характеристика, схемы, как сделать своими руками

Автор otransformatore На чтение 8 мин Опубликовано 16.05.2019

Трансформаторный блок питания на 12В используется для преобразования сетевого напряжения до уровня необходимого для работы определенного устройства. Сегодня в данной разновидности блоков питания устанавливаются системы предохранения от резких скачков напряжения, коротких замыканий и для нормализации высокочастотных помех. Конструкция обладает надежностью при сравнительной простоте и низкой стоимости. Блок питания с трансформаторным типа можно самостоятельно сконструировать и собрать в домашних условиях.

Устройство и принцип работы

От обычного блока питания трансформаторный отличается наличием понижающего устройства, который позволяет снизить подаваемое в сети напряжение с 220В до 12В. Также в этих устройствах используется выпрямитель, который изготавливают из 1, 2 или 4 диодов полупроводникового типа – в зависимости от разновидности схемы.

В блоках питания этой категории используются трансформаторы в которых используется три основных компонента:

• Сердечник специального сплава металлов или из ферромагнетика;
• Сетевая первичная обмотка которая питается от 220В;
• Вторичную обмотку применяют с понижающим действием – к ней подключается выпрямитель.

В остальном данный блок совпадает по принципу работы, строению и устройству с обычным блоком питания. Благодаря этому есть возможность подключать устройства различных категорий.

Применяемый выпрямитель определяется схематическим устройством, которое зависит от того, до каких значений нужно довести уровень напряжения. Например, в случае удвоения напряжения, используется два полупроводника. После проводника необходимо в устройстве конструкции использовать электролитический конденсатор.

Общая структура

Структурная схема блока питания с трансформаторным действием имеет следующий тип:

При этом в некоторых зарядных устройствах трансформаторного типа не используются последние два элемента. По сути основными являются трансформатор и выпрямитель, именно они отвечают за снижение напряжения, но фильтр и стабилизатор обеспечивают дополнительную защиту и регулировку значений в подаваемом на устройство напряжении.

На рынке электроники сегодня наиболее популярными являются однополярные трансформаторные блоки питания. Схема данного устройства выглядит следующим образом:

О конструкции самого трансформатора и принципах его работы поговорим далее. Двухполюсный блок питания данной категории имеет следующую схему:

В отличии от первой схемы, в этой применяется трансформатор с одинаковыми парными вторичными обмотками, которые последовательно соединяются.

Трансформатор

Один из основных элементов конструкции трансформатора – сердечник. В блоках питания он может быть Ш-образный либо U-образный, в редких случаях применяются тороидальные сердечники. На них располагаются трансформаторные обмотки из двух слоев: вторичная поверх первичной.

Конструкция

При сборке конструкции используется специальная формула, которая позволяет вычислить необходимые габариты трансформатора:

(1/N)~F*S*B

В этой формуле используются следующие значения:

• N – число витков на 1 вольт;
• F – уровень частоты в переменном напряжении;
• S – сечение магнитопровода;
• B – индукция магнитного поля в магнитопроводе.

Таким образом можно вычислить конструктивные особенности трансформатора. В трансформаторных блоках питания применяются тороидальные, стержневые и броневые виды обмоток.

Их внешний вид представлен на картинке ниже:

Для расчета вторичной обмотки можно использовать следующий прием. Наматывается 10 витков, собирается трансформатор и с соблюдением техники безопасности, стандартным методом первичная обмотка подключается к электросети. Затем производятся замеры уровня напряжения на выводе из вторичной обмотки. Полученные значения делятся на 10, после этого 12 делится на 10. Так определяется число витков необходимое для выработки напряжения в 12В.

Принцип работы

Трансформатор на этой разновидности блока питания позволяет преобразовывать напряжение в 220В получаемое из обычной электросети до необходимого уровня напряжения для определенного устройства.

Генератором электромагнитных полей выступает проводник через который проходит переменный ток, а благодаря тому, что на трансформаторе он смотан в катушку его действие производится более плотно. Согласно закону электромагнитной индукции переменное поле наводится во вторичной обмотке.

Выбор напряжения

Необходимое напряжение определяется устройством, для питания которого будет использоваться блок питания. Можно использовать напряжение в 12В, 3.3В, 5В и 9В. Это самые популярные значения напряжения на выходе, при этом оно может иметь и другие значения. Все зависит от конструкции трансформатора, количества обмоток и размер сечения, используемого магнитопровода.

12В

Блок питания с напряжением на выходе в 12В широко используются в быту с конца прошлого столетия. Их применяют для питания котлов отопления, светодиодных лент, игровых устройств, сварочных аппаратов, телевизионных приставок и различных бытовых приборов.

3.3 В

Блоки с напряжением этого уровня используются преимущественно в персональных компьютерах, но могут использоваться и для подзарядки других устройств, например, в сварочных аппаратах.

5В

Данный вид трансформаторных блоков питания также используется для обеспечения питания компьютеров и серверов.

9В

Эта разновидность блоков для питания устройств широко применяется для работы со строительной техникой и различных бытовых устройств. Например, им подпитывается дрель, болгарка или перфоратор.

Выпрямитель

В трансформаторном блоке питания используется обычно мостовой выпрямитель с одним, двумя или четырьмя диодами.

Используем мостовую схему выпрямления

Использование мостового выпрямителя показано на данной схеме:

Как работает

Принцип работы у выпрямителя мостового типа следующий: во время течения в полупериоде, электрический ток идет через два диода, которые включены в прямом направлении. Это позволяет конденсатору получать напряжение с пульсацией в два раза большей частотой от питания.

Выше представлена схема как использовать выпрямитель мостового типа в конструкции. Чтобы понять, как работает выпрямитель с постоянным и переменным напряжением мостового типа можно использовать для ознакомления данную схему:

Треугольники на схеме – это диоды, которые позволяют работать мостовому выпрямителю.

Как спаять

Для спайки мостового выпрямителя следует использовать следующую схему:

Фильтр

В блоках трансформаторного типа фильтрация и отсечение переменных, составляющих являются обязательными. С этой целью в данных устройствах используются электролитические конденсаторы с большой емкостью.

Назначение

Электролитический конденсатор, выполняющий роль фильтра в этих устройствах используется как при работе блока с постоянным, так и переменным напряжением. Но в некоторых случаях выбор конденсатора может быть другим.

Выбор конденсатора

Для трансформаторных блоков питания подбирается конденсатор согласно уровню напряжения, с которым он работает. При постоянном напряжении вместо электролитного конденсатора можно использовать постоянный резистор, а при переменном напряжении обычной перемычкой, так как конденсатор становится проводником.

Как правильно подключать

Чтобы при самостоятельной сборке трансформаторного блока питания на 12В конденсаторы правильно работали, на выходе устройство укомплектовывается резистором с сопротивлением от 3 до 5 Мом.

Стабилизатор напряжения или тока

Источник питания стандартного типа собирается с использованием электролитического конденсатора с емкостью не более 10000 мкФ, двухполупериодного выпрямителя мостового типа из диодов с обратным напряжением в 50 вольт и прямым током 3А, а также с предохранителем 0,5А. В роли интегрального стабилизатора напряжения на 12В используется конденсатор 7912, либо 7812.

Стабилитрон

Для постоянства напряжения при выходе из блока питания рекомендуется использовать стабилитрон.

Интегральный стабилизатор напряжения

Без использования стабилизатора напряжения блок питания не сможет правильно функционировать. В роли этих компонентов используются конденсаторы серий LM 78xx и LM 79xx. Стабилитроны подбираются по подходящей величине параметров тока и напряжения, на рынке их большое множество, но самым продвинутым считается элемент типа КР142ЕН12.

Чем больше емкость конденсатора, тем лучше уровень сигнала на выходе, он имеет правильную форму и стремится к прямой линии.

Серия LM 78xx

Данные регуляторы напряжения имеют выходной ток до 1А, и выходное напряжение: 5, 6, 8, 9, 12, 15, 18, 24. Кроме того в этих конденсаторах есть тепловая защита от перегрузок и защита от коротких замыканий.

Серия LM 79xx

Эти регуляторы напряжения имеют значения схожие с серией 78xx. В них также реализована тепловая защита от больших перегрузок и защита от замыканий.

Вспомогательные узлы

В конструкции можно реализовать вспомогательные узлы, например, индикаторы или переключатели напряжения. Главное не переусердствовать и делать устройство согласно всем нормам и рекомендациям.

Индикаторные светодиоды

В конструкции можно продумать светодиодные индикаторы, которые применяются в заводских блоках и подзарядных устройствах. Светодиоды служат сигнализатором о том, что полезная работа трансформатора производится и напряжение соответствует требуемому значению.

Амперметр и вольтметр

Для произведения расчетов и подбора элементов, а также для правильной сборки блока питания необходимо использовать амперметр и вольтметр.

Схема самодельного источника питания

Схемы как собрать самодельный блок питания трансформаторного типа представлены были выше, но для удобства предлагаем для ознакомления еще одну схему, с понятными обозначениями.

На данной схеме изображен понижающий трансформатор с двумя обмотками и диодный мост для выпрямления.

Это простая схема, которая позволяет собрать самодельный источник питания с трансформатором любому начинающему электрику.

Как паять

Для сборки используется печатная плата из фольгированного диэлектрика. Сначала рисуется схема, затем на заготовку платы наносится рисунок и производится протравка. После этого засверливаются отверстия для крепления каждого элемента схемы блока.

Правила выбора комплектующих

Чтобы сделать своими руками блок питания с трансформатором необходимо правильно подобрать комплектующие. В данной статье мы разобрались как подсчитать значения необходимых элементов устройства, какие трансформаторы, выпрямители и фильтры можно использовать в блока питания этой разновидности. Для удобства предлагаю таблицу ниже, она поможет при выборе комплектующих:

В данной таблице приведены оптимальные значения и соотношения мощности устройства и технических характеристик всех компонентов, используемых в конструкции. Емкость конденсаторов должна обеспечивать заданную пульсацию в расчете 1мкФ на 1Вт в показателях мощности на выходе. Электролитический конденсатор должен выбираться для напряжения от 350В.

САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА 12В

   Всем радиолюбителям привет, в этой статье хочу представить вам блок питания с регулировкой напряжения от 0 до 12 вольт. На нем очень легко выставить нужное напряжение, даже в милливольтах. Схема не содержит никаких покупных деталей — всё это можно вытащить из старой техники, как импортной, так и советской.

Принципиальная схема БП (уменьшенная)

   Корпус изготовлен из дерева, в середине прикручен трансформатор на 12 вольт, конденсатор на 1000 мкФ х 25 вольт и плата, которая регулирует напряжение. 

   Конденсатор С2 нужно брать с большой емкостью, например чтобы подключать к блоку питания усилитель и чтобы напряжение не проваливалось на низких частотах. 

   Транзистор VT2 лучше установить на небольшой радиатор. Потому что при длительной работе он может нагреться и сгореть, у меня уже 2 штуки сгорело, пока не поставил приличный по размерам радиатор. 

   Резистор R1 можно ставить постоянный он большой роли не играет. Сверху на корпусе есть переменный резистор, которым регулируется напряжение, и красный светодиод, который показывает есть ли напряжение на выходе БП. 

   На выходе устройства, чтобы постоянно не прикручивать проводки к чему-нибудь, я припаял крокодильчики — с ними очень удобно. Схема не требует никаких настроек и работает надёжно и стабильно, ее действительно может сделать любой радиолюбитель. Спасибо за внимание, всем удачи! Автор: Игорь.

   Форум по схемам простейших БП

   Форум по обсуждению материала САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА 12В

ИК ДАТЧИК ПРИБЛИЖЕНИЯ Инфракрасный датчик приближения объектов к транспортным средствам — схема для самостоятельной сборки на базе E18-D80NK.

для начинающих, сборка своими руками

Любой радиолюбитель в своей жизни не раз собирал блок питания для своих электронных устройств. Поэтому его устройство и принцип работы должен знать каждый, кто занимается электроникой.

Ведь собрав даже самый простой блок питания своими руками, начинающие радиолюбители получают такой восторг, потому что простой блок питания не требует никакой настройки и никакой регулировки, он сразу начинает работать.

Блоки питания бывают нескольких типов: трансформаторные, бестрансформаторные, импульсные.

Принципиальная схема БП

Трансформаторные блоки питания — самые простые и надежные блоки питания. Также из простых блоков питания они являются самыми безопасными по электробезопасности .

Простой трансформаторный блок питания состоит из: трансформатора, выпрямителя и фильтра. Если требуется более качественное стабилизированное питание, то устанавливается стабилизатор. Блоки питания будем рассматривать блоками. Внизу представлена принципиальная схема.

Трансформатор

На первичную обмотку трансформатора W1 (иногда её называют сетевой, так как она подключается к сети 220 вольт) поступает входное напряжение. При подаче на первичную обмотку переменное напряжение, в нашем случае — сетевое напряжение 220 В, по магнитопроводу будет протекать переменное электромагнитное поле. Если  на магнитопроводе находится вторая обмотка, электромагнитное поле будет проходить и через вторичную обмотку W2. При этом во вторичной обмотки будет наводится электродвижущая сила, и на вторичной обмотке появится выходное напряжение. Со вторичной обмотки трансформатора выходит переменное, обычно пониженное напряжение для питания устройств напряжением 3,3 В, 5 В, 9 В, 12 В и 15 В и тд. Но бывают и повышающие трансформаторы, у них на входе напряжение ниже чем на выходе. Но мы будем рассматривать понижающие трансформаторы.

Мы возьмем трансформатор на выходе вторичной обмотки которой будет выходить  12 вольт.

Можно уже и таким блоком питания пользоваться, но только если для подключения лампы накаливания на 12 Вольт, ведь на выходе у нас переменное напряжение.

Диодный мост

Мы продолжим собирать простой блок питания своими руками. И для получения постоянного напряжения нам понадобится диодный мост, или по-другому его еще называют — диодный выпрямитель. Диодный мост служит для преобразования переменного напряжения вторичной обмотки в постоянное, так как для питания устройств в основном используется постоянное напряжение.

Диодный мост собран на четырех диодах VD1 — VD4. Рассмотрим работу диодного моста за один период. В первом полупериоде ток протекает через обмотку трансформатора, VD3 и VD4 заперты, и ток проходит через диод VD1 и выходит с диода +12В на нагрузку На схеме нагрузкой служит светодиод VD5 подключенный  через токоограничивающий резистор R1.

С диода VD1 ток проходит через токоограничивающий резистор R1, через светодиод VD5, проходит через диод VD2, и уходит на вторичную обмотку трансформатора. На этом первый полупериод завершен.

Второй полупериод проходит также через обмотку трансформатора, но в обратном направлении. С обмотки трансформатора ток протекает теперь через диод VD3. VD1 и VD2 заперты, и далее ток через токоограничивающий резистор R1 на светодиод VD5, далее ток протекает через диод VD4 и уходит на трансформатор.

Вот мы рассмотрели и второй полупериод работы диодного моста.После диода выходное напряжение выходит пульсирующим, можно посмотреть на рисунке ниже.

Таким пульсирующим напряжением уже можно подключать некоторые устройства, которые не бояться пульсаций, например для зарядки автомобильного или другого аккумулятора. Но для питания приемника, усилителя, светодиодной ленты, и тд., такой блок питания не пойдет, к нему на выход диодов надо подключить фильтр, сглаживающий пульсации.

Фильтрующий конденсатор

Без этого фильтра устройство, которое будет питаться от этого блока питания может работать нестабильно, или вообще не работать. Фильтром служат электролитические конденсаторы. У конденсаторов два вывода, плюсовой вывод длиннее минусового. Также возле минусового вывода на корпусе наносится знак «-«

Ниже на рисунке показана схема, и уровень пульсаций в каждой точке

В устройствах, где требуется ещё и стабильное напряжение без скачков, например в электронике с применением микроконтроллеров, добавляют в схему еще и стабилизатор напряжения.

Стабилизатор

Продолжаем улучшать наш простой блок питания своими руками. Для получения качественного и стабильного напряжения без малейших пульсаций, скачков, и просадки напряжения используют стабилизатор напряжения.

В качестве стабилизатора используют стабилитрон, или интегральный стабилизатор напряжения. Мы собрали схему блока питания для  устройства, которое нуждается в стабилизированном источнике питания. Это устройство собрано на контроллере, и без стабильного напряжения оно работать не будет. При небольшом повышении напряжении контроллер сгорит. А при понижении напряжении устройство откажется работать. Вот для таких устройств и предназначен стабилизатор.

Вывод 1 интегрального стабилизатора — входное напряжение. Вывод 2 — общий (земля). Вывод 3 — выходит стабилизированное напряжение.

Максимум, что может выдать L7805 — ток в 1,5 А, поэтому надо рассчитывать остальные детали на ток более 1,5 А. Выход трансформатора выбираем на ток более 1,5 ампера и напряжением выше стабилизированного значения больше на два вольта. Например, для LM7812 с выхода трансформатора должно выходить 14 — 15 В, для LM7805 7 – 8 В. Но не забывайте, что эти стабилизаторы греются из-за внутреннего сопротивления. Чем больше перепад между входом и выходом, тем больше нагрев. Ведь лишнее напряжение эти стабилизаторы гасят на себе.

Интегральные стабилизаторы бывают с общим минусом LM78**, или с общим плюсом LM79**. На месте звездочек находятся цифры указывающие напряжение стабилизации. Например LM7905 — общий плюс, напряжение стабилизации -5 В. Еще один пример LM7812 — общий минус, напряжение стабилизации 12 В. А теперь посмотрим распиновку, или назначение выводов интегрального стабилизатора.

Стабилизированный блок питания на LM7805

На рисунке ниже представлена схема простого блока питания со стабилизатором.

 

На первичную обмотку трансформатора TV1 поступает сетевое напряжение 220 В. Со вторичной обмотки трансформатора выходит пониженное переменное напряжение от 7 до 8 вольт. Далее ток проходит через диодный мост, и на выходе моста получается выпрямленное напряжение. На конденсаторах С1 и С2 выпрямленное напряжение сглаживается.

На выходе стабилизатора LM7805 выходит стабилизированное напряжение 5 вольт. Далее на конденсатор сглаживающий импульсы. И вот уже выпрямленное и стабильное напряжение поступает на светодиод VD5 с токоограничивающим  резистором. Светодиод служит индикатором напряжения.

Если требуется источник питания малой мощности, то можно рассмотреть как вариант- бестрансформаторный блок питания. Но это уже другая история.

Вам тоже будет интересно почитать

Блок питания своими руками.

Собираем регулируемый блок питания

Те новички, которые только начинают изучение электроники спешат соорудить нечто сверхъестественное, вроде микрожучков для прослушки, лазерный резак из DVD-привода и так далее… и тому подобное… А что насчёт того, чтобы собрать блок питания с регулируемым выходным напряжением? Такой блок питания – это крайне необходимая вещь в мастерской каждого любителя электроники.

С чего же начать сборку блока питания?

Во-первых, необходимо определиться с требуемыми характеристиками, которым будет удовлетворять будущий блок питания. Основные параметры блока питания – это максимальный ток (I_max), который он может отдать нагрузке (питаемому устройству) и выходное напряжение (U_out), которое будет на выходе блока питания. Также стоит определиться с тем, какой блок питания нам нужен: регулируемый или нерегулируемый.

Регулируемый блок питания – это блок питания, выходное напряжение которого можно менять, например, в пределах от 3 до 12 вольт. Если нам надо 5 вольт — повернули ручку регулятора – получили 5 вольт на выходе, надо 3 вольта – опять повернул – получил на выходе 3 вольта.

Нерегулируемый блок питания – это блок питания с фиксированным выходным напряжением – его менять нельзя. Так, например, многим известный и широко распространённый блок питания «Электроника» Д2-27 является нерегулируемым и имеет на выходе 12 вольт напряжения. Также нерегулируемыми блоками питания являются всевозможные зарядники для сотовых телефонов, адаптеры модемов и роутеров. Все они, как правило, рассчитаны на какое-то одно выходное напряжение: 5, 9, 10 или 12 вольт.

Понятно, что для начинающего радиолюбителя наибольший интерес представляет именно регулируемый блок питания. Им можно запитать огромное количество как самодельных, так и промышленных устройств, рассчитанных на разное напряжение питания.

Далее нужно определиться со схемой блока питания. Схема должна быть простая, легка для повторения начинающими радиолюбителями. Тут лучше остановиться на схеме с обычным силовым трансформатором. Почему? Потому что найти подходящий трансформатор достаточно легко как на радиорынках, так и в старой бытовой электронике. Делать импульсный блок питания сложнее. Для импульсного блока питания необходимо изготавливать достаточно много моточных деталей, таких как высокочастотный трансформатор, дроссели фильтров и пр. Также импульсные блоки питания содержат больше радиоэлектронных компонентов, чем обычные блоки питания с силовым трансформатором.

Итак, предлагаемая к повторению схема регулируемого блока питания приведена на картинке (нажмите для увеличения).

Параметры блока питания:

• Выходное напряжение (U_out) – от 3,3…9 В;

• Максимальный ток нагрузки (I_max) – 0,5 A;

• Максимальная амплитуда пульсаций выходного напряжения – 30 мВ.;

• Защита от перегрузки по току;

• Защита от появления на выходе повышенного напряжения;

• Высокий КПД.

Возможна доработка блока питания с целью увеличения выходного напряжения.

Принципиальная схема блока питания состоит из трёх частей: трансформатора, выпрямителя и стабилизатора.

Трансформатор. Трансформатор Т1 понижает переменное сетевое напряжение (220-250 вольт), которое поступает на первичную обмотку трансформатора (I), до напряжения 12-20 вольт, которое снимается со вторичной обмотки трансформатора (II). Также, по «совместительству», трансформатор служит гальванической развязкой между электросетью и питаемым устройством. Это очень важная функция. Если вдруг трансформатор выйдет из строя по какой-либо причине (скачок напряжения и пр.), то напряжение сети не сможет попасть на вторичную обмотку и, следовательно, на питаемое устройство. Как известно, первичная и вторичная обмотки трансформатора надёжно изолированы друг от друга. Это обстоятельство снижает риск поражения электрическим током.

Выпрямитель. Со вторичной обмотки силового трансформатора Т1 пониженное переменное напряжение 12-20 вольт поступает на выпрямитель. Это уже классика. Выпрямитель состоит из диодного моста VD1, который выпрямляет переменное напряжение с вторичной обмотки трансформатора (II). Для сглаживания пульсаций напряжения после выпрямительного моста стоит электролитический конденсатор C3 ёмкостью 2200 микрофарад.

Регулируемый импульсный стабилизатор.

Схема импульсного стабилизатора собрана на достаточно известной и доступной микросхеме DC/DC преобразователя – MC34063.

Чтобы было понятно. Микросхема MC34063 является специализированным ШИМ-контроллером, разработанным для импульсных DC/DC преобразователей. Эта микросхема является ядром регулируемого импульсного стабилизатора, который используется в данном блоке питания.

Микросхема MC34063 снабжена узлом защиты от перегрузки и короткого замыкания в цепи нагрузки. Выходной транзистор, встроенный в микросхему, способен отдать в нагрузку до 1,5 ампер тока. На базе специализированной микросхемы MC34063 можно собрать как повышающие (Step-Up), так и понижающие (Step-Down) DC/DC преобразователи. Так же возможно построение регулируемых импульсных стабилизаторов.

Особенности импульсных стабилизаторов.

К слову сказать, импульсные стабилизаторы обладают более высоким КПД по сравнению со стабилизаторами на микросхемах серии КР142ЕН (КРЕНки), LM78xx, LM317 и др. И хотя блоки питания на базе этих микросхем очень просты для сборки, но они менее экономичны и требуют установки охлаждающего радиатора.

Микросхема MC34063 не нуждается в охлаждающем радиаторе. Стоит заметить, что данную микросхему можно довольно часто встретить в устройствах, которые работают автономно или же используют резервное питание. Использование импульсного стабилизатора увеличивает КПД устройства, а, следовательно, уменьшает энергопотребление от аккумулятора или батареи питания. За счёт этого увеличивается автономное время работы устройства от резервного источника питания.

Думаю, теперь понятно, чем хорош импульсный стабилизатор.

Детали и электронные компоненты.

Теперь немного о деталях, которые потребуются для сборки блока питания.

Трансформатор. В качестве трансформатора подойдёт любой сетевой понижающий трансформатор мощностью 8-10 ватт. Его первичная обмотка (I) должна быть рассчитана на переменное напряжение 220-250 вольт, а вторичная (II) на 12-20 вольт.

Где найти такой трансформатор?

Найти подходящий трансформатор можно в старой, неисправной и морально устаревшей аппаратуре: кассетных магнитофонах, стационарных CD-проигрывателях, игровых приставках и пр. Например, подойдут трансформаторы от старых лампово-полупроводниковых телевизоров советского производства ТВК-110ЛМ, ТВК-110Л2 и ТВК-70. Можно приобрести трансформатор серии ТП114, например ТП114-163М. При подборе силового трансформатора не лишним будет иметь представление о том, как узнать мощность трансформатора.

Силовые трансформаторы ТС-10-3М1 и ТП114-163М

Также подойдёт трансформатор ТС-10-3М1 с выходным напряжением около 15 вольт. В магазинах радиодеталей и на радиорынках можно найти подходящий трансформатор, главное, чтобы он соответствовал указанным параметрам.

Микросхема MC34063. Микросхема MC34063 выпускается в корпусах DIP-8 (PDIP-8) для обычного монтажа в отверстия и в корпусе SO-8 (SOIC-8) для поверхностного монтажа. Естественно, в корпусе SOIC-8 микросхема обладает меньшими размерами, а расстояние между выводами составляет около 1,27 мм. Поэтому изготовить печатную плату для микросхемы в корпусе SOIC-8 сложнее, особенно тем, кто только недавно начал осваивать технологию изготовления печатных плат. Следовательно, лучше взять микросхему MC34063 в DIP-корпусе, которая больше по размерам, а расстояние между выводами у такого корпуса – 2,5 мм. Сделать печатную плату под корпус DIP-8 будет легче.

Диодный мост. Диодный мост для блока питания можно изготовить из 4 отдельных диодов 1N4001-1N4007. Также вместо диодов 1N4001-1N4007 можно применить диоды 1N5819. При этом экономичность блока питания повыситься, поскольку диоды серии 1N58xx – это диоды Шоттки и у них меньшее падение напряжения на p-n переходе, чем у обычных диодов серии 1N400x.

Также в блок питания можно установить диодную сборку выпрямительного моста. Сборка занимает на печатной плате меньше места. Для установки в схему подойдут сборки на ток 1 ампер и выше. Для надёжности можно воткнуть в плату сборку и на 2 ампера – хуже не будет.

Где найти сборку диодного моста? В бэушных платах от любой электроники, которая питается от сети 220 вольт. Даже в компактных люминесцентных лампах – КЛЛ – есть диодный мост. Можно выковырять оттуда. Правда что попадётся, 4 отдельных диода или сборка диодного моста можно только гадать – тут как повезёт.

Если быть более конкретным, то подойдут диодные мосты (сборки): DB101-107, RB151-157, D3SBA10, 2W10M, DB207, RS207 и другие аналогичные и более мощные. Можно с лёгкостью применить диодный мост из неисправного компьютерного блока питания. Они мощные и здоровые, рассчитаны на довольно большой ток – хватить за глаза. Не забудьте проверить его на исправность!

Конденсаторы C1, C2, C4, C5 служат для подавления импульсных помех, которые поступают из электросети. Кроме этого они блокируют импульсные помехи, которые могут поступить в электросеть от самого импульсного стабилизатора.

Элементы защиты. В схеме применено два предохранителя. Предохранитель FU2 представляет собой обычный плавкий предохранитель на ток срабатывания 0,16 А (160 мА). Он включен последовательно с первичной обмоткой (I) трансформатора T1. FU1 – самовосстанавливающийся предохранитель. Когда ток через него становиться больше 0,5 ампер, то его сопротивление резко увеличивается, а ток в цепи выпрямителя и стабилизатора резко падает.

Самовосстанавливающийся предохранитель FRX050-90F

Так реализована защита в случае неисправности преобразователя. Стабилитрон VD3 также служит защитным и работает в паре с самовосстанавливающимся предохранителем FU1. Основная его цель – защитить нагрузку (питаемое устройство) от повреждения высоким напряжением. Напряжение стабилизации стабилитрона составляет 11 вольт. В случае неисправности преобразователя и появления на выходе напряжения более 11 вольт, ток через стабилитрон резко возрастает. Возросший ток в цепи приводит к срабатыванию предохранителя FU1, который ограничивает ток. Поэтому защитный стабилитрон VD3 необходимо установить в схему обязательно. В случае если не удастся найти подходящий самовосстанавливающийся предохранитель, то его можно заменить обычным плавким на ток срабатывания 0,5 ампер.

Список деталей, которые потребуются для сборки блока питания.

Название	Обозначение	Номинал/Параметры	Марка или тип элемента
Микросхема	DA1		MC34063
Диодный мост	VDS1 (VD1-VD4)	1-2 ампер, 600 вольт	D3SBA10, RS207, DB107 и аналоги
Электролитические конденсаторы	C8, C9, C12	330 мкФ * 16 вольт	К50-35 или аналоги
	C3	2200 мкФ * 35 вольт
Конденсаторы	C1, C2, C4, C5, C10, C11, C13	0,22 мкФ	КМ-5, К10-17 и аналогичные
	C6	0,1 мкФ
	C7	470 пФ
Резисторы	R1	0,2 Ом (1 Вт)	МЛТ, МОН, С1-4, С2-23, С1-14 и аналогичные
	R3	560 Ом (0,125 Вт)
	R4	3,6 кОм (0,125 Вт)
	R5	8,2 кОм (0,125 Вт)
Резистор переменный	R2	1,5 кОм	СП3-9, СП4-1, ППБ-1А и аналогичные
Диод Шоттки	VD2		1N5819
Стабилитрон	VD3	11 вольт	1N5348
Дроссель	L1, L2	300 мкГн
Дроссель	L3		самодельный
Предохранитель плавкий	FU2	0,16 ампер
Самовосстанавливающийся предохранитель	FU1	0,5 ампер (на напряжение >30-40 вольт)	MF-R050; LP60-050; FRX050-60F; FRX050-90F
Светодиод индикаторный	HL1	любой 3 вольтовый

Дроссели. Дроссели L1 и L2 можно изготовить самостоятельно. Для этого потребуется два кольцевых магнитопровода из феррита 2000HM типоразмера К17,5 х 8,2 х 5 мм. Типоразмер расшифровывается так: 17,5 мм. – внешний диаметр кольца; 8,2 мм. — внутренний диаметр; а 5 мм. – высота кольцевого магнитопровода. Для намотки дросселя понадобиться провод ПЭВ-2 сечением 0,56 мм. На каждое кольцо необходимо намотать 40 витков такого провода. Витки провода следует распределять по ферритовому кольцу равномерно. Перед намоткой, ферритовые кольца нужно обмотать лакотканью. Если лакоткани нет под рукой, то обмотать кольцо можно скотчем в три слоя. Стоит помнить, что ферритовые кольца могут быть уже покрашены – покрыты слоем краски. В таком случае обматывать кольца лакотканью не надо.

Кроме самодельных дросселей можно применить и готовые. В этом случае процесс сборки блока питания ускориться. Например, в качестве дросселей L1, L2 можно применить вот такие индуктивности для поверхностного монтажа (SMD — дроссель).

SMD-дроссель

Как видим, на верхней части их корпуса указано значение индуктивности – 331, что расшифровывается как 330 микрогенри (330 мкГн). Также в качестве L1, L2 подойдут готовые дроссели с радиальными выводами для обычного монтажа в отверстия. Выглядят они вот так.

Дроссель с радиальными выводами

Величина индуктивности на них маркируется либо цветовым кодом, либо числовым. Для блока питания подойдут индуктивности с маркировкой 331 (т.е. 330 мкГн). С учётом допуска ±20%, который разрешён для элементов бытовой электроаппаратуры, также подойдут дроссели с индуктивностью 264 — 396 мкГн. Любой дроссель или катушка индуктивности рассчитана на определённый постоянный ток. Как правило, его максимальное значение (I_{DC max}) указывается в даташите на сам дроссель. Но на самом корпусе это значение не указывается. В таком случае можно ориентировочно определить значение максимально допустимого тока через дроссель по сечению провода, которым он намотан. Как уже говорилось, для самостоятельного изготовления дросселей L1, L2 необходим провод сечением 0,56 мм.

Дроссель L3 самодельный. Для его изготовления необходим магнитопровод из феррита 400HH или 600HH диаметром 10 мм. Найти такой можно в старинных радиоприёмниках. Там он используется в качестве магнитной антенны. От магнитопровода нужно отломать кусок длиной 11 мм. Сделать это достаточно легко, феррит легко ломается. Можно просто плотно зажать необходимый отрезок пассатижами и отломить излишки магнитопровода. Также можно зажать магнитопровод в тисках, а потом резко ударить по магнитопроводу. Если с первого раза аккуратно разломить магнитопровод не получиться, то можно повторить операцию.

Затем получившийся кусок магнитопровода нужно обмотать слоем бумажного скотча или лакоткани. Далее наматываем на магнитопровод 6 витков сложенного вдвое провода ПЭВ-2 сечением 0,56 мм. Для того чтобы провод не размотался, обматываем его сверху скотчем. Те выводы проводов, с которых начиналась намотка дросселя, в последующем впаиваем в схему в том месте, где показаны точки на изображении L3. Эти точки указывают на начало намотки катушек проводом.

Дополнения.

В зависимости от нужд можно внести в конструкцию те или иные изменения.

Например, вместо стабилитрона VD3 типа 1N5348 (напряжение стабилизации – 11 вольт) в схему можно установить защитный диод – супрессор 1,5KE10CA.

Супрессор – это мощный защитный диод, по своим функциям схож со стабилитроном, однако, основная его роль в электронных схемах – защитная. Назначение супрессора – это подавление высоковольтных импульсных помех. Супрессор обладает высоким быстродействием и способен гасить мощные импульсы.

В отличие от стабилитрона 1N5348, супрессор 1.5KE10CA обладает высокой скоростью срабатывания, что, несомненно, скажется на быстродействии защиты.

В технической литературе и в среде общения радиолюбителей супрессор могут называть по-разному: защитный диод, ограничительный стабилитрон, TVS-диод, ограничитель напряжения, ограничительный диод. Супрессоры можно частенько встретить в импульсных блоках питания – там они служат защитой от перенапряжения питаемой схемы при неисправностях импульсного блока питания.

О назначении и параметрах защитных диодов можно узнать из статьи про супрессор.

Супрессор 1,5KE10CA имеет букву С в названии и является двунаправленным – полярность установки его в схему не имеет значения.

Если есть необходимость в блоке питания с фиксированным выходным напряжением, то переменный резистор R2 не устанавливают, а заменяют его проволочной перемычкой. Нужное выходное напряжение подбирают с помощью постоянного резистора R3. Его сопротивление рассчитывают по формуле:

U_вых = 1,25 * (1+R4/R3)

После преобразований получается формула, более удобная для расчётов:

R3 = (1,25 * R4)/(U_вых – 1,25)

Если использовать данную формулу, то для U_вых = 12 вольт потребуется резистор R3 с сопротивлением около 0,42 кОм (420 Ом). При расчётах, значение R4 берётся в килоомах (3,6 кОм). Результат для резистора R3 также получаем в килоомах.

Для более точной установки выходного напряжения U_вых вместо R2 можно установить подстроечный резистор и выставить по вольтметру требуемое напряжение более точно.

При этом следует учесть, что стабилитрон или супрессор стоит устанавливать с напряжением стабилизации на 1…2 вольта больше, чем расчётное напряжение на выходе (U_вых) блока питания. Так, для блока питания с максимальным выходным напряжением равным, например, 5 вольт следует установить супрессор 1,5KE6V8CA или аналогичный ему.

Изготовление печатной платы.

Печатную плату для блока питания можно сделать разными способами. О двух методах изготовления печатных плат в домашних условиях уже рассказывалось на страницах сайта.

В общем, выбрать есть из чего.

Налаживание и проверка блока питания.

Чтобы проверить работоспособность блока питания его для начала нужно, конечно же, включить. Если искр, дыма и хлопков нет (такое вполне реально), то скорее БП работает. Первое время держитесь от него на некотором расстоянии. Если ошиблись при монтаже электролитических конденсаторов или поставили их на меньшее рабочее напряжение, то они могут «хлопнуть» — взорваться. Это сопровождается разбрызгиванием электролита во все стороны через защитный клапан на корпусе. Поэтому не торопитесь. Подробнее об электролитических конденсаторах можно почитать здесь. Не ленитесь это прочитать – пригодиться не раз.

Внимание! Во время работы силовой трансформатор находиться под высоким напряжением! Пальцы к нему не совать! Не забывайте о правилах техники безопасности. Если надо что-то изменить в схеме, то сначала полностью отключаем блок питания от электросети, а потом делаем. По-другому никак – будьте внимательны!

P.S.

Под занавес всего этого повествования хочу показать готовый блок питания, который был сделан своими руками.

Да, у него ещё нет корпуса, вольтметра и прочих «плюшек», которые облегчают работу с таким прибором. Но, несмотря на это, он работает и уже успел спалить офигенный трёхцветный мигающий светодиод из-за своего бестолкового хозяина, который любит безбашенно крутить регулятор напряжения . Желаю и вам, начинающие радиолюбители, собрать что-нибудь похожее!

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Блок питания своими руками ⋆ diodov.net

Простой и надежный блок питания своими руками при нынешнем уровне развития элементной базы радиоэлектронных компонентов можно сделать очень быстро и легко. При этом не потребуются знания электроники и электротехники на высоком уровне. Вскоре вы в этом убедитесь.

Изготовление своего первого источника питания довольно интересное и запоминающееся событие. Поэтому важным критерием здесь является простота схемы, чтобы после сборки она сразу заработала без каких-либо дополнительных настроек и подстроек.

Следует заметить, что практически каждое электронное, электрическое устройство или прибор нуждаются в питании. Отличие состоит лишь в основных параметрах – величина напряжения и тока, произведение которых дают мощность.

Изготовить блок питания своими руками – это очень хороший первый опыт для начинающих электронщиков, поскольку позволяет прочувствовать (не на себе) различные величины токов, протекающих в устройствах.

Современный рынок источников питания разделен на две категории: трансформаторные и безтрансформаторные. Первые достаточно просты в изготовлении для начинающих радиолюбителей. Второе неоспоримое преимущество – это сравнительно низкий уровень электромагнитных излучений, а соответственно и помех. Существенным недостатком по современным меркам является значительная масса и габариты, вызванные наличием трансформатором – самого тяжелого и громоздкого элемента в схеме.

Безтрансформаторные блоки питания лишены последнего недостатка ввиду отсутствия трансформатора. Вернее он там есть, но не в классическом представлении, а работает с напряжением высокой частоты, что позволяет снизить число витков и размеры магнитопровода. В результате снижаются вцелом габариты трансформатора. Высокая частота формируется полупроводниковыми ключами, в процессе из включения и выключения по заданному алгоритму. Вследствие этого возникают сильные электромагнитные помехи, поэтому такие источник подлежат обязательному экранированию.

Мы будем собирать трансформаторный блок питания, который никогда не утратит своей актуальности, поскольку и поныне используется в аудиотехнике высокого класса, благодаря минимальному уровню создаваемых помех, что очень важно для получения качественного звука.

Устройство и принцип работы блока питания

Стремление получить как можно компактнее готовое устройство примело к появлению различных микросхем, внутри которых находятся сотни, тысячи и миллионы отдельных электронных элементов. Поэтому практически любой электронный прибор содержит микросхему, стандартная величина питания которой 3,3 В или 5 В. Вспомогательные элементы могут питаться от 9 В до 12 В постоянного тока. Однако мы хорошо знаем, что розетке переменное напряжение 220 В частотою 50 Гц. Если его подать непосредственно на микросхему или какой-либо другой низковольтный элемент, то они мгновенно выйдут из строя.

Отсюда становится понятным, что главная задача сетевого блока питания (БП) состоит в снижении величины напряжения до приемлемого уровня, а также преобразование (выпрямление) его из переменного в постоянное. Кроме того, его уровень должен оставаться постоянным независимо от колебаний входного (в розетке). Иначе устройство будет работать нестабильно. Следовательно, еще одна важнейшая функция БП – это стабилизация уровня напряжения.

В целом структура блока питания состоит из трансформатора, выпрямителя, фильтра и стабилизатора.

Помимо основных узлов еще используется ряд вспомогательных, например, индикаторные светодиоды, которые сигнализируют о наличие подведенного напряжения. А если в БП предусмотрена его регулировка, то естественно там будет вольтметр, а возможно еще и амперметр.

Трансформатор

В данной схеме трансформатор применяется для снижения напряжения в розетке 220 В до необходимого уровня, чаще всего 5 В, 9 В, 12 В или 15 В. При этом еще осуществляется гальваническая развязка высоковольтных с низковольтными цепями. Поэтому при любых внештатных ситуациях напряжение на электронном устройстве не превысит значение величины вторичной обмотки. Также гальваническая развязка повышает безопасность обслуживающего персонала. В случае прикосновения к прибору, человек не попадет под высокий потенциал 220 В.

Конструкция трансформатора довольно проста. Он состоит из сердечника, выполняющего функцию магнитопровода, который изготовляется из тонких, хорошо проводящих магнитный поток, пластин, разделенных диэлектриком, в качестве которого служит нетокопроводящий лак.

На стержень сердечника намотаны минимум две обмотки. Одна первичная (еще ее называют сетевая) – на нее подается 220 В, а вторая – вторичная – с нее снимается пониженное напряжение.

Принцип работы трансформатора заключается в следующем. Если к сетевой обмотке приложить напряжение, то, поскольку она замкнута, в ней начнет протекать переменный ток. Вокруг этого тока возникает переменное магнитное поле, которое собирается в сердечнике и протекает по нему в виде магнитного потока. Поскольку на сердечнике расположена еще одна обмотка – вторичная, то поде действием переменного магнитного потока в ней навидится электродвижущая сила (ЭДС). При замыкании этой обмотки на нагрузку, через нее будет протекать переменный ток.

Радиолюбители в своей практике чаще всего применяют два вида трансформаторов, которые главным образом отличатся типом сердечника – броневой и тороидальный. Последний удобнее в применении тем, что на него достаточно просто можно домотать нужное количество витков, тем самым получить необходимое вторичное напряжение, которое прямопропорционально зависит от количества витков.

Основными для нас являются два параметра трансформатора – напряжение и ток вторичной обмотки. Величину тока примем равной 1 А, поскольку на такое же значение мы возьмем стабилитроны. О чем немного далее.

Диодный мост

Продолжаем собирать блок питания своими руками. И следующим порядковым элементом в схеме установлен диодный мост, он же полупроводниковый или диодный выпрямитель. Предназначен он для преобразования переменного напряжения вторичной обмотки трансформатора в постоянное, а точнее говоря, в выпрямленное пульсирующее. Отсюда и происходит название «выпрямитель».

Существуют различные схемы выпрямления, однако наибольшее применение получила мостовая схема. Принцип работы ее заключается в следующем. В первый полупериод переменного напряжения ток протекает по пути через диод VD1, резистор R1 и светодиод VD5. Далее ток возвращается к обмотке через открытый VD2.

К диодам VD3 и VD4 в этот момент приложено обратное напряжение, поэтому они заперты и ток через них не протекает (на самом деле протекает только в момент коммутации, но этим можно пренебречь).

В следующий полупериод, когда ток во вторичной обмотке изменит свое направление, произойдет все наоборот: VD1 и VD2 закроются, а VD3 и VD4 откроются. При этом направление протекания тока через резистор R1 и светодиод VD5 останется прежним.

Диодный мост можно спаять из четырех диодов, соединенных согласно схемы, приведенной выше. А можно купить готовый. Они бывают горизонтального и вертикального исполнения в разных корпусах. Но в любом случае имеют четыре вывода. На два вывода подается переменное напряжение, они обозначаются знаком «~», оба одинаковой длины и самые короткие.

С двух других выводов снимается выпрямленное напряжение. Обозначаются они «+» и «-». Вывод «+» имеет наибольшую длину среди остальных. А на некоторых корпусах возле него делается скос.

Конденсаторный фильтр

После диодного моста напряжение имеет пульсирующий характер и еще непригодно для питания микросхем и тем более микроконтроллеров, которые очень чувствительны к различного рода перепадам напряжения. Поэтому его необходимо сгладить. Для этого можно применяется дроссель либо конденсатор. В рассматриваемой схеме достаточно использовать конденсатор. Однако он должен иметь большую емкость, поэтому следует применять электролитический конденсатор. Такие конденсаторы зачастую имеют полярность, поэтому ее необходимо соблюдать при подключении в схему.

Отрицательный вывод короче положительного и на корпусе возле первого наносится знак «-».

Стабилизатор напряжения LM7805, LM7809, LM7812

Вы наверное замечали, что величина напряжения в розетке не равна 220 В, а изменяется в некоторых пределах. Особенно это ощутимо при подключении мощной нагрузки. Если не применять специальных мер, то оно и на выходе блока питания будет изменяться в пропорциональном диапазоне. Однако такие колебания крайне не желательны, а иногда и недопустимы для многих электронных элементов. Поэтому напряжение после конденсаторного фильтра подлежит обязательной стабилизации. В зависимости от параметров питаемого устройства применяются два варианта стабилизации. В первом случае используются стабилитрон, а во втором – интегральный стабилизатор напряжения. Рассмотрим применение последнего.

В радиолюбительской практике широкое применение получили стабилизаторы напряжения серии LM78xx и LM79xx. Две буквы указывают на производителя. Поэтому вместо LM могут быть и другие буквы, например CM. Маркировка состоит из четырех цифр. Первые две – 78 или 79 означают соответственно положительно или отрицательное напряжение. Две последние цифры, в данном случае вместо них два икса: хх, обозначают величину выходного U. Например, если на позиции двух иксов будет 12, то данный стабилизатор выдает 12 В; 08 – 8 В и т.д.

Для примера расшифруем следующие маркировки:

LM7805 → 5 В, положительное напряжение

LM7912 → 12 В, отрицательное U

Интегральные стабилизаторы имеют три вывода: вход, общий и выход; рассчитаны на ток 1А.

Если выходное U значительно превышает входное и при этом потребляется предельный ток 1 А, то стабилизатор сильно нагревается, поэтому его следует устанавливать на радиатор. Конструкция корпуса предусматривает такую возможность.

Если ток нагрузки гораздо ниже предельного, то можно и не устанавливать радиатор.

Схема блока питания

Схема блока питания в классическом исполнении включает: сетевой трансформатор, диодный мост, конденсаторный фильтр, стабилизатор и светодиод. Последний выполняет роль индикатора и подключается через токоограничивающий резистор.

Поскольку в данной схеме лимитирующим по тока элементов является стабилизатор LM7805 (допустимое значение 1 А), то все остальные компоненты должны быть рассчитаны на ток не менее 1 А. Поэтому и вторичная обмотка трансформатора выбирается на ток от одного ампера. Напряжение ее должно быть не ниже стабилизированного значения. А по хорошему его следует выбирать из таких соображений, что после выпрямления и сглаживания U должно быть на 2 – 3 В выше, чем стабилизированное, т.е. на вход стабилизатора следует подавать на пару вольт больше его выходного значения. Иначе он будет работать некорректно. Например, для LM7805 входное U = 7 – 8 В; для LM7805 → 15 В. Однако следует учитывать, что при слишком завышенном значении U, микросхема будет сильно нагреваться, поскольку «лишнее» напряжение гасится на ее внутреннем сопротивлении.

Диодный мост можно сделать из диодов типа 1N4007, или взять готовый на ток не менее 1 А.

Сглаживающий конденсатор C1 должен иметь большую емкость 100 – 1000 мкФ и U = 16 В.

Конденсаторы C2 и C3 предназначены для сглаживания высокочастотных пульсаций, которые возникают при работе LM7805. Они устанавливаются для большей надежности и носят рекомендательный характер от производителей стабилизаторов подобных типов. Без таких конденсаторов схема также нормально работает, но поскольку они практически ничего не стоят, то лучше их поставить.

Блок питания своими руками на 78L05, 78L12, 79L05, 79L08

Часто необходимо питать только одну или пару микросхем или маломощных транзисторов. В таком случае применять мощный блок питания не рационально. Поэтому лучшим вариантом будет применение стабилизаторов серии 78L05, 78L12, 79L05, 79L08 и т.п. Они рассчитаны на максимальный ток 100 мА = 0,1 А, но при этом очень компактные и по размерам не больше обычного транзистора, а также не требует установки на радиатор.

Маркировка и схема подключения аналогичны, рассмотренной выше серии LM, только отличается расположением выводов.

Для примера изображена схема подключения стабилизатора 78L05. Она же подходит и для LM7805.

Схема включения стабилизаторов отрицательно напряжения приведена ниже. На вход подается -8 В, а на выходе получается -5 В.

Как видно, сделать блок питания своими руками очень просто. Любое напряжение можно получить путем установки соответствующего стабилизатора. Следует также помнить о параметрах трансформатора. Далее мы рассмотри, как сделать блок питания с регулировкой напряжения.

Еще статьи по данной теме

Как сделать простейший блок питания и выпрямитель

Как сделать простейший блок питания и выпрямитель

В этой статье ЭлектроВести расскажут вам как сделать простейший блок питания и выпрямитель.

Выпрямитель — это устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное. Это одна из самых часто встречающихся деталей в электроприборах, начиная от фена для волос, заканчивая всеми типами блоков питания с выходным напряжением постоянного тока. Есть разные схемы выпрямителей и каждая из них в определённой мере справляется со своей задачей. В этой статье мы расскажем о том, как сделать однофазный выпрямитель, и зачем он нужен.

Определение

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Слово «постоянный» не совсем корректно, дело в том, что на выходе выпрямителя, в цепи синусоидального переменного напряжения, в любом случае окажется нестабилизированное пульсирующие напряжение. Простыми словами: постоянное по знаку, но изменяющееся по величине.

Различают два типа выпрямителей:

• Однополупериодный. Он выпрямляет только одну полуволну входного напряжения. Характерны сильные пульсации и пониженное относительно входного напряжение.
• Двухполупериодный. Соответственно, выпрямляется две полуволны. Пульсации ниже, напряжение выше чем на входе выпрямителя – это две основных характеристики.

Что значит стабилизированное и нестабилизированное напряжение?

Стабилизированным называется напряжение, которое не изменяется по величине независимо ни от нагрузки, ни от скачков входного напряжения. Для трансформаторных источников питания это особенно важно, потому что выходное напряжение зависит от входного и отличается от него на Ктрансформации раз.

Нестабилизированное напряжение – изменяется в зависимости от скачков в питающей сети и характеристик нагрузки. С таким блоком питания из-за просадок возможно неправильное функционирование подключенных приборов или их полная неработоспособность и выход из строя.

Выходное напряжение

Основные величины переменного напряжения — амплитудное и действующее значение. Когда говорят «в сети 220В переменки» имеют в виду действующее напряжение.

Если говорят об амплитудной величине, то имеют в виду, сколько вольт от нуля до верхней точки полуволны синусоиды.

Опустив теорию и ряд формул можно сказать, что действующее напряжение в 1.41 раз меньше амплитудного. Или:

Uа=Uд*√2

Амплитудное напряжение в сети 220В равняется:

220*1.41=310

Схемы

Однополупериодный выпрямитель состоит из одного диода. Он просто не пропускает обратную полуволну. На выходе получается напряжение с сильными пульсациями от нуля до амплитудного значения входного напряжения.

Если говорить совсем простым языком, то в этой схеме к нагрузке поступает половина от входного напряжения. Но это не совсем корректно.

Двухполупериодные схемы пропускают к нагрузке обе полуволны от входного. Выше в статье упоминалось об амплитудном значении напряжения, так вот напряжение на выходе выпрямителя то же ниже по величине, чем действующее переменное на входе.

Но, если сгладить пульсации с помощью конденсатора, то, чем меньшими будут пульсации, тем ближе напряжение будет к амплитудному.

О сглаживания пульсаций мы поговорим позже. А сейчас рассмотрим схемы диодных мостов.

Их две:

1. Выпрямитель по схеме Гретца или диодный мост;

2. Выпрямитель со средней точкой.

Первая схема более распространена. Состоит из диодного моста – четыре диода соединены между собой «квадратом», а в его плечи подключена нагрузка. Выпрямитель типа «мост» собирается по схеме приведенной ниже:

Её можно подключить напрямую к сети 220В, так сделано в современных импульсных блоках питания, или на вторичные обмотки сетевого (50 Гц) трансформатора. Диодные мосты по этой схеме можно собирать из дискретных (отдельных) диодов или использовать готовую сборку диодного моста в едином корпусе.

Вторая схема – выпрямитель со средней точкой не может быть подключена напрямую к сети. Её смысл заключается в использовании трансформатора с отводом от середины.

По своей сути – это два однополупериодных выпрямителя, подключенные к концам вторичной обмотки, нагрузка одним контактом подключается к точке соединения диодов, а вторым – к отводу от середины обмоток.

Её преимуществом перед первой схемой является меньшее количество полупроводниковых диодов. А недостатком – использование трансформатора со средней точкой или, как еще называют, отводом от середины. Они менее распространены чем обычные трансформаторы со вторичной обмоткой без отводов.

Сглаживание пульсаций

Питание пульсирующим напряжением неприемлемо для ряда потребителей, например, источники света и аудиоаппаратура. Тем более, что допустимые пульсации света регламентируются в государственных и отраслевых нормативных документах.

Для сглаживания пульсаций используют фильтры – параллельно установленный конденсатор, LC-фильтр, разнообразные П- и Г-фильтры…

Но самый распространенный и простой вариант – это конденсатор, установленный параллельно нагрузке. Его недостатком является то, что для снижения пульсаций на очень мощной нагрузке придется устанавливать конденсаторы очень большой емкости – десятки тысяч микрофарад.

Его принцип работы заключается в том, что конденсатор заряжается, его напряжение достигает амплитуды, питающее напряжение после точки максимальной амплитуды начинает снижаться, с этого момента нагрузка питается от конденсатора. Конденсатор разряжается в зависимости от сопротивления нагрузки (или её эквивалентного сопротивления, если она не резистивная). Чем больше емкость конденсатора – тем меньшие будут пульсации, если сравнивать с конденсатором с меньшей емкостью, подключенного к этой же нагрузке.

Простым словами: чем медленнее разряжается конденсатор – тем меньше пульсации.

Скорости разряда конденсатора зависит от потребляемого нагрузкой тока. Её можно определить по формуле постоянной времени:

t=RC,

где R – сопротивление нагрузки, а C – емкость сглаживающего конденсатора.

Таким образом, с полностью заряженного состояния до полностью разряженного конденсатор разрядится за 3-5 t. Заряжается с той же скоростью, если заряд происходит через резистор, поэтому в нашем случае это неважно.

Отсюда следует – чтобы добиться приемлемого уровня пульсаций (он определяется требованиями нагрузки к источнику питания) нужна емкость, которая разрядится за время в разы превышающее t. Так как сопротивления большинства нагрузок сравнительно малы, нужна большая емкость, поэтому в целях сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя применяют электролитические конденсаторы, их еще называют полярными или поляризованными.

Обратите внимание, что путать полярность электролитического конденсатора крайне не рекомендуется, потому что это чревато его выходом из строя и даже взрывом. Современные конденсаторы защищены от взрыва – у них на верхней крышке есть выштамповка в виде креста, по которой корпус просто треснут. Но из конденсатора выйдет струя дыма, будет плохо, если она попадет вам в глаза.

Расчет емкости ведется исходя из того какой коэффициент пульсаций нужно обеспечить. Если выражаться простым языком, то коэффициентом пульсаций показывает, на какой процент проседает напряжение (пульсирует).

Чтобы посчитать емкость сглаживающего конденсатора можно использовать приближенную формулу:

C=3200*Iн/Uн*Kп,

Где Iн – ток нагрузки, Uн – напряжение нагрузки, Kн – коэффициент пульсаций.

Для большинства типов аппаратуры коэффициент пульсаций берется 0.01-0.001. Дополнительно желательно установить керамический конденсатор как можно большей емкости, для фильтрации от высокочастотных помех.

Как сделать блок питания своими руками?

Простейший блок питания постоянного тока состоит из трёх элементов:

1. Трансформатор;

2. Диодный мост;

3. Конденсатор.

Если нужно получить высокое напряжение, и вы пренебрегаете гальванической развязкой то можно исключить трансформатор из списка, тогда вы получите постоянное напряжение вплоть до 300-310В. Такая схема стоит на входе импульсных блоков питания, например, такого как у вас на компьютере.

Это нестабилизированный блок питания постоянного тока со сглаживающим конденсатором. Напряжение на его выходе больше чем переменное напряжение вторичной обмотке. Это значит, что если у вас трансформатор 220/12 (первичная на 220В, а вторичная на 12В), то на выходе вы получите 15-17В постоянки. Эта величина зависит от емкости сглаживающего конденсатора. Эту схему можно использовать для питания любой нагрузки, если для нее неважно, то, что напряжение может «плавать» при изменениях напряжения питающей сети.

Важно:

У конденсатора две основных характеристики – емкость и напряжение. Как подбирать емкость мы разобрались, а с подбором напряжения – нет. Напряжение конденсатора должно превышать амплитудное напряжение на выходе выпрямителя хотя бы в половину. Если фактическое напряжение на обкладках конденсатора превысит номинальное – велика вероятность его выхода из строя.

Старые советские конденсаторы делались с хорошим запасом по напряжению, но сейчас все используют дешевые электролиты из Китая, где в лучшем случае есть малый запас, а в худшем – и указанного номинального напряжения не выдержит. Поэтому не экономьте на надежности.

Стабилизированный блок питания отличается от предыдущего всего лишь наличием стабилизатора напряжения (или тока). Простейший вариант – использовать L78xx или другие линейные стабилизаторы, типа отечественного КРЕН.

Так вы можете получить любое напряжение, единственное условие при использовании подобных стабилизаторов, это то, напряжение до стабилизатора должно превышать стабилизированную (выходную) величину хотя бы на 1.5В. Рассмотрим, что написано в даташите 12В стабилизатора L7812:

Входное напряжение не должно превышать 35В, для стабилизаторов от 5 до 12В, и 40В для стабилизаторов на 20-24В.

Входное напряжение должно превышать выходное на 2-2.5В.

Т.е. для стабилизированного БП на 12В со стабилизатором серии L7812 нужно, чтобы выпрямленное напряжение лежало в пределах 14.5-35В, чтобы избежать просадок, будет идеальным решением применять трансформатора с вторичной обмоткой на 12В.

Но выходной ток достаточно скромный – всего 1.5А, его можно усилить с помощью проходного транзистора. Если у вас есть PNP-транзисторы, можно использовать эту схему:

На ней изображено только подключение линейного стабилизатора «левая» часть схемы с трансформатором и выпрямителем опущена.

Если у вас есть NPN-транзисторы типа КТ803/КТ805/КТ808, то подойдет эта:

Стоит отметить, что во второй схеме выходное напряжение будет меньше напряжения стабилизации на 0.6В – это падение на переходе эмиттер база. Для компенсации этого падения в цепь был введен диод D1.

Можно и в параллель установить два линейных стабилизатора, но не нужно! Из-за возможных отклонений при изготовлении нагрузка будет распределяться неравномерно и один из них может из-за этого сгореть.

Установите и транзистор, и линейный стабилизатор на радиатор, желательно на разные радиаторы. Они сильно греются.

Регулируемые блоки питания

Простейший регулируемый блок питания можно сделать с регулируемым линейным стабилизатором LM317, её ток тоже до 1.5 А, вы можете усилить схему проходным транзистором, как было описано выше.

Вот более наглядная схема для сборки регулируемого блока питания.

Чтобы получить больший ток можно и использовать более мощный регулируемый стабилизатор LM350.

В последних двух схемах есть индикация включения, которая показывает наличие напряжения на выходе диодного моста, выключатель 220В, предохранитель первичной обмотки.

Вот пример регулируемого зарядного устройства для аккумулятора с тиристорным регулятором в первичной обмотке, по сути такой же регулируемый блок питания.

Кстати похожей схемой регулируют и сварочный ток:

Заключение

Выпрямитель используется в источниках питания для получения постоянного тока из переменного. Без его участия не получится запитать нагрузку постоянного тока, например светодиодную ленту или радиоприемник.

Также используются в разнообразных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, есть ряд схем с использованием трансформатора с группой отводов от первичной обмотки, которые переключаются галетным переключателем, а во вторичной обмотке установлен только диодный мост. Переключатель устанавливают со стороны высокого напряжения, так как, там в разы ниже ток и его контакты не будут пригорать от этого.

По схемам из статьи вы можете собрать простейший блок питания как для постоянной работы с каким-то устройством, так и для тестирования своих электронных самоделок.

Схемы не отличаются высоким КПД, но выдают стабилизированное напряжение без особых пульсаций, следует проверить емкости конденсаторов и рассчитать под конкретную нагрузку. Они отлично подойдут для работы маломощных аудиоусилителей, и не создадут дополнительного фона. Регулируемый блок питания станет полезным автолюбителями и автоэлектрикам для проверки реле регулятора напряжения генератора.

Регулируемый блок питания используется во всех областях электроники, а если его улучшить защитой от КЗ или стабилизатором тока на двух транзисторах, то вы получите почти полноценный лабораторный блок питания.

Ранее ЭлектроВести писали, что Служба безопасности Украины обнаружила в режимных помещениях Южно-Украинской атомной электростанции компьютерную технику, которая использовалась для майнинга криптовалют. По данным следствия, из-за несанкционированного размещения компьютерной техники произошло разглашение сведений о физической защите атомной электростанции, что является государственной тайной. К майнингу криптовалют, возможно, были причастны служащие части Национальной гвардии Украины, охраняющие АЭС.

По материалам: electrik.info.

Еще один блок питания, 12 Вольт 30 Ампер и 360 Ватт. Внутренний обзор, схема и тестирование работы блока питания 12 Вольт

На самом деле данный обзор является лишь промежуточным шагом к тестам более мощных блоков питания, которые уже в пути ко мне. Но я подумал, что данный вариант также нельзя оставлять без внимания, потому и заказал его для обзора.

Буквально несколько слов об упаковке.
Обычная белая коробка, из опознавательных знаков только номер артикула, все.

При сравнении с блоком питания из предыдущего обзора выяснилось, что обозреваемый просто немного длиннее. Обусловлено это тем, что обозреваемый БП имеет активное охлаждение, потому при практически том же объеме корпуса мы имеем мощность в полтора раза больше.
Размеры корпуса составляют — 214х112х50мм.

Все контакты выведены на один клеммник. Назначение контактов выбито штамповкой на корпусе блока питания, такой вариант немного надежнее чем наклейка, но хуже заметен.
Крышка закрывается с заметным усилием и прочно фиксируется в закрытом состоянии. При открывании обеспечивается полный доступ к контактам. Иногда у БП встречается ситуация, когда крышка не открывается полностью, потому теперь я этот момент проверяю обязательно.

1. На корпусе блока питания присутствует наклейка с указанием базовых параметров, мощности, напряжения и тока.
2. Также присутствует переключатель входного напряжения 115/230 Вольт, который в наших сетях является лишним и не всегда безопасным.
3. Блок питания выпущен почти год назад.
4. Около клеммника присутствует светодиод индикации работы и подстроечный резистор для изменения выходного напряжения.

Сверху располагается вентилятор. Как я писал в предыдущем обзоре, мощность 240-300 Ватт является максимальной для блоков питания с пассивным охлаждением. Конечно есть безвентиляторные БП и на большую мощность, но встречаются они гораздо реже и стоят весьма дорого, потому введение активного охлаждения преследует цель сэкономить и сделать блок питания дешевле.

Крышка фиксируется шестью небольшими винтами, но при этом и сама по себе сидит плотно, корпус алюминиевый и также как у других БП выполняет роль радиатора.

В качестве сравнения приведу фото рядом с БП мощностью 240 Ватт. Видно что в основном они одинаковы, и по сути 360 Ватт Бп отличается от своего младшего собрата только наличием вентилятора и некоторыми небольшими коррективами связанными с большей выходной мощностью.

Например силовой трансформатор у них имеет одинаковый размер, а вот выходной дроссель у обозреваемого заметно больше.
Общая черта обоих БП — весьма свободный монтаж и если у БП с пассивным охлаждением это оправданно, то при наличии активного охлаждения размер корпуса можно было смело уменьшить.

Перед дальнейшей разборкой проверка работоспособности.
Исходно на выходе напряжение немного завышено относительно заявленных 12 Вольт, хотя по большому счету это не имеет никакого значения, меня больше интересует диапазон перестройки и он составляет 10-14.6 Вольта.
В конце выставляю 12 Вольт и перехожу к дальнейшему осмотру.

Как ни странно, но емкость входных конденсаторов совпадает с указанной на их корпусе 🙂
Емкость каждого из конденсаторов 470мкФ, суммарная около 230-235мкФ, что заметно меньше рекомендуемых 350-400 которые необходимы блоку питания мощностью 360 Ватт. По хорошему должны быть конденсаторы с емкостью хотя бы 680мкФ каждый.

Выходные конденсаторы имеют суммарную емкость в 10140мкФ, что также не очень много для заявленных 30 Ампер, но часто такую емкость имеют конденсаторы и у фирменных БП.

Транзисторы и выходные диоды прижаты к корпусу через теплораспределительную пластину, в качестве изоляции выступает только теплопроводящая резина.
Обычно в более дорогих БП применяется колпачок из более толстой резины, который полностью закрывает компонент и если для выходных диодов он особо не нужен, то вот для высоковольтных транзисторов явно не помешал бы. Собственно по этому я советую в целях безопасности заземлять корпус БП.
Теплораспределительные пластины прижаты к алюминиевому корпусу, но термопаста между ними и корпусом отсутствует.

После случая с одним из блоков питания я теперь всегда проверяю качество прижима силовых элементов. Здесь с этим проблем нет, впрочем обычно проблем со сдвоенными элементами и не бывает, чаще сложности когда мощный элемент один и прижат Г-образной скобой.

Вентилятор самый обычный, с подшипниками скольжения, но почему-то на напряжение 14 Вольт.
Размер 60мм.

Разбираем дальше.
Плата держится на трех винтах и элементах крепления силовых компонентов. Снизу корпуса присутствует защитная изолирующая пленка.

Фильтр довольно стандартен для подобных БП. Входной диодный мост имеет маркировку KBU808 и рассчитан на ток до 8 Ампер и напряжение до 800 Вольт.
Радиатор отсутствует, хотя при такой мощности уже желателен.

1. На входе установлен термистор диаметром 15мм и сопротивлением 5 Ом.
2. Параллельно сети присутствует помехоподавляющий конденсатор класса Х2.
3. Помехоподавляющие конденсаторы имеющие непосредственную связь с сетью установлены класса Y2
4. Между общим проводом выхода и корпусом БП установлен обычный высоковольтный конденсатор, но в этом месте его достаточно так как при отсутствии заземления он подключен последовательно с конденсаторами класса Y2, показанными выше.

ШИМ контроллер KA7500, аналог классической TL494. Схема более чем стандартна, производители просто штампуют одинаковые БП, которые отличаются только номиналами некоторых компонентов и характеристиками трансформатора и выходного дросселя.
Выходные транзисторы инвертора также классика недорогих БП — MJE13009.

1. Как я писал выше, входные конденсаторы имеют емкость 470мкФ и что интересно, если конденсаторы имеют изначально непонятное название, то чаще емкость указана реальная, а если подделка, например Rubicong, то чаще занижена. Вот такое вот наблюдение. 🙂
2. Магнитопровод выходного трансформатора имеет размеры 40х45х13мм, обмотка пропитана лаком, правда весьма поверхностно.
3. Рядом с трансформатором присутствует разъем для подключения вентилятора. Обычно в описании подобных БП указывают автоматическую регулировку оборотов, на самом деле ее здесь нет. Хотя вентилятор меняет обороты в небольших пределах в зависимости от выходной мощности, просто это скорее побочный эффект. При включении вентилятор работает очень тихо, а на полную мощность выходит при токе около 2.5 Ампера что составляет меньше 10% от максимальной.
4. На выходе пара диодных сборок MBR30100 по 30 Ампер 100 Вольт каждая.

1. Размеры выходного дросселя заметно больше чем у 240 Ватт версии, намотан в три провода на двух кольцах 35/20/11.
2. Как и ожидалось после предварительной проверки, выходные конденсаторы имеют емкость 3300мкФ, так как они новые, то в сумме показали не 9900, а 10140мкФ, напряжение 25 Вольт. Производитель, известный всем noname.
3. Токовые шунты для схемы защиты от КЗ и перегрузки. Обычно ставят одну такую «проволочку» на 10 Ампер тока, соответственно здесь БП 30 Ампер и три такие проволочки, но мест 7, потому предположу что есть похожий вариант но с током в 60 Ампер и меньшим напряжением.
4. А вот и небольшое отличие, компоненты отвечающие за блокировку при пониженном выходном напряжении перенесли ближе к выходу, хотя при этом сохранили даже позиционные месте согласно схеме. Т.е. R31 в схеме БП 36 Вольт соответствует R31 в схеме БП 12 Вольт, хотя находятся в разных местах на плате.

При беглом взгляде я бы оценил качество пайки на твердую четверку, все чисто, аккуратно.

Пайка довольно качественная, на плате в узких местах сделаны защитные прорезы.

Но «ложка дегтя» все таки нашлась. Некоторые элементы имеют непропай. Место особенно несущественно, важен сам факт.
В данном случае плохая пайка была обнаружена на одном из выводов предохранителя и конденсатора цепи защиты от снижения напряжения на выходе.
Исправить дело нескольких минут, но как говорится — «ложки нашлись, а осадочек остался».

Так как схему подобного БП я уже чертил, то в данном случае просто внес коррективы в уже существующую схему.
Кроме того я выделил цветом элементы, которые изменены.
1. Красным — элементы которые меняются в зависимости от изменения выходного напряжения и тока
2. Синим — изменение номиналов этих элементов при неизменной выходной мощности мне непонятно. И если с входными конденсаторами отчасти понятно, они были указаны как 680мкФ, но реально показывали 470, то зачем увеличили в полтора раза емкость С10?
В схеме есть ошибка, С10 имеет емкость 3.3мкФ, а не 330нФ.

С осмотром закончили, переходим к тестам, для этого я использовал привычный «тестовый стенд», правда дополненный Ваттметром.
1. Электронная нагрузка
2. Мультиметр
3. Осциллограф
4. Тепловизор
5. Термометр
6. Ваттметр, обзора нет.
7. Ручка и бумажка.

На холостом ходу пульсации практически отсутствуют.

Небольшое уточнение к тесту. На дисплее электронной нагрузки вы увидите значения токов заметно ниже чем я буду писать. Дело в том, что нагрузка аппаратно умеет нагружать большими токами, но программно ограничена на уровне в 16 Ампер. В связи с этим пришлось сделать «финт ушами», т.е. откалибровать нагрузку на двукратный ток, в итоге 5 Ампер на дисплее равны 10 Ампер в реальности.

При токе нагрузки 7.5 и 15 Ампер блок питания вел себя одинаково, полный размах пульсаций в обоих случаях составил около 50мВ.

При токах нагрузки 22.5 и 30 Ампер пульсации заметно выросли, но при этом были на одном уровне. Рост уровня пульсаций был при токе около 20 Ампер.
В итоге полный размах составил 80мВ.
Отмечу очень хорошую стабилизацию выходного напряжения, при изменении тока нагрузки от нуля до 100% напряжение изменилось всего на 50мВ. Причем с ростом нагрузки напряжение растет, а не падает, что может быть полезным. В процессе прогрева напряжение не изменялось, что также является плюсом.

Результаты теста я свел в одну табличку, где показана температура отдельных компонентов.
Каждый этап теста длился 20 минут, тест с полной нагрузкой проводился два раза для термопрогрева.
Крышка с вентилятором вставлялась на место, но не привинчивалась, для измерения температуры я ее снимал не отключая БП и нагрузку.

В качестве дополнения я сделал несколько термограмм.
1. Нагрев проводов к электронной нагрузке при максимальном токе, также через щели в корпусе видно тепловое излучение от внутренних компонентов.
2. Самый большой нагрев имеют диодные сборки, думаю если бы производитель добавил радиатор как это сделано в 240 Ватт версии, то нагрев существенно снизился.
3. Кроме того большой проблемой был отвод тепла от всей этой конструкции, так как суммарная рассеиваемая мощность всей конструкции составила более 400 Ватт.

Кстати насчет отвода тепла. Когда я готовил тест, то больше боялся что нагрузке тяжело будет работать при такой мощности. Вообще я проводил уже тесты на такой мощности, но 360-400 Ватт это предельная мощность которую моя электронная нагрузка может рассеивать длительно. Кратковременно же она без проблем «тянет» и 500 Ватт.
Но проблема вылезла в другом месте. На радиаторах силовых элементов у меня установлены термовыключатели рассчитанные на 90 градусов. Один контакт у них припаян, а второй припаять не получилось и я применил клеммники.
При токе 15 Ампер через каждый выключатель эти контакты начинали довольно сильно нагреваться и срабатывание происходило раньше, пришлось принудительно охлаждать еще и эту конструкцию. А кроме того пришлось частично «разгрузить» нагрузку подключением к БП нескольких мощных резисторов.

Но вообще выключатели рассчитаны максимум на 10 Ампер, потому я и не ожидал от них нормальной работоспособности при токе в 1.5 раза больше их максимума. Теперь думаю как их переделать, видимо придется делать электронную защиту с управлением от этих термовыключателей.

А кроме того теперь у меня появилась еще одна задача. По просьбе некоторых читателей я заказал для обзора блоки питания мощностью 480 и 600 Ватт. Теперь думаю чем их лучше нагружать, так как такую мощность (не говоря о токах до 60 Ампер), моя нагрузка точно не выдержит.

Как и в прошлый раз я измерил КПД блока питания, этот тест я планирую проводить и в дальнейших обзорах. Проверка проходила при мощности 0/33/66 и 100%

Вход — Выход — КПД.
5.2 — 0 — 0
147,1 — 120,3 — 81,7%
289 — 241 — 83,4%
437,1 — 362 — 82,8%

Что можно сказать в итоге.
Блок питания прошел все тесты и показал довольно неплохие результаты. В плане нагрева есть даже заметный запас, но выше 100% я бы не советовал его нагружать. Порадовала весьма высокая стабильность выходного напряжения и отсутствие зависимости от температуры.
К тому что не очень понравилось я отнесу безымянные входные и выходные конденсаторы, огрехи пайки некоторых компонентов и посредственную изоляцию между высоковольтными транзисторами и радиатором.

В остальном блок питания самый обычный, работает, напряжение держит, сильно не греется.

На этом все, как обычно жду вопросов.

Как легко сделать источник питания 12 В в домашних условиях

Как легко сделать источник питания 12 В в домашних условиях

В этом проекте мы узнаем, как легко сделать блок питания 12 В в домашних условиях или как преобразовать 230 В в 12 В постоянного тока, используя несколько простых шагов с принципиальной схемой. для создания этого проекта нам понадобятся некоторые компоненты.

Компоненты, необходимые для изготовления адаптера 12 В:

• LM7812 Регулятор напряжения
• Радиатор
• 50 В 1000 мкФ (конденсатор)
• светодиод
• Резистор 1 кОм
• 1N4007 (4 диода)
• 12-0-12 (трансформатор 12 В / 1 А)
• Печатная плата
• Паяльник
• Проволока для пайки

В этом проекте мы используем регулятор напряжения LM7812.Основная функция регулятора напряжения — это выход ровно 12 В.

Мы используем диодный мост, потому что он преобразует переменное напряжение в постоянное.

Схема блока питания 12 В

Схема источника питания 12 В:

• Возьмите 4 диода и сделайте перемычку, как на схеме.
• Соединить выход трансформатора с диодом, как на схеме.
• Теперь подключите положительный провод конденсатора 1000 мкФ к положительному проводу, а отрицательную сторону — к заземляющему проводу.
• и теперь подключите резистор 1 кОм и светодиод с положительным и отрицательным проводом.
• Теперь 1-й контакт регулятора напряжения соединяется с плюсовым проводом, 2-й контакт соединяется с проводом заземления, а 3-й контакт используется для вывода.
• 2-й (-12 В) и 3-й (+12) контакты регулятора напряжения используются для выходного питания.
• Наконец, подсоедините радиатор к регулятору напряжения.

LM7812 Регулятор напряжения

Вывод стабилизатора напряжения LM7812:

Регулятор напряжения LM7812 имеет 3 контакта.

• 1-й вход
• 2-я земля
• 3-й выход

Основная функция регулятора напряжения — это выход ровно 12 В.

например, если на входе 20 В, а на выходе я хочу ровно 12 В, то я использую LM7812.

Узнайте больше, посмотрев видео

Видео о том, как сделать адаптер питания на 12 В:

Некоторые основные вопросы и ответы:

Зачем использовать диодный мост?

Поскольку мы производим источник питания постоянного тока, а трансформатор обеспечивает питание переменного тока, мы используем диодный мост для преобразователя переменного тока в постоянный.мы также можем использовать выпрямитель напряжения. обе работы одинаковы. если вы не можете найти выпрямитель напряжения, вы можете использовать диодный мост.

Зачем использовать трансформатор?

потому что наше требование — входное напряжение 220 вольт и выходное напряжение 12 В. и трансформатор преобразует мощность 220 вольт в 12 В. Основное назначение трансформатора — понижение мощности с 220В до 12В.

в чем смысл трансформатора 12-0-12?

12-0-12 трансформатор означает 12в два выхода . Средний провод — нейтральный провод или отрицательный провод.1-й и 3-й провод — положительный. оба имеют выход 12 В. если мы оставим средний провод и будем использовать только 1-й и 3-й провод, то он предоставит нам выход 24 В.

Зачем использовать регулятор напряжения LM7812?

потому что нам нужен стабильный выход 12 В. и регулятор напряжения LM7812 обеспечивают стабильный выход 12 В. например, если мы используем вход 24 В, тогда регулятор напряжения преобразует его в идеальный выход 12 В.

Зачем использовать конденсатор?

когда мы преобразуем переменный ток в постоянный с помощью диода, его отрицательный контур падает, и напряжение распадается.поэтому мы используем конденсатор. его напряжение накапливается в течение нескольких секунд и обеспечивает выход в состоянии и в одном направлении.

Сколько используют входное напряжение?

Обычно вы можете использовать входное напряжение от 220 до 250 В. Если ваш трансформатор поддерживает 150 вольт, вы также можете использовать входную мощность 150 В.

Можно ли использовать трансформатор для питания постоянного тока?

Да, трансформатор — это основная часть источника питания. мы также используем трансформатор. и дополнительные компоненты мы используем диодный мост для преобразователя переменного тока в постоянный. Только трансформатор не может обеспечить нас постоянным током.мы должны использовать другие компоненты для преобразования его в постоянный ток.

Как переменный ток преобразуется в постоянный?

Используя выпрямитель напряжения или диодный мост, мы можем преобразовать переменный ток в постоянный. нормальный переменный ток проходит по 2 петлям. верхний и нижний. (это называется переменным током), когда мы используем выпрямитель напряжения или диод, его нижний контур падает, а пропускаются только верхние контуры. тогда мы получаем питание постоянного тока.

Возможен ли трансформатор постоянного тока?

Нет, потому что трансформатор работает от переменного тока, он не может пропускать постоянный ток. например, мы хотим вводить 230 В и 12 В постоянного тока, используя только трансформатор.так что это невозможно. трансформатор только преобразует 230 В переменного тока в 12 В переменного тока. если вы хотите преобразовать его в DC, вам нужно присоединить больше компонентов.

Что это означает AC и DC?

AC означает или AC означает альтернативный ток . и DC означает постоянный ток .

Ссылки на другие проекты электроснабжения:

Объяснение 4 простых схем бестрансформаторного источника питания

В этом посте мы обсудим 4 простых в сборке, компактных простых схемах бестрансформаторного источника питания.Все схемы, представленные здесь, построены с использованием теории емкостного реактивного сопротивления для понижения входного сетевого напряжения переменного тока. Все представленные здесь конструкции работают независимо без трансформатора или без трансформатора .

Концепция бестрансформаторного источника питания

Как следует из названия, бестрансформаторная схема источника питания обеспечивает низкий постоянный ток от сети высокого напряжения переменного тока без использования трансформатора или катушки индуктивности.

Он работает за счет использования высоковольтного конденсатора для понижения сетевого переменного тока до необходимого более низкого уровня, который может быть подходящим для подключенной электронной схемы или нагрузки.

Характеристики напряжения этого конденсатора выбраны таким образом, чтобы его эффективное пиковое напряжение было намного выше, чем пиковое напряжение сети переменного тока, чтобы гарантировать безопасное функционирование конденсатора. Пример конденсатора, который обычно используется в цепях бестрансформаторного источника питания, показан ниже:

Этот конденсатор подключается последовательно с одним из входов сети, предпочтительно с фазовой линией переменного тока.

Когда сетевой переменный ток поступает на этот конденсатор, в зависимости от номинала конденсатора, реактивное сопротивление конденсатора вступает в действие и не позволяет сетевому переменному току превышать заданный уровень, определяемый номиналом конденсатора.

Однако, хотя ток ограничен, напряжение нет, поэтому, если вы измеряете выпрямленный выход бестрансформаторного источника питания, вы обнаружите, что напряжение равно пиковому значению сетевого переменного тока, которое составляет около 310 В, и это может насторожить любого нового любителя.

Но поскольку конденсатор может значительно снизить уровень тока, с этим высоким пиковым напряжением можно легко справиться и стабилизировать с помощью стабилитрона на выходе мостового выпрямителя.

Мощность стабилитрона должна быть выбрана соответствующим образом в соответствии с допустимым уровнем тока конденсатора.

ВНИМАНИЕ. Прочтите предупреждающее сообщение в конце сообщения.

Преимущества использования бестрансформаторной схемы источника питания

Идея недорогая, но очень эффективная для приложений, для работы которых требуется малое энергопотребление.

Использование трансформатора в источниках питания постоянного тока, вероятно, довольно распространено, и мы много слышали об этом.

Однако одним из недостатков использования трансформатора является то, что вы не можете сделать его компактным.

Даже если текущие требования к вашей схеме невысоки, вы должны включить тяжелый и громоздкий трансформатор, что сделает работу действительно громоздкой и беспорядочной.

Схема бестрансформаторного источника питания, описанная здесь, очень эффективно заменяет обычный трансформатор для приложений, требующих тока ниже 100 мА.

Здесь на входе используется высоковольтный металлизированный конденсатор для необходимого понижения мощности сети, а предыдущая схема представляет собой не что иное, как простые мостовые конфигурации для преобразования пониженного переменного напряжения в постоянное.

Схема, показанная на схеме выше, представляет собой классический дизайн, может использоваться в качестве источника питания постоянного тока 12 В для большинства электронных схем.

Однако, обсудив преимущества вышеупомянутой конструкции, стоит сосредоточиться на нескольких серьезных недостатках, которые эта концепция может включать.

Недостатки схемы бестрансформаторного источника питания

Во-первых, схема не может выдавать сильноточные выходные сигналы, но это не будет проблемой для большинства приложений.

Еще один недостаток, который, безусловно, требует некоторого внимания, заключается в том, что данная концепция не изолирует цепь от опасных потенциалов сети переменного тока.

Этот недостаток может иметь серьезные последствия для конструкций с оконечными выводами или металлическими шкафами, но не имеет значения для устройств, в которых все находится в непроводящем корпусе.

Таким образом, начинающие любители должны работать с этой схемой очень осторожно, чтобы избежать поражения электрическим током. И последнее, но не менее важное: вышеупомянутая схема позволяет скачкам напряжения проходить через нее, что может вызвать серьезное повреждение цепи с питанием и самой цепи питания.

Однако в предложенной простой схеме бестрансформаторного источника питания этот недостаток был разумно устранен путем введения различных типов стабилизирующих каскадов после мостового выпрямителя.

Этот конденсатор заземляет мгновенные скачки высокого напряжения, тем самым эффективно защищая связанную с ним электронику.

Как работает схема

Работу этого источника питания без преобразования можно понять по следующим пунктам:

1. Когда вход сети переменного тока включен, конденсатор C1 блокирует вход сетевого тока и ограничивает его до более низкого уровня. уровень, определяемый значением реактивного сопротивления C1.Здесь можно примерно предположить, что он составляет около 50 мА.
2. Тем не менее, напряжение не ограничено, и поэтому все 220 В или что-то еще, что может быть на входе, может достигать следующей ступени мостового выпрямителя.
3. Мостовой выпрямитель выпрямляет эти 220 В постоянного тока до более высоких 310 В постоянного тока из-за преобразования среднеквадратичного значения в пиковое значение сигнала переменного тока.
4. Это значение 310 В постоянного тока мгновенно понижается до постоянного низкого уровня с помощью следующего каскада стабилитрона, который шунтирует его на значение стабилитрона. Если используется стабилитрон 12 В, он станет 12 В и так далее.
5. C2 наконец фильтрует 12 В постоянного тока с пульсациями в относительно чистый 12 В постоянного тока.

1) Базовая бестрансформаторная конструкция

Давайте попробуем более подробно разобраться в функциях каждой из частей, используемых в приведенной выше схеме:

1. Конденсатор C1 становится наиболее важной частью схемы, поскольку он является единственным который снижает высокий ток из сети 220 В или 120 В до желаемого более низкого уровня, чтобы соответствовать выходной нагрузке постоянного тока. Как показывает практика, каждая отдельная микрофарада этого конденсатора обеспечивает выходную нагрузку током около 50 мА.Это означает, что 2 мкФ обеспечит 100 мА и так далее. Если вы хотите узнать расчеты более точно, вы можете обратиться к этой статье.
2. Резистор R1 используется для обеспечения пути разряда для высоковольтного конденсатора C1 всякий раз, когда цепь отключена от сетевого входа. Потому что C1 может сохранять в себе сетевой потенциал 220 В, когда он отсоединен от сети, и может подвергнуться риску поражения высоким напряжением любого, кто дотронется до контактов вилки. R1 быстро разряжает C1, предотвращая любой подобный сбой.
3. Диоды D1 — D4 работают как мостовой выпрямитель для преобразования слаботочного переменного тока от конденсатора C1 в слаботочный постоянный ток. Конденсатор C1 ограничивает ток до 50 мА, но не ограничивает напряжение. Это означает, что постоянный ток на выходе мостового выпрямителя является пиковым значением 220 В переменного тока. Это можно рассчитать как: 220 x 1,41 = 310 В постоянного тока приблизительно . Итак, у нас на выходе моста 310 В, 50 мА.
4. Однако напряжение 310 В постоянного тока может быть слишком высоким для любого устройства с низким напряжением, кроме реле.Следовательно, стабилитрон подходящего номинала используется для шунтирования 310 В постоянного тока на желаемое более низкое значение, такое как 12 В, 5 В, 24 В и т. Д., В зависимости от характеристик нагрузки.
5. Резистор R2 используется как токоограничивающий резистор. Вы можете почувствовать, когда C1 уже существует для ограничения тока, зачем нам нужен R2. Это связано с тем, что во время периодов мгновенного включения питания, то есть когда входной переменный ток впервые подается на схему, конденсатор C1 просто действует как короткое замыкание в течение нескольких миллисекунд.Эти несколько начальных миллисекунд периода включения позволяют полному высокому току 220 В переменного тока войти в цепь, чего может быть достаточно, чтобы разрушить уязвимую нагрузку постоянного тока на выходе. Чтобы этого не произошло, введем R2. Однако лучшим вариантом может быть использование NTC вместо R2.
6. C2 — это конденсатор фильтра, который сглаживает пульсации 100 Гц от выпрямленного моста до более чистого постоянного тока. Хотя на схеме показан высоковольтный конденсатор 10uF 250V, вы можете просто заменить его на 220uF / 50V из-за наличия стабилитрона.

Схема печатной платы для объясненного выше простого бестрансформаторного источника питания показана на следующем изображении. Обратите внимание, что я предусмотрел место для MOV также на печатной плате со стороны входа сети.

Улучшение конструкции

Вышеупомянутая бестрансформаторная конструкция выглядит простой, но у нее есть некоторые неизбежные недостатки. Резистор R2 в схеме обязателен, иначе стабилитрон может мгновенно сгореть. Однако добавление резистора R2 приводит к значительному падению выходного тока, а также имеет место серьезное рассеивание через резистор R2, что делает схему несколько неэффективной.

Идея сделать так, чтобы R2 был как можно ниже, но при этом вся цепь оставалась полностью защищенной от всех возможных электрических опасностей.

Для этого мы усиливаем стабилитрон высоковольтным транзистором, подключенным в виде лома, как показано на следующей схеме:

Конструкция выглядит полностью отказоустойчивой, но обеспечивает идеально стабилизированный выход. Силовой транзистор ST13003 используется как шунтирующее устройство, которое заземляет всю мощность конденсатора C1, как только выходной постоянный ток от моста пытается достичь уровня выше уровня стабилитрона.В этой ситуации транзистор проводит и замыкает цепь постоянного тока, вызывая падение напряжения. Когда напряжение падает, стабилитрон перестает проводить выключение транзистора, и цикл продолжает повторяться с высокой скоростью, обеспечивая стабилизированное выходное напряжение постоянного тока, которое почти равно значению напряжения стабилитрона.

Пример схемы для приложения светодиодного декоративного освещения

Следующая схема бестрансформаторного или емкостного источника питания может использоваться в качестве схемы светодиодной лампы для безопасного освещения второстепенных светодиодных цепей, таких как маленькие светодиодные лампы или светодиодные гирлянды.

Идея была запрошена г-ном Джайешем:

Требования к спецификации

Цепочка состоит из примерно 65-68 светодиодов на 3 В, последовательно соединенных примерно на расстоянии, скажем, 2 фута, например 6 струны связаны вместе, чтобы образовать одну струну, так что расположение лампочки составляет 4 дюйма в окончательной веревке. итак всего 390 — 408 светодиодных лампочек в финальной тросе.
Итак, пожалуйста, предложите мне лучшую схему драйвера для работы
1) одна строка из 65-68 строк.
или
2) полная веревка из 6 нитей вместе.
у нас есть еще одна веревка из 3-х струн. Струна состоит из примерно 65-68 светодиодов с напряжением 3 В, соединенных последовательно примерно на расстоянии, скажем, 2 фута, такие 3 струны связаны вместе, чтобы образовать одну струну, поэтому расположение лампочки получается, что длина последней веревки составляет 4 дюйма. итак всего 195 — 204 светодиодных лампочки в готовом тросе.
Итак, пожалуйста, предложите мне лучшую схему драйвера для работы
1) одна строка из 65-68 строк.
или
2) полная веревка из 3-х струн вместе.
Пожалуйста, предложите лучшую надежную схему с устройством защиты от перенапряжения и посоветуйте, какие дополнительные устройства необходимо подключить для защиты схем.
и обратите внимание на то, что на принципиальных схемах указаны значения, необходимые для того же, поскольку мы не являемся техническим специалистом в этой области.

Схема

Схема драйвера, показанная ниже, подходит для управления любой цепочкой светодиодных ламп , имеющей менее 100 светодиодов (для входа 220 В), каждый светодиод рассчитан на 20 мА, 3,3 В, 5 мм светодиоды:

Здесь вход конденсатор 0.33 мкФ / 400 В определяет количество тока, подаваемого на светодиодную цепочку. В этом примере это будет около 17 мА, что примерно соответствует выбранной светодиодной цепочке.

Если один драйвер используется для большего количества параллельных цепочек светодиодов 60/70, то просто указанное значение конденсатора может быть пропорционально увеличено для поддержания оптимального освещения светодиодов.

Следовательно, для двух параллельно включенных последовательностей требуется значение 0,68 мкФ / 400 В, для трех строк вы можете заменить его на 1 мкФ / 400 В.Аналогично, для 4-х струн его необходимо увеличить до 1,33 мкФ / 400 В и так далее.

Важно : Хотя я не показал ограничивающий резистор в конструкции, было бы неплохо включить резистор 33 Ом 2 Вт последовательно с каждой цепочкой светодиодов для дополнительной безопасности. Его можно было вставить в любом месте последовательно с отдельными струнами.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: ВСЕ ЦЕПИ, УКАЗАННЫЕ В ДАННОЙ СТАТЬЕ, НЕ ИЗОЛИРОВАНЫ ОТ СЕТЕВОЙ ПИТАНИЯ, ПОЭТОМУ ВСЕ СЕКЦИИ ЦЕПИ ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНЫ ДЛЯ КАСАНИЯ ПРИ ПОДКЛЮЧЕНИИ К СЕТИ AC……..

2) Обновление до бестрансформаторного источника питания со стабилизированным напряжением

Теперь давайте посмотрим, как обычный емкостный источник питания может быть преобразован в бестрансформаторный источник питания со стабилизированным или регулируемым напряжением без перенапряжения, применимый практически ко всем стандартам. электронные нагрузки и схемы. Идея была предложена г-ном Чанданом Мэйти.

Технические характеристики

Если вы помните, я уже общался с вами раньше с комментариями в вашем блоге.

Бестрансформаторные схемы действительно хороши, я протестировал пару из них и использовал светодиоды мощностью 20 Вт, 30 Вт. Теперь я пытаюсь добавить контроллер, вентилятор и светодиоды вместе, следовательно, мне нужен двойной источник питания.

Примерная спецификация:

Номинальный ток 300 мAP1 = 3,3-5 В 300 мА (для контроллера и т. Д.) P2 = 12-40 В (или более высокий диапазон), 300 мА (для светодиода)
Я решил использовать ваш 2-й контур, как указано https://www.homemade-circuits.com / 2012/08 / high-current-transformerless-power.html

Но я не могу заморозить способ получения 3,3 В без использования дополнительного конденсатора. 1. Можно ли поставить вторую схему с выхода первой? 2. Или второй мост TRIAC, поставить параллельно первому, после конденсатора получить 3,3-5В

Буду рад, если вы любезно поможете.

Спасибо,

Конструкция

Функционирование различных компонентов, используемых на различных этапах показанной выше схемы управления напряжением, можно понять из следующих точек:

Напряжение сети выпрямляется четырьмя 1N4007 диоды и фильтруется конденсатором 10 мкФ / 400 В.

Выходной сигнал на 10 мкФ / 400 В теперь достигает около 310 В, что является пиковым выпрямленным напряжением, достигаемым от сети.

Сеть делителей напряжения, сконфигурированная в основании TIP122, обеспечивает снижение этого напряжения до ожидаемого уровня или по мере необходимости на выходе источника питания.

Вы также можете использовать MJE13005 вместо TIP122 для большей безопасности.

Если требуется 12 В, потенциометр 10 кОм может быть установлен для достижения этого через эмиттер / землю TIP122.

Конденсатор 220 мкФ / 50 В гарантирует, что во время включения база получает мгновенное нулевое напряжение, чтобы поддерживать ее в выключенном состоянии и защищать от начального скачка напряжения.

Катушка индуктивности также гарантирует, что в течение периода включения катушка обеспечивает высокое сопротивление и предотвращает попадание любого пускового тока внутрь цепи, предотвращая возможное повреждение цепи.

Для достижения 5 В или любого другого прилагаемого пониженного напряжения можно использовать регулятор напряжения, такой как показанная 7805 IC.

Принципиальная схема

Использование управления MOSFET

Вышеупомянутая схема, использующая эмиттерный повторитель, может быть дополнительно усовершенствована путем применения источника питания истокового повторителя MOSFET вместе с дополнительным каскадом управления током на транзисторе BC547.

Полную принципиальную схему можно увидеть ниже:

Видео доказательство защиты от перенапряжения

3) Схема бестрансформаторного источника питания с нулевым переходом

Третий интерес объясняет важность обнаружения перехода через ноль в емкостных бестрансформаторных блоки питания, чтобы сделать его полностью защищенным от бросков скачков тока при включении сетевого выключателя.Идея была предложена г-ном Фрэнсисом.

Технические характеристики

Я с большим интересом читал статьи о безтрансформаторных источниках питания на вашем сайте, и, если я правильно понимаю, основная проблема заключается в возможном пусковом токе в цепи при включении, и это вызвано тем, что включение не всегда происходит при нулевом напряжении цикла (переход через ноль).

Я новичок в электронике, и мои знания и практический опыт очень ограничены, но если проблема может быть решена, если реализован переход через нуль, почему бы не использовать компонент перехода через нуль для управления им, такой как оптотриак с переходом через ноль.

Входная сторона Optotriac имеет малую мощность, поэтому можно использовать резистор малой мощности для понижения сетевого напряжения для работы Optotiac. Поэтому на входе оптотриака конденсатор не используется. Конденсатор подключен к выходу, который будет включаться TRIAC, который включается при переходе через нуль.

Если это применимо, это также решит проблемы с высокими требованиями к току, поскольку Optotriac, в свою очередь, может без каких-либо проблем управлять другим более высоким током и / или напряжением TRIAC.В цепи постоянного тока, подключенной к конденсатору, больше не должно быть проблем с пусковым током.

Было бы неплохо узнать ваше практическое мнение и спасибо, что прочитали мою почту.

С уважением,
Фрэнсис

Конструкция

Как справедливо указано в приведенном выше предположении, вход переменного тока без контроля перехода через нуль может быть основной причиной броска импульсного тока в емкостных бестрансформаторных источниках питания.

Сегодня, с появлением сложных оптоизоляторов драйвера симистора, переключение сети переменного тока с контролем перехода через нуль больше не является сложным делом и может быть легко реализовано с использованием этих устройств.

О оптронах MOCxxxx

Драйверы симисторов серии MOC представлены в виде оптопар и являются специалистами в этом отношении и могут использоваться с любым симистором для управления сетью переменного тока посредством обнаружения и контроля перехода через ноль.

Драйверы симисторов серии MOC включают в себя MOC3041, MOC3042, MOC3043 и т. Д., Все они почти идентичны по своим рабочим характеристикам с небольшими различиями в размах напряжений, и любой из них может использоваться для предлагаемого приложения для контроля перенапряжения в емкостных источниках питания.

Обнаружение и выполнение перехода через ноль обрабатываются внутри этих блоков оптических драйверов, и нужно только настроить силовой симистор с ним для наблюдения за предполагаемым управляемым срабатыванием при переходе через ноль интегральной схемы симистора.

Перед тем, как исследовать схему бестрансформаторного питания симистора без перенапряжения с использованием концепции контроля перехода через нуль, давайте сначала вкратце разберемся, что такое переход через нуль, и связанные с ним особенности.

Что такое переход через нуль в сети переменного тока

Мы знаем, что потенциал сети переменного тока состоит из циклов напряжения, которые растут и падают с изменением полярности от нуля до максимума и наоборот по заданной шкале.Например, в нашей сети переменного тока 220 В напряжение переключается с 0 на пиковое значение +310 В) и обратно до нуля, затем идет вниз от 0 до -310 В и обратно к нулю, это происходит непрерывно 50 раз в секунду, составляя переменный ток 50 Гц. цикл.

Когда сетевое напряжение близко к мгновенному пику цикла, то есть около 220 В (для 220 В) на входе сети, оно находится в самой сильной зоне с точки зрения напряжения и тока, и если происходит включение емкостного источника питания в этот момент можно ожидать, что все 220 В выйдет из строя через источник питания и связанную с ним уязвимую нагрузку постоянного тока.Результатом может быть то, что мы обычно наблюдаем в таких блоках питания … то есть мгновенное сгорание подключенной нагрузки.

Вышеупомянутые последствия обычно наблюдаются только в емкостных бестрансформаторных источниках питания, потому что конденсаторы имеют характеристики короткого замыкания в течение доли секунды, когда они подвергаются напряжению питания, после чего они заряжаются и регулируются до заданного значения. выходной уровень

Возвращаясь к проблеме пересечения нулевого уровня сети, в обратной ситуации, когда сеть приближается или пересекает нулевую линию своего фазового цикла, ее можно рассматривать как самую слабую зону с точки зрения тока и напряжения, и можно ожидать, что любое устройство, включенное в этот момент, будет полностью безопасным и не подверженным скачкам напряжения.

Следовательно, если емкостной источник питания включается в ситуациях, когда вход переменного тока проходит через нулевую фазу, мы можем ожидать, что выходной сигнал источника питания будет безопасным и не будет иметь импульсного тока.

Как это работает

Схема, показанная выше, использует драйвер оптоизолятора симистора MOC3041 и сконфигурирована таким образом, что при каждом включении питания он срабатывает и инициирует подключенный симистор только во время первого перехода фазы переменного тока через ноль, а затем поддерживает нормально включенным переменный ток до тех пор, пока питание не будет отключено и снова не включено.

Обращаясь к рисунку, мы можем увидеть, как крошечный 6-контактный MOC 3041 IC соединен с симистором для выполнения процедур.

Вход на симистор подается через высоковольтный токоограничивающий конденсатор 105/400 В, нагрузку можно увидеть, подключенную к другому концу источника через конфигурацию мостового выпрямителя для достижения чистого постоянного тока на предполагаемой нагрузке, которая может светодиод.

Как контролируется импульсный ток

При включении питания сначала симистор остается выключенным (из-за отсутствия привода затвора), как и нагрузка, подключенная к мостовой сети.

Напряжение питания, полученное на выходе конденсатора 105/400 В, достигает внутреннего ИК-светодиода через контакт 1/2 оптической микросхемы. Этот вход контролируется и обрабатывается внутри в соответствии с откликом светодиодного ИК-света … и как только обнаруживается, что цикл питания переменного тока достигает точки пересечения нуля, внутренний переключатель мгновенно переключает и запускает симистор и сохраняет систему включенной в течение оставшееся время до выключения и повторного включения агрегата.

При вышеуказанной настройке при каждом включении питания оптоизолирующий симистор MOC обеспечивает включение симистора только в тот период, когда сеть переменного тока пересекает нулевую линию своей фазы, что, в свою очередь, поддерживает нагрузку в идеальном состоянии. безопасный и свободный от опасного всплеска спешки.

Улучшение вышеуказанной конструкции

Здесь обсуждается комплексная схема емкостного источника питания, имеющая детектор перехода через ноль, ограничитель перенапряжения и регулятор напряжения, идея была представлена ​​г-ном Чами.

Разработка улучшенной схемы емкостного источника питания с Обнаружение пересечения нуля

Привет, Свагатам.

Это моя конструкция емкостного источника питания с защитой от перенапряжения с переходом через ноль и стабилизатором напряжения, я постараюсь перечислить все мои сомнения.
(я знаю, что это будет дорого для конденсаторов, но это только для целей тестирования)

1-Я не уверен, нужно ли менять BT136 на BTA06 для обеспечения большего тока.

2-Q1 (TIP31C) может обрабатывать только 100 В макс. Может его стоит поменять на транзистор 200В 2-3А?, Вроде 2SC4381.

3-R6 (200R 5W), я знаю, что этот резистор довольно маленький, и это моя ошибка
, я действительно хотел поставить резистор 1 кОм.А вот с резистором 200R 5W
работать будет?

4-Некоторые резисторы были изменены в соответствии с вашими рекомендациями, чтобы сделать его способным к напряжению 110 В. Может быть, резистор 10 кОм должен быть меньше?

Если вы знаете, как заставить его работать правильно, я буду очень рад исправить это. Если он работает, я могу сделать для него печатную плату, и вы можете опубликовать ее на своей странице (бесплатно, конечно).

Спасибо, что нашли время и просмотрели мою полную неисправностей схему.

Хорошего дня.

Chamy

Оценка конструкции

Привет, Чами,

ваша схема мне кажется нормальной. Вот ответы на ваши вопросы:

1) да BT136 следует заменить на симистор с более высоким номиналом.
2) TIP31 можно заменить на транзистор Дарлингтона на 200 В, такой как BU806 и т. Д., Иначе он может работать неправильно.
3) при использовании Дарлингтона базовый резистор может быть высокого номинала, может быть, резистор 1 кОм / 2 Вт будет вполне нормальным.
Однако дизайн сам по себе выглядит излишним, гораздо более простую версию можно увидеть ниже https://www.homemade-circuits.com/2016/07/scr-shunt-for-protecting-capacitive-led.html
С уважением

Swagatam

Ссылка:

Схема перехода через ноль

4) Импульсный бестрансформаторный источник питания с использованием IC 555

Это 4-е простое, но интеллектуальное решение реализовано здесь с использованием IC 555 в ее моностабильном режиме для управления резкими скачками напряжения без трансформатора. питание через схему переключения при переходе через нуль, при которой входная мощность от сети может поступать в схему только во время перехода через нуль сигнала переменного тока, тем самым исключая возможность скачков напряжения.Идею подсказал один из заядлых читателей этого блога.

Технические характеристики

Будет ли работать бестрансформаторная схема с нулевым переходом для предотвращения начального пускового тока, не позволяя включаться до точки 0 в цикле 60/50 Гц?

Многие твердотельные реле, которые дешевы, менее 10,00 индийских рупий и имеют встроенную возможность.

Также я хотел бы управлять 20-ваттными светодиодами с этой конструкцией, но я не уверен, какой ток или насколько горячие конденсаторы получат, я полагаю, это зависит от того, как светодиоды соединены последовательно или параллельно, но допустим, что конденсатор рассчитан на 5 амперы или 125 мкФ конденсатор нагреется и взорвется ???

Как читать характеристики конденсаторов, чтобы определить, сколько энергии они могут рассеять.

Вышеупомянутый запрос побудил меня искать связанную конструкцию, включающую концепцию переключения перехода через нуль на основе IC 555, и натолкнулся на следующую превосходную схему бестрансформаторного источника питания, которую можно было бы использовать для убедительного устранения всех возможных шансов на скачки напряжения.

Что такое переключение с переходом через нуль:

Важно сначала изучить эту концепцию, прежде чем исследовать предлагаемую бестрансформаторную схему без перенапряжения.

Все мы знаем, как выглядит синусоида сетевого сигнала переменного тока.Мы знаем, что этот синусоидальный сигнал начинается с отметки нулевого потенциала и экспоненциально или постепенно повышается до точки пикового напряжения (220 или 120), а оттуда экспоненциально возвращается к отметке нулевого потенциала.

После этого положительного цикла форма сигнала опускается и повторяет вышеуказанный цикл, но в отрицательном направлении, пока снова не вернется к нулевой отметке.

Вышеупомянутая операция происходит примерно от 50 до 60 раз в секунду в зависимости от технических характеристик электросети.
Поскольку именно эта форма сигнала входит в цепь, любая точка формы сигнала, кроме нуля, представляет потенциальную опасность выброса при включении из-за высокого тока в форме сигнала.

Однако вышеупомянутой ситуации можно избежать, если нагрузка сталкивается с переключателем во время перехода через нуль, после которого экспоненциальный рост нагрузки не представляет никакой угрозы для нагрузки.

Именно это мы и попытались реализовать в предлагаемой схеме.

Работа схемы

Ссылаясь на приведенную ниже принципиальную схему, 4 диода 1N4007 образуют стандартную конфигурацию мостовых выпрямителей, катодный переход создает пульсацию на линии 100 Гц.
Вышеупомянутая частота 100 Гц снижается с помощью делителя потенциала (47 кОм / 20 кОм) и подается на положительную шину IC555. По этой линии потенциал соответствующим образом регулируется и фильтруется с помощью D1 и C1.

Вышеупомянутый потенциал также прикладывается к базе Q1 через резистор 100 кОм.

IC 555 сконфигурирован как моностабильный MV, что означает, что на его выходе будет высокий уровень каждый раз, когда его контакт №2 заземлен.

Для периодов, в течение которых напряжение сети переменного тока выше (+) 0,6 В, Q1 остается выключенным, но как только форма сигнала переменного тока касается нулевой отметки, то значение ниже (+) 0.6 В, Q1 включает заземляющий контакт №2 микросхемы и обеспечивает положительный выход вывода №3 микросхемы.

Выход IC включает SCR и нагрузку и сохраняет его включенным, пока не истечет время MMV, чтобы начать новый цикл.

Время включения моностабильного может быть установлено изменением предустановки 1M.

Большее время включения обеспечивает больший ток нагрузки, делая ее ярче, если это светодиод, и наоборот.

Таким образом, условия включения этой бестрансформаторной схемы питания на основе IC 555 ограничиваются только тогда, когда переменный ток близок к нулю, что, в свою очередь, гарантирует отсутствие скачков напряжения при каждом включении нагрузки или схемы.

Принципиальная схема

для приложения драйвера светодиода

Если вы ищете бестрансформаторный источник питания для приложения драйвера светодиодов на коммерческом уровне, то, вероятно, вы можете попробовать концепции, описанные здесь.

Цепь источника питания постоянного тока 12 В

ТЕОРИЯ РАБОТЫ, СХЕМА, ПЛАТА ПЛАТЫ

ОПИСАНИЕ.

На приведенной ниже принципиальной схеме показана простая тривиальная недорогая схема импульсного источника питания постоянного тока 12 В постоянного тока 50 Вт, работающая в автономном режиме.Его можно использовать для домашних проектов DIY или для изучения работы обратных преобразователей. Этот блок питания может работать в универсальном диапазоне входной линии переменного тока 90-264 В переменного тока. Он обеспечивает номинальное выходное напряжение 12 В постоянного тока при нагрузке более 4 А. Регулировка линии и нагрузки лучше 0,5%.
Устройство имеет защиту от перегрузки по току, перегрева и перенапряжения, а также пассивное ограничение пускового тока. Пульсации на выходе составляют примерно 0,2 В от пика до пика в диапазоне от 0 до 20 МГц. Если вам нужно уменьшить пульсации, вы можете установить дополнительный выходной конденсатор или LC-фильтр вне контура обратной связи.Этот проект представляет собой модификацию схемы 24 В, которую я разработал много лет назад в качестве консультанта для небольшой компании. Эта компания хотела заменить подключаемый модуль на дешевый стандартный источник питания переменного тока в постоянный, у которого было долгое время выполнения заказа. К тому времени, когда я закончил дизайн и построил прототип, они нашли готовую деталь в другом месте на складе. Таким образом, они так и не приступили к производству этого модуля. Соответственно, я не тестировал эту конструкцию, кроме базового DVT. Вы можете построить эту схему для личного использования (конечно, на свой страх и риск).Но вам не разрешается где-либо повторно публиковать содержимое этой страницы или использовать его в коммерческих целях без моего разрешения.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ О БЕЗОПАСНОСТИ.

Для безопасного тестирования или поиска неисправностей в этой цепи рекомендуется запитать ее через изолирующий трансформатор или от изолированного источника переменного тока. Также обратите внимание, что автономный однотранзисторный обратноходовой преобразователь генерирует внутреннее напряжение, которое может достигать 600 В. Не пытайтесь играть с этой схемой, если вы не достигли совершеннолетия, не разбираетесь в силовой электронике и не знаете, как безопасно обращаться с высоким напряжением.Вы можете пройти нашу быструю викторину по безопасности источников питания.

СХЕМА:

РАБОТА В ЦЕПИ.

В этом источнике питания переменного тока в постоянный используется обратный ход, который представляет собой простейшую топологию преобразователя SMPS. Он использует МОП-транзистор 800 В / 11 А (Q1) в качестве коммутирующего устройства и ШИМ-контроллер UC3844AN (U3). Входная секция включает предохранитель, фильтр электромагнитных помех, NTC-резистор R1, ограничивающий пусковой ток, полный мостовой выпрямитель CR1 и конденсатор C2 фильтра шины постоянного тока.
Начальный пусковой ток для ИС с ШИМ обеспечивается «стекающими» резисторами R7, R8, которые пропускают небольшой ток, который заряжает конденсатор C7 Vcc.Когда вывод Vcc U3 достигает положительного порога блокировки при пониженном напряжении (обычно 14–16 В), ИС начинает работать и будет включать и выключать переключатель Q1 через резистор управления затвором R4 с фиксированной частотой (в этой схеме это 100 кГц). Когда Q1 включается, напряжение шины постоянного тока подается на первичную обмотку трансформатора T1, ток через первичную обмотку трансформатора нарастает, а энергия накапливается в магнитном поле трансформатора. Диоды D4 и D7 в течение этого временного интервала имеют обратное смещение.Когда Q1 выключается, энергия, запасенная в магнитном поле, заставляет напряжения на всей обмотке менять полярность. В результате выходные выпрямители D4 и D7 проводят ток, и накопленная энергия передается на выход и в цепь смещения. После запуска преобразователя смещение для управляющей ШИМ поступает от обмотки смещения трансформатора.
Контур управления с обратной связью вторичной стороны использует прецизионный шунтирующий стабилизатор TL431 D1 как в качестве опорного сигнала, так и в качестве усилителя ошибки. Он сравнивает разделенное выходное напряжение с внутренним опорным сигналом 2 D1.5В. Оптопара U1 подает ток, пропорциональный сигналу ошибки, через границу гальванической развязки трансформатора обратно в первичный ШИМ. Если точное регулирование выхода не требуется, обратная связь может быть взята из напряжения смещения на C9 и подана через делитель на вывод обратной связи 2.
Первичный ток в T1 измеряется резистором R6. Это напряжение измерения тока подается через фильтр пиковых значений на клемму датчика тока U3, где оно сравнивается с уменьшенным сигналом ошибки на выводе компенсации 1.Когда линейное изменение напряжения считывания тока достигает 1/3 × (V _pin1 -1), импульс прекращается, и Q1 выключается.
Стабилитрон D6 с оптопарой U2 обеспечивает защиту от перенапряжения на выходе без фиксации.
Термовыключатель отключает источник питания, когда температура на радиаторе MOSFET превышает 95-100 ° C.

Вот полная спецификация. Отметим, что он был составлен более десяти лет назад. Некоторые номера деталей могут потребовать замены.

ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА:

СИЛОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР
Конструкция трансформатора может выглядеть необычно.Обратите внимание, что обратный трансформатор работает как индуктор: он накапливает энергию в магнитном поле в течение периода включения Q1. Затем он передает его (за вычетом потерь) во вторичные обмотки в течение периода выключения Q1. Для эффективного хранения энергии с минимальным физическим размером, немагнитный зазор необходим последовательно с материалом магнитного сердечника с высокой магнитной проницаемостью. В конструкции трансформатора с обратным ходом обычно используются ферритовые сердечники с физическим зазором или порошковые металлические сердечники с естественным распределенным зазором.Ферриты с зазором обычно имеют более низкие потери, но у них крутая кривая насыщения. Порошковые сердечники имеют более высокие потери, но их кривая B (H) мягкая. Среди других форм-факторов тороидальные трансформаторы имеют самую низкую индуктивность рассеяния. В данном БП трансформатор выполнен на порошковом тороидальном сердечнике KoolM. Правильная фазировка обмотки имеет решающее значение в обратноходовых преобразователях, как и во всех несимметричных преобразователях. Если обмотки перепутаны по фазе, схема не будет работать или может просто взорваться. Обратитесь к приведенной выше схеме и схеме обмотки для правильной установки трансформатора.Все катушки в этой конструкции должны быть сделаны из проволоки с двумя или более слоями тефлоновой изоляции, чтобы обеспечить усиленную изоляцию между первичной и вторичной обмотками. См. Также соответствующие страницы: Совместимость разъемов питания компьютера; Схема ИИП и теория работы.

Трансформатор — источник питания | Схемы переменного тока

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Силовой трансформатор, понижающий с 120 В переменного тока до 12 В переменного тока, с вторичной обмоткой с центральным отводом (каталог Radio Shack № 273-1365, 273-1352 или 273-1511).
• Клеммная колодка минимум с тремя выводами.
• Вилка и шнур для бытовой розетки.
• Переключатель сетевого шнура.
• Коробка (опционально).
• Предохранитель и держатель предохранителя (опция).

Силовые трансформаторы можно получить из старых радиоприемников, которые обычно можно приобрести в комиссионном магазине за несколько долларов (или меньше!). Радио также предоставит шнур питания и вилку, необходимые для этого проекта. Выключатели сетевого шнура можно приобрести в хозяйственном магазине.

Если вы хотите быть абсолютно уверены в том, какой трансформатор вы получаете, вам следует приобрести его в магазине электроники.

Если вы решили оснастить свой блок питания предохранителем, обязательно приобретите плавкий предохранитель с задержкой срабатывания или с задержкой срабатывания . Трансформаторы могут потреблять высокие «импульсные» токи при первоначальном подключении к источнику переменного тока, и эти переходные токи приведут к срабатыванию быстродействующего предохранителя.

Определите надлежащий номинальный ток предохранителя, разделив номинальную мощность трансформатора «ВА» на 120 вольт: другими словами, рассчитайте полный допустимый ток первичной обмотки и соответственно выберите размер предохранителя.

СПРАВОЧНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей , том 2, глава 1: «Основы теории переменного тока»

Уроки электрических цепей , том 2, глава 9: «Трансформаторы»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Для определения поведения при понижении напряжения трансформатора.
• Для определения назначения обмоток с ответвлениями.
• Для иллюстрации методов безопасной разводки шнуров питания.

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИЯ

Предупреждение! Этот проект предполагает использование опасных напряжений. Убедитесь, что все проводники высокого напряжения (120 В бытовой электросети) надежно изолированы от случайного контакта. На «первичной» стороне цепи трансформатора не должно быть оголенных проводов.

Обязательно припаяйте все соединения проводов, чтобы они были надежными, и используйте настоящую изоленту (не изоленту, скотч, упаковочную ленту или любой другой вид!) Для изоляции паяных соединений.

Если вы хотите поместить трансформатор в коробку, вы можете использовать электрическую «распределительную» коробку, которую можно приобрести в хозяйственном магазине или в магазине электроснабжения. Если используемый корпус металлический, а не пластиковый, следует использовать трехконтактную вилку с заземляющим контактом (самый длинный на вилке), подключенным непосредственно к металлическому корпусу для максимальной безопасности.

Перед тем, как вставить вилку в розетку, выполните проверку безопасности с помощью омметра. Установите сетевой выключатель в положение «включено» и измерьте сопротивление между контактом вилки и корпусом трансформатора. Должно быть бесконечное (максимальное) сопротивление.

Если измеритель регистрирует обрыв (некоторое значение сопротивления меньше бесконечности), то между одним из проводов питания и корпусом имеется короткое замыкание, что опасно!

Далее проверьте сами обмотки трансформатора на целостность.Когда линейный переключатель находится в положении «включено», между двумя контактами вилки должно быть небольшое сопротивление. Когда переключатель находится в положении «выключено», показание сопротивления должно увеличиваться до бесконечности (разомкнутая цепь — отсутствие целостности).

Измерьте сопротивление между парами проводов на вторичной стороне. Эти вторичные обмотки должны иметь гораздо меньшее сопротивление, чем первичные. Почему это?

Вставьте шнур в розетку и включите выключатель. Вы должны иметь возможность измерять напряжение переменного тока на вторичной стороне трансформатора между парами клемм.Между двумя из этих клемм вы должны измерить около 12 вольт.

Между любым из этих двух выводов и третьим выводом вы должны измерить вдвое меньше. Этот третий провод является проводом вторичной обмотки «центрального отвода».

Было бы желательно сохранить этот проект в собранном виде для использования в других экспериментах, показанных в этой книге. С этого момента я буду обозначать этот «низковольтный источник питания переменного тока», используя эту иллюстрацию:

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Схема с номерами узлов SPICE:

Netlist (создайте текстовый файл, содержащий следующий текст, дословно):

трансформатор с центральным отводом вторичной обмотки v1 1 0 ac 120 sin rbogus1 1 2 1e-3 l1 2 0 10 l2 5 4 0.025 l3 4 3 0,025 k1 l1 l2 0,999 k2 l2 l3 0,999 k3 l1 l3 0,999 rbogus2 3 0 1e12 rload1 5 4 1k rload2 4 3 1k * Устанавливает анализ переменного тока при 60 Гц: .ac lin 1 60 60 * Печатает первичное напряжение между узлами 2 и 0: .print ac v (2,0) * Печатает (вверху) вторичное напряжение между узлами 5 и 4: .print ac v (5,4) * Печатает (внизу) вторичное напряжение между узлами 4 и 3: .print ac v (4,3) * Печатает (общее) вторичное напряжение между узлами 5 и 3: .print ac v (5,3) .end 

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

Простая схема источника питания 12 В 2 А

Сегодня мой сын построил простую схему источника питания на 12 В для солнечного насоса на 12 В.Это нерегулируемый источник питания 2А. Потому что нагрузка — это только двигатель постоянного тока.

Почему вам следует этому научиться?
Это пример принципа работы нерегулируемого источника питания . Которые являются основными для каждого источника питания.

Как это работает

Учу сына понимать принцип работы этих проектов.

Основной принцип, мы используем этот проект для снижения напряжения от сети переменного тока 220 В до 12 В постоянного тока. ( Источник питания с фильтром 12 В, )

На рисунке 1 220 В переменного тока 50 Гц подключено к цепи через S1-ON. -OFF и предохранитель F1 для защиты этой цепи.

Затем они протекают через трансформатор 2А для понижения напряжения до 12 В переменного тока.

Затем через оба диода к выпрямительному преобразователю переменного тока в постоянный.

Затем на конденсаторе в качестве фильтра постоянного напряжения.

Светодиод 1 — это питание дисплея, а R1 ограничивает ток для использования светодиода.

Рисунок 1 простая принципиальная схема блока питания 12 В 2 А

Детали, которые вам понадобятся

T1: Трансформатор 12 В CT, 12 А, 2 А
D1, D2: 1N5402, 3A Диод
C1: 2200 мкФ Электролитический конденсатор 25 В
R1 : 1.Резисторы 2 кОм 0,5 Вт
LED1: светодиоды, как вам нравится
S1: выключатели
F1: предохранитель 1A
Медные провода и гвоздь 0,5 дюйма, питание от сети переменного тока

Сделайте источник питания 12 В постоянного тока

Этот проект, мой сын построил 12 вольт фильтровал блок питания сам с собой много ступенек.

В первую очередь кладем бумагу на лист фанеры и забиваем гвоздь в стык деталей. ( Рисунок 2 )

Паял все детали на шляпку гвоздя вместо печатной платы. ( Рисунок 3 ).

Все части линии переменного тока под высоким напряжением Я подключаю их вместо моего сына.

Рисунок 2 Забить гвоздь в стык деталей

Рисунок 3 припаять все части на гвоздь

По завершении Он измеряет напряжение на выходе 17 В Без нагрузки ( Рисунок 4 )

Рисунок 4

Затем он пытается применить насос постоянного тока в качестве нагрузки. Как на видео ниже.

Тогда он измеряет ток нагрузки около 0.9A как Рисунок 5

Этот проект применяется на открытом воздухе, поэтому он поместил его в пластиковые коробки для защиты воды, как Рисунок 6

Схема источника питания 12 В 3 А

Если вам нужен выход 3 А. Перечень нескольких деталей легко изменить:
1. Переключите трансформатор на ток 3А.
2. Добавьте еще конденсаторный фильтр до 4700 мкФ. Добавив параллельно еще один 2200 мкФ.

Это просто?

Это первый проект по обучению мальчиков на дому. Мы рады, что он отлично работает.

Подробнее: Разработка линейного источника питания 12 В, 5 А

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ЧЕРЕЗ ЭЛЕКТРОННУЮ ПОЧТУ

Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

Конструкция блока питания постоянного тока

Выбор трансформатора и выпрямителя

Для получения постоянного напряжения из сети переменного тока используются трансформатор и выпрямитель, как показано ниже. Трансформатор изменяет сетевое напряжение на более подходящее для наших требований; а выпрямитель удаляет отрицательную часть сигнала, давая на выходе только положительные напряжения.На схеме ниже показан мостовой выпрямитель; можно использовать одинарный диодный выпрямитель, но он менее эффективен; а поскольку кремниевые диоды недороги, конструкция моста стала почти универсальной.

В этом руководстве я буду использовать в качестве примера источник питания с выходом 12 В постоянного тока; однако простая теория позволит вам разработать источники питания для любого желаемого напряжения и тока. В следующих разделах в качестве примера будет использоваться конструкция переменного источника питания 2 А при напряжении до 30 В.

Падение напряжения на выпрямителе

Выпрямитель: одиночный кремниевый выпрямительный диод с прямой проводимостью развивает напряжение около 0.7В (но может быть до 2В). Обычно мы допускаем падение напряжения около 2В для конфигурации мостового выпрямителя.

Трансформатор: Потери также возникают в обмотках трансформатора; однако трансформатор с номинальным напряжением 220 В: 30 В при 10 А обычно обеспечивает выходную мощность 30 В (среднеквадратичное значение) при выдаче номинального тока. Это означает, что напряжение без нагрузки будет выше.

Осциллограммы вокруг контура

На этих диаграммах показано напряжение в различных точках цепи для трансформатора 240: 12В.

Здесь вы можете увидеть выходной сигнал трансформатора. На выходе получается синусоида с центром около 0 вольт.

Пиковое напряжение Vpk составляет 1,414 (квадратный корень из 2), умноженное на среднеквадратичное значение выходного сигнала — значение, указанное для трансформаторов.

Например, для трансформатора 240В: 12В пиковое напряжение будет
1,414 умножить на 12 = 17В

На этой схеме показан выходной сигнал мостового выпрямителя.

Вы можете видеть отрицательный «горб» от сигнала переменного тока выше, который был «перевернут вверх дном» блоком мостового выпрямителя.Пиковое напряжение теперь составляет 17 В — 2 В = 15 В.

Среднеквадратичное значение напряжения составляет около 10,6 В при полной нагрузке. Повышается при уменьшении нагрузки. Среднее напряжение 9,27

Вы также можете увидеть плоскую часть около нуля, где ни один из выпрямительных диодов не начал проводить.

Приведенный выше сигнал можно рассматривать как постоянное напряжение постоянного тока 9,27 В с наложенным изменяющимся сигналом около 15 В от пика к пику и средним значением 0 В.

Среднеквадратичное значение этого сигнала составляет около 15/2 * 1.414 = 5,4 В

Пример конструкции — выбор компонентов

Спецификация: Разработайте и создайте блок питания для работать от сети 240 В переменного тока. Он должен питать двигатель постоянного тока 12 В, который работает в течение длительного времени и при нормальном использовании потребляет от источника питания максимум 2 А.

Нам понадобится трансформатор на 12 В 2 А = 24 Вт или более

Здесь вы можете увидеть два возможных стиля трансформатора. Либо подойдет.

Оба рассчитаны на 12 В 48 Вт

Это кремниевый мостовой выпрямитель, рассчитанный на пиковое обратное напряжение 200 В и средний прямой ток 4 А. Это было бы хорошо.

Расчет тепла:

При использовании будет ток 2 А и прямое падение напряжения около 0,9 В на диод (техническое описание) или 1,8 В на обоих диодах.

2A * 1,8 В = 3,6 Вт.

Тепловое сопротивление воздуху (из техпаспорта) составляет 22 градуса Цельсия на ватт, поэтому в упаковке будет 22 * ​​3.6 = на 80 градусов выше температуры окружающей среды. Это слишком тепло, поэтому мы добавим небольшой радиатор или прикрутим выпрямитель к металлическому корпусу.

Обсуждение: Схема, показанная на этой странице, подходит для зарядки автомобильного аккумулятора или работы двигателя постоянного тока. В этих приложениях рябь не важна. Выход этого источника, как указано выше, будет 12 В — 1,8 = 10,2 В прибл. Мотор работал нормально. Однако для большинства приложений требуется сглаженный выходной сигнал, и для обеспечения этого в следующей схеме мы будем использовать конденсатор.Добавление конденсатора увеличит среднее выходное напряжение — см. Сглаживание.

Цепь для источника питания постоянного тока от 220 до 12 В без трансформатора

В этом уроке мы узнаем о схеме для источника питания постоянного тока от 220 вольт до 12 вольт без трансформатора

Цепь для источника питания постоянного тока от 220 до 12 В без трансформатора

В соответствии со схемой мы берем первую спецификацию, которая требуется для схемы для источника питания постоянного тока от 220 вольт до 12 вольт без трансформатора

Ниже спецификации для цепи для источника питания постоянного тока от 220 до 12 В без трансформатора

№Кол-во Расположение Номер детали Описание
1 1 C1 155k400V (неполяризованный, полиэфирный пленочный конденсатор)
2 1 C2 47 мкФ / 50 В (электролитный конденсатор)
3 1 D1 KBL406 (50 В, 4A мостовой выпрямитель)
4 1 J1 AC220V (Molex 5MM разъем)
5 1 J2 12 В постоянного тока (разъем Molex 3MM)
6 2 R1R3 560K / 1 / 4W (нормальный резистор 1 / 4W)
7 1 R2 1E / 1W (нормальный резистор 1W)
8 1 R4 2.2E / 1W (нормальный резистор 1W)

Строительство источника постоянного тока от 220 до 12 В без трансформатора

В соответствии с принципиальной схемой мы можем видеть первый входной разъем переменного тока J1, который подключен к резистору 1E / 1 Вт последовательно после той же цепи, подключенной последовательно к конденсатору C1 400 В с полимерной пленкой, который имеет резистор 560 кОм параллельно, который подключен к входной клемме моста переменного тока. и второе соединение клеммы переменного тока моста подключены к входу переменного тока напрямую, выход моста напрямую подключен к параллельному контакту C2 (47U / 50 В), который имеет параллельный резистор R3 на 560 кОм, а отрицательный вывод конденсатора подключен последовательно 2.Резистор 2E / 1 Вт, подключенный к отрицательному выводу отрицательного вывода 12 В, а положительный вывод C2 напрямую подключен к выходной нагрузке положительного вывода 12 В. Теперь станет полной цепью источника питания постоянного тока от 220 вольт до 12 вольт без трансформатора.

Работа цепи для источника питания постоянного тока от 220 до 12 В без трансформатора

Сначала мы проверим, что значения всех компонентов должны совпадать с нашей спецификацией, затем мы подтвердим, что спецификация в порядке, затем проверим схему, теперь мы увидим, как она будет работать, сначала нам понадобится источник питания 220 В переменного тока, который мы можем взять обычную вилку питания дома, Теперь при включении переменного тока источник переменного тока сначала поступает на полифленовый конденсатор через резистор 1E, который контролирует переменный ток, подключенный к мосту, и получает выход постоянного тока моста, который поступает на электролит, отрицательный вывод подключается к сопротивлению 1E / 1W, которое управляет выходом. нагрузка.

Конструкция печатной платы для источника питания постоянного тока от 220 до 12 В без трансформатора

В соответствии с конструкцией печатной платы источника питания постоянного тока от 220 до 12 В без трансформатора, мы видим, что все компоненты располагаются в соответствии с потоком схемы, когда мы проектируем любые типы печатных плат, затем сначала размещаем компоненты в соответствии с потоком схемы, затем Печатная плата будет иметь лучшую конструкцию, которую мы хотели бы сделать, здесь можно увидеть, что все трассы четкие, если они правильно подключены к каждому соединению, секция питания переменного тока отделена от секции постоянного тока, потому что это может мешать компонентам с низким уровнем сигнала.