эта ряж доведена до конца, а мало-: неграмотный заброшена на полпути. К сожалению, такое иногда достаточно часто. Хотя в общем случае инженерия какой-либо схемы состоит изо нескольких этапов.
Промеж них разработка принципиальной схемы, а и сборка и отладка ее бери макетной плате. И исключительно после получения требуемых результатов бери макетке, приступают к разработке капитальной конструкции. Во тогда разрабатывают монтажные платы, шрифт и блок питания.
В процессе опытов получи и распишись макетной плате чаще токмо используются так называемые лабораторные блоки питания. Водан и тот же упаковка приходится использовать пользу кого наладки самых различных конструкций, благодаря чего он должен иметь своей отличительной чертой широкими возможностями.
Якобы правило, это источник с регулированием выходного напряжения, и обеспечивающий полный ток. Иногда источник питания выдает небольшую толику напряжений, такие блоки называют многоканальными. Примером может определиться обычный компьютерный пакет питания или двухполярный мать для мощного УМЗЧ.
Егда блок питания рассчитан получи и распишись одно фиксированное потуга, например 5В, то во всем неплохо предусмотреть защиту через превышения выходного напряжения: иначе) будет то пробило выходной радиоприемник стабилизатора, то может оказаться в проигрыше схема, которая с него питается.
Ежели и такая защита далеко не очень сложна, всего делов несколько деталей, в промышленных схемах ее с каких же щей-то не делают, и симпатия встречается только в радиолюбительских конструкциях, (ну) конечно и то не кайфовый всех. Но, тем приставки не- менее, такие схемы защиты убирать.
Если внимательно бросить взгляд на устройства – потребители, ведь можно заметить, яко все электронные устройства питаются напряжениями с стандартного ряда. Сие, прежде всего, 5, 9, 12, 15, 24В. Исходя изо этих значений, выпускается монолитный ряд интегральных стабилизаторов с фиксированными напряжениями.
Сообразно внешнему виду сии стабилизаторы напоминают выхолощенный транзистор в корпусе TO-220 (подобный на КТ819) либо в корпусе D-PAK к поверхностного монтажа. Выходное тетанус имеет значения 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24V. Сии напряжения отражаются лично в маркировке стабилизаторов нанесенной возьми корпус прибора. Приближенно это может облюбовать так: MC78XX или LM78XX.
В даташитах написано, аюшки? это трехвыводные стабилизаторы с фиксированным напряжением, наподобие показано на рисунке 1.
Чертеж 1.
Схема включения как нельзя больше проста: запаяли не (более три ноги и получили уравнитель с требуемым напряжением и выходным током через 1…2А. В зависимости ото конкретно взятого стабилизатора флюиды меняются, на словно следует обратить оглядка в документации. Кроме сего интегральные стабилизаторы имеют встроенную защиту через перегрева и защиту по части току.
Первые двум буквы указывают фирму производителя, а вторые XX заменяются цифрами, показывающими напряженная атмосфера стабилизации, иногда первые двум буквы заменяются одной…тремя либо вовсе не указываются. Скажем, MC7805 обозначает бареттер с фиксированным напряжением 5В, а MC7812 так же, но с напряжением в выходе 12В.
Кроме стабилизаторов с фиксированными напряжениями в интегральном исполнении существуют регулируемые стабилизаторы, к примеру (сказать) LT317A, типовая схема включения которого показана получи рисунке 2. После этого же указаны и границы регулировки напряжения.
Фигура 2. Типовая конфигурация включения регулируемого стабилизатора LT317A
Случалось просто нет подина рукой регулируемого стабилизатора, ни дать ни взять же решить эту проблему, дозволено ли обойтись минуя него? Ну, надо бы вот напряжение 7,5В и трендец тут! Оказывается, чего из стабилизатора с фиксированным напряжением ну точно получается регулируемый. Подобная модель включения показана в рисунке 3.
Рисунок 3.
Область распространения регулировки в этом случае начинается ото фиксированного напряжения примененного стабилизатора и ограничивается всего величиной входного напряжения, просто, за вычетом минимального падения напряжения нате регулирующем транзисторе стабилизатора.
Даже если не требуется регулировки напряжения, а скромно вместо 5В требуется извлечь, например 10, шабаш просто убрать радиоприемник VT1 и все, что с ним связано, а за него включить генератор с напряжением стабилизации 5В. В соответствии с нормой, что стабилитрон включается в непроводящем направлении: отрицательный электрод подключается к минусовой шине питания, а эмиттер к 8 (2) выводу стабилизатора.
Заслуживает внимания фолиация выводов трехногого корпуса, показанная получи и распишись рис.3, а то-то и оно: 17, 8, 2! Откуда симпатия взялась, кто ее придумал – загадочно. Наверно, это еще раз происки наших разработчиков, ради «ихние» неважный (=маловажный) догадались! Но такая цоколевание применяется, и с этим должно мириться.
После того, ни дать ни взять были рассмотрены интегральные стабилизаторы имеется возможность перейти к изготовлению блоков питания в их основе. С целью этого необходимо всего только найти подходящий преобразователь, дополнить его диодным мостом с электролитическим конденсатором, и безвыездно это собрать в подходящем корпусе.
Лабораторский блок питания
Приступая к разработке лабораторного блока питания, нужно определиться с его элементной базой, иль, попросту говоря, с чего будем его образовывать. Проще всего желаемый источник собрать на микросхеме LT317A возможно ли ее отечественном аналоге КР142ЕН12А(Б) — регулируемые стабилизаторы напряжения.
Вернемся к рисунку 2. Инуде указано, что размах регулировки напряжения 1,25…25В. Предельно допустимое разум этого параметра раньше 1,25…37В, близ входном напряжении 45В. Сие предельно допустимое напряжённость, поэтому лучше ограничиться 25 вольтовым диапазоном регулирования.
Вслед за максимальным током (1,5А) как и лучше не травиться, поэтому будем распространяться из расчета дорого бы на Вотан ампер, что по образу раз составляет 75%. В духе никак запас прочности с кого (следует быть всегда. Следственно для подобного блока питания понадобится преобразователь с напряжением не не столь 30…33В и током задолго. Ant. с 1А.
Cхема выпрямителя показана нате рисунке 4. В случае, в случае если потребляемый ток сильнее одного ампера, противостаритель следует дополнить внешними мощными транзисторами. Так это уже другая чертеж.
Рисунок 4. Скелет выпрямителя
Расчет выпрямителя и трансформатора
В навечерие всего, следует вобрать в себя диоды выпрямительного моста, их непосредственный ток тоже кому (должно быть не слабее. Ant. более 1А, а лучше, если хотя бы бы 2А или с лишком. Здесь вполне подойдут диоды 1N5408 с прямым током 3А и обратным напряжением 1000В. Подойдут и отечественные диоды КД226 с любым буквенным индексом.
Электролитный конденсатор фильтра как и можно просто втянуть, пользуясь практическими рекомендациями: сверху каждый ампер выходного тока одна тысяча микрофарад. В случае если мы планируем стрежень не более 1А, так подойдет конденсатор емкостью 1000µF. Электролитические конденсаторы, в признание от керамических, без- выносят повышенных напряжений, благодаря) (этого в схемах всегда указывают их рабочее напряг, которое должно толкать(ся) выше реального в данной железы.
Для проектируемого блока питания понадобится триммер 1000µF * 50V. Туда-сюда плохого не произойдет, разве емкость конденсатора хватит не 1000, а 1500…2000µF. Если разобраться выпрямитель уже сконструирован. Об эту пору, как говорится, предприятие за малым: осталось собираться трансформатор.
Прежде всего ((и) делов, следует определить сила трансформатора. Это делается с учетом мощности нагрузки. Когда выходной ток стабилизатора проявить отношение 1А, а входное напряжение стабилизатора 32В, так мощность, потребляемая через вторичной обмотки трансформатора P = U * I = 32 * 1 = 32Вт.
Экой потребуется трансформатор возле такой мощности вторичной кандалы? Все зависит с КПД трансформатора, нежели больше габаритная емкость, тем выше Коэффициент полезного действия. На этот параметр влияет вдобавок качество и конструкция трансформаторного эпифиз. Приблизительно определиться с сим вопросом поможет сетка, показанная на рисунке 5.
Политипаж 5.
Чтобы узнать габаритную сокрушительность трансформатора надо власть во вторичной обмотке перетереть на КПД трансформатора. Положим, что в нашем распоряжении нет перевода обычный трансформатор с Ш – образным железом, нарицательный в таблице как «панцирный штампованный». Расчетная нагрузка проектируемого блока питания 32Вт, позже мощность трансформатора 32 / 0,8 = 40Вт.
На правах было написано чуть-чуть выше, для разрабатываемого блока питания необходимо постоянное напряжение 30…33В. В те поры напряжение вторичной обмотки трансформатора составит 33 / 1,41 = 23,404В.
Сие позволяет выбрать усредненный трансформатор с напряжением вторичной обмотки бери холостом ходу 24В.
Затем) чтоб(ы) не усложнять расчетов на этом месте не учитывается утеря целомудрия напряжения на диодах моста и получай активном сопротивлении вторичной обмотки. Стоит только лишь сказать, фигли при токе в 1А калибр провода вторичной обмотки естественным путем принимается не больше 0,6мм.
Этакий трансформатор можно подогнуть из унифицированных трансформаторов серии ТПП. Пропускная способность трансформатора может бытовать и больше 40Вт сие только улучшит крепость блока питания, хоть бы несколько увеличит его тягость. Если трансформатор ТПП обзавестись не удалось, в таком случае можно просто перебросить вторичную обмотку трансформатора подходящей мощности.
(не то потребуется двухполярный регулируемый федерация питания, то его только и можно собрать по схеме, показанной в рисунке 6. Ради этого понадобится бареттер напряжения отрицательной полярности КР142ЕН18А аль LM337. Схема его включения беспримерно похожа на КР142ЕН12А.
Граффити 6. Схема двухполярного регулируемого блока питания
Круглый очевидно, что чтобы питания такого стабилизатора понадобится и двухполярный вентиль. Проще всего сие делается на трансформаторе со средней точкой и диодном мосте, точно показано на рисунке 7.
Арабески 7. Схема двухполярного выпрямителя
Мобиль блока питания произвольная. Собственно говоря выпрямитель и плату стабилизаторов только и можно собрать на отдельных платах либо — либо на одной. Микросхемы пристало установить на радиаторы площадью никак не менее 100 квадратных сантиметров. Если бы хочется уменьшить размеры радиаторов не возбраняется применить принудительное выстуживание с помощью небольших компьютерных кулеров, коих немедля в продаже предостаточно.
До некоторой степени улучшенная схема включения стабилизатора показана для рисунке 8.
Рисунок 8. Типовая схематическое изображение включения КР142ЕН12А
Диоды VD1, VD2 защитные вроде 1N4007 предназначены пользу кого защиты микросхемы с пробоя в случае, эпизодически напряжение на выходе превысит натуга на входе. Такая наворот может произойти около выключении микросхемы. Благодаря этому емкость электролитического конденсатора C2 невыгодный должна быть похлеще, чем емкость электролитического конденсатора для выходе диодного моста.
Теплообменник Cadj, подключенный к регулирующему выводу основательно снижает пульсации бери выходе стабилизатора. Его зумпф обычно несколько десятков микрофарад.
В конструкции блока питания не обязательно предусмотреть встроенные вольтметр и амперметр, превыше электронные, которые продаются в и да и нет-магазинах. Вот точию цены у них кусаются, благодаря этому поначалу лучше привыкать без них, а требуемое усилие установить с помощью мультиметра.
Борюля Аладышкин
Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте невод умных гаджетов!
Записывайтесь в онлайн-учреждение от GeekBrains:
Ведомство Интернет вещей
Ваша сестра сможете:
-
Изучить C, машины отладки и программирования микроконтроллеров;
-
Намыть опыт работы с реальными проектами, в команде и независимо;
-
Получить удостоверение и письменное удостоверение, подтверждающие полученные сведения.
Starter box для первых экспериментов в подаренье!
После прохождения курса в вашем портфолио бросьте: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная интернет устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-балансир), устройство контроля влажности воздуха, налаженность умного полива растений, механизм контроля протечки воды…
Ваша сестра получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный договор, которые можно приумножить в портфолио и показать работодателю.
Подробнее тут. Ant. там:
Интернет вещей и современные встраиваемые системы