Stabiliserte strømforsyninger

Alt elektronisk utstyr drives av likestrømskilder. For mobilt utstyr brukes vanligvis batterier eller galvaniske batterier. Nå er det nok av slikt utstyr i hendene og lommene: dette er mobiltelefoner, kameraer, nettbrett, forskjellige måleinstrumenter og mye mer.

Stasjonær elektronikk - TV, datamaskiner, musikksentre, etc. drevet av AC ved å bruke strømforsyninger. Her kan du i ingen tilfeller klare deg uten batterier eller små batterier.

Elektroniske enheter er ofte ikke frittstående og fungerer på egen hånd. For det første er dette innebygde elektroniske enheter, for eksempel en kontrollenhet for en vaskemaskin eller mikrobølgeovn. Men selv i dette tilfellet har de elektroniske enhetene sine egne strømforsyninger, oftest til og med stabilisert, og til og med med beskyttelse, som lar deg beskytte både strømforsyningen og lasten, dvs. tilkoblet kontrollenhet.

I designene som er utviklet av amatørradioamatører, er det alltid en strømforsyning, med mindre dette designet selvfølgelig bringes til slutten og ikke blir forlatt halvveis. Dessverre skjer dette ganske ofte. Men generelt sett består byggingen av en krets av flere trinn.

Blant dem er utviklingen av et kretsskjema, samt montering og feilsøking av det på en brødplate. Og først etter å ha oppnådd de nødvendige resultatene på brødbrettet, begynner de å utvikle en kapitalstruktur. Det er da de utvikler kretskort, et hus og en strømforsyning.

I prosessen med eksperimenter på brødbrettet, den såkalte laboratoriekraftforsyninger. Den samme enheten må brukes til å ta i bruk et bredt utvalg av design, så den bør ha store muligheter.

Som regel er dette en enhet med regulering av utgangsspenningen, og som gir tilstrekkelig strøm. Noen ganger produserer strømforsyningen flere spenninger, slike enheter kalles flerkanal. Et eksempel er en konvensjonell datamaskinstrømforsyning eller en bipolar kilde for en kraftig UMZCH.

Når strømforsyningen er designet for en fast spenning, for eksempel 5V, er det ikke dårlig å gi beskyttelse mot å overskride utgangsspenningen: hvis utgangsstabilisatortransistoren bryter gjennom, kan kretsen som drives av den, lide.

Selv om en slik beskyttelse ikke er veldig komplisert, er det bare noen få detaljer, og av en eller annen grunn gjør den det ikke i industrikretser, og den finnes bare i amatørradiodesign, og selv ikke i det hele tatt. Men det er likevel slike beskyttelsesordninger.

Hvis du ser nøye på forbrukerenheter, vil du merke at alle elektroniske enheter drives av spenninger fra standardområdet. Dette er for det første 5, 9, 12, 15, 24V. Basert på disse verdiene produseres et antall integrerte stabilisatorer med faste spenninger.

Tilsynelatende ligner disse stabilisatorene en konvensjonell transistor i en TO-220-pakke (lignende KT819) eller i en D-PAK-pakke for overflatemontering. Utgangsspenningen er 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24V. Disse spenningene reflekteres direkte i markeringen av stabilisatorene påført enheten på enheten. Det kan se slik ut: MC78XX eller LM78XX.

Dataarkene sier at dette er tre-utgangs stabilisatorer med fast spenning, som vist i figur 1.

Figur 1

Bryterkretsen er ekstremt enkel: De loddet bare tre ben og fikk en stabilisator med nødvendig spenning og utgangsstrøm fra 1 ... 2A. Avhengig av den spesielle stabilisatoren, varierer strømningene, noe som bør noteres i dokumentasjonen.I tillegg har integrerte stabilisatorer innebygd overopphetingsvern og strømbeskyttelse.

De to første bokstavene indikerer produsentens selskap, og den andre XX er erstattet av tall som viser stabiliseringsspenningen, noen ganger er de to første bokstavene erstattet av en ... tre eller ikke i det hele tatt. For eksempel betegner MC7805 en 5V fastspenningsstabilisator, mens MC7812 er den samme, men med en 12V utgangsspenning.

I tillegg til stabilisatorer med faste spenninger i den integrerte versjonen, er det justerbare stabilisatorer, for eksempel LT317A, hvis typiske svitsjekrets er vist i figur 2. Grensene for spenningsregulering er også indikert der.

Figur 2. Typisk byttekrets for en justerbar stabilisatorLT317A

Noen ganger er det ganske enkelt ingen justerbar stabilisator for hånden. Hvordan løse dette problemet, er det mulig å klare seg uten det? Vel, du trenger en spenning på 7,5V, og det er det! Det viser seg at en regulator med fast spenning lett kan justeres. En lignende byttekrets er vist på figur 3.

Figur 3

Justeringsområdet starter i dette tilfellet fra den faste spenningen til den påførte stabilisatoren og er bare begrenset av størrelsen på inngangsspenningen, naturlig, minus minimumsspenningsfallet over regulatorstransistoren til stabilisatoren.

Hvis du ikke trenger å justere spenningen, men bare i stedet for 5V, må du for eksempel få 10, bare fjern transistoren VT1 og alt som er forbundet med den, og slå i stedet på zenerdioden med en stabiliseringsspenning på 5V. Naturligvis blir zenerdioden slått på i en ikke-ledende retning: anoden er koblet til den negative kraftbussen, og katoden er koblet til stabilisatorterminalen 8 (2).

Verdt å merke er nummereringen av konklusjonene fra den trebente saken, vist i fig. 3, nemlig: 17, 8, 2! Hvor den kom fra, hvem som oppfant den, er uklart. Kanskje er dette igjen maskineringene til våre utviklere, slik at deres ikke hadde gjettet! Men en slik pinout brukes, og man må ta opp det.

Etter at integrerte stabilisatorer er vurdert, er det mulig å gå videre til produksjon av strømforsyninger basert på dem. For å gjøre dette, trenger du bare å finne en passende transformator, supplere den med en diodebro med en elektrolytisk kondensator, og sette sammen alt i et passende tilfelle.

Laboratoriekraftforsyning

Begynn å utvikle en laboratoriekraftforsyning, bør du bestemme deg for dens grunnleggende base, eller ganske enkelt, hva vi vil gjøre av den fra. Den enkleste måten er å sette sammen den ønskede enheten på en LT317A-brikke eller dens innenlandske analoge KR142EN12A (B) - justerbare spenningsstabilisatorer.

La oss gå tilbake til figur 2. Det indikerer at spenningsjusteringsområdet er 1,25 ... 25V. Den maksimalt tillatte verdien for denne parameteren er opp til 1,25 ... 37V, med en inngangsspenning på 45V. Dette er den maksimalt tillatte spenningen, så det er bedre å begrense deg til et reguleringsområde på 25 volt.

Det er bedre å ikke jage maksimal strøm (1,5A), så vi vil gå videre fra beregningen med minst en ampere, som er nøyaktig 75%. Tross alt skal sikkerhetsmarginen alltid være. Derfor vil du trenge en slik strømforsyning liker med en spenning på minst 30 ... 33V og en strøm på opptil 1A.

Clikeretterkretsen er vist i figur 4. Hvis strømforbruket er mer enn en ampere, bør stabilisatoren suppleres med ytre kraftige transistorer. Men dette er en annen ordning.

Figur 4. Likretterkrets

Beregning av likeretter og transformator

Først av alt, likeretterbrodioder bør velges, likestrømmen deres bør også være minst 1A, og det er bedre hvis minst 2A eller mer. Her er dioder 1N5408 med likestrøm på 3A og en revers spenning på 1000V ganske passende. Innenlandske KD226-dioder med hvilken som helst bokstavindeks er også egnet.

Den elektrolytiske kondensatoren til filteret kan også enkelt velges ved hjelp av praktiske anbefalinger: for hver ampere i utgangsstrømmen, tusen mikrofarader. Hvis vi planlegger en strøm på ikke mer enn 1A, er en kondensator med en kapasitet på 1000μF egnet.Elektrolytiske kondensatorer, i motsetning til keramiske, tolererer ikke økte spenninger, derfor er driftsspenningen deres, som bør være høyere enn den reelle spenningen i denne kretsen, alltid indikert i kretsene.

For den konstruerte strømforsyningen trengs en kondensator på 1000μF * 50V. Ingenting ille vil skje hvis kondensatoren ikke er 1000, men 1500 ... 2000μF. Selve likeretteren er allerede designet. Som de sier, saken er liten: det gjenstår å beregne transformatoren.

Først av alt, bør du bestemme transformatorens kraft. Dette gjøres under hensyntagen til lastkraften. Hvis utgangsstrømmen til stabilisatoren er 1A, og inngangsspenningen til stabilisatoren er 32V, er effekten som forbrukes fra sekundærviklingen av transformatoren P = U * I = 32 * 1 = 32W.

Hvilken transformator vil kreves med en slik sekundær kretskraft? Det hele avhenger av effektiviteten til transformatoren, jo større total effekt, desto høyere effektivitet. Kvaliteten og utformingen av transformatorjern påvirker også denne parameteren. Tabellen vist i figur 5 vil bidra til å bestemme dette spørsmålet omtrent.

Figur 5

For å finne ut den totale kraften til transformatoren, må kraften i sekundærviklingen deles med transformatorens effektivitet. Anta at vi har til disposisjon en konvensjonell transformator med W-formet jern, angitt i tabellen som "pansret stemplet". Den estimerte effekten til den konstruerte strømforsyningen er 32W, da er transformatorens effekt 32 / 0,8 = 40W.

Som det ble skrevet rett over, for den utviklede strømforsyningen krever en konstant spenning på 30 ... 33V. Da vil spenningen til sekundærviklingen av transformatoren være 33 / 1.41 = 23.404V.

Dette lar deg velge en standard transformator med en spenning på sekundærviklingen ved tomgang 24V.

For ikke å komplisere beregningene er her ikke tatt hensyn til spenningsfallet over brodiodene og sekundærviklingens sekundærmotstand. Det er nok å si at ved en strøm på 1A blir diameteren til sekundærtråden vanligvis tatt minst 0,6 mm.

En slik transformator kan velges fra de enhetlige transformatorene i CCI-serien. Kraften til transformatoren kan være mer enn 40W, dette vil bare forbedre påliteligheten til strømforsyningen, selv om den vil øke vekten litt. Hvis transformatoren CCI ikke kunne kjøpes, kan du ganske enkelt spole tilbake sekundærviklingen av transformatoren med passende kraft.

Hvis det kreves en bipolar justerbar strømforsyning, kan den settes sammen i henhold til kretsen vist i figur 6. For dette vil en negativ spenningsregulator KR142EN18A eller LM337 være nødvendig. Kretsen for inkludering er veldig lik KR142EN12A.

Figur 6. Diagram over en bipolar regulert strømforsyning

Det er helt åpenbart at en bipolar likeretter vil være nødvendig for å drive en slik stabilisator. Dette gjøres enklest på en transformator med midtpunkt og en diodebro, som vist i figur 7.

Figur 7. Diagram over en bipolar likeretter

Utformingen av strømforsyningen er vilkårlig. Selve likeretteren og stabilisatorbrettet kan settes sammen på separate tavler eller på ett. Mikrokretser skal installeres på radiatorer med et område på minst 100 kvadratcentimeter. Hvis du vil redusere størrelsen på radiatorene, kan du bruke tvungen kjøling ved hjelp av små datakjøler, hvorav det er mange av dem som er til salgs nå.

En svakt forbedret stabilisator-byttekrets er vist i figur 8.

Figur 8 Typisk byttekrets KR142EN12A

Beskyttelsesdioder VD1, VD2 type 1N4007 er designet for å beskytte mikrokretsløpet mot sammenbrudd i tilfelle når utgangsspenningen overstiger inngangsspenningen. Denne situasjonen kan skje når du slår av brikken. Derfor bør kapasitansen til den elektrolytiske kondensatoren C2 ikke være større enn kapasiteten til den elektrolytiske kondensatoren ved utgangen fra diodebroen.

Cadj-kondensatoren som er koblet til kontrollterminalen, reduserer ringvirkningen i stabilisatorens utløp betydelig. Kapasiteten er vanligvis flere titalls mikrofarader.

Ved utforming av strømforsyningen er det ønskelig å tilveiebringe et innebygd voltmeter og ammeter, fortrinnsvis elektronisk, som selges i nettbutikker. Det er bare prisene de biter, så til å begynne med er det bedre å gjøre uten dem, og stille ønsket spenning med en multimeter.

Boris Aladyshkin