Stabiliserede strømforsyninger

Alt elektronisk udstyr drives af jævnstrømskilder. Til mobilt udstyr bruges typisk batterier eller galvaniske batterier. Nu er der masser af sådant udstyr i hænder og lommer: dette er mobiltelefoner, kameraer, tabletcomputere, forskellige måleinstrumenter og meget mere.

Stationær elektronik - fjernsyn, computere, musikcentre osv. drevet af vekselstrøm ved hjælp af strømforsyninger. Her kan du under ingen omstændigheder undvære batterier eller små batterier.

Elektroniske enheder er ofte ikke selvstændige og fungerer alene. Først og fremmest er disse indbyggede elektroniske enheder, for eksempel en styreenhed til en vaskemaskine eller mikrobølgeovn. Men selv i dette tilfælde har de elektroniske enheder deres egne strømforsyninger, oftest endda stabiliseret og endda med beskyttelse, som giver dig mulighed for at beskytte både selve strømforsyningen og belastningen, dvs. tilsluttet styreenhed.

I design designet af amatørradioamatører er der altid en strømforsyning, medmindre dette design naturligvis bringes til slutningen og ikke opgives halvvejs. Desværre sker dette ganske ofte. Men i det generelle tilfælde består konstruktionen af ​​et kredsløb af flere trin.

Blandt dem er udviklingen af ​​et kredsløbsdiagram samt montering og fejlfinding af det på en brødbræt. Og først efter at have opnået de krævede resultater på brødbrættet, begynder de at udvikle en kapitalstruktur. Det er når de udvikler kredsløb, et hus og en strømforsyning.

I processen med eksperimenter på brødbrættet, den såkaldte laboratorie strømforsyninger. Den samme enhed skal bruges til idriftsættelse af en lang række design, så den skal have store muligheder.

Som regel er dette en enhed med regulering af udgangsspændingen og med tilstrækkelig strøm. Nogle gange producerer strømforsyningen flere spændinger, sådanne enheder kaldes flerkanal. Et eksempel er en konventionel computer strømforsyning eller en bipolar kilde til en kraftig UMZCH.

Når strømforsyningen er designet til en fast spænding, for eksempel 5V, er det ikke dårligt at give beskyttelse mod overskridelse af udgangsspændingen: Hvis udgangsstabilisatortransistoren bryder igennem, kan det kredsløb, der drives af den, lide.

Selvom en sådan beskyttelse ikke er særlig kompliceret, er der kun et par detaljer, og af en eller anden grund gør den det ikke i industrielle kredsløb, og den findes kun i amatørradiodesign, og endda ikke i det hele. Men alligevel er der sådanne beskyttelsesordninger.

Hvis du ser nøje på forbrugerenheder, vil du bemærke, at alle elektroniske enheder drives af spændinger fra standardområdet. Dette er for det første 5, 9, 12, 15, 24V. Baseret på disse værdier produceres et antal integrerede stabilisatorer med faste spændinger.

Tilsyneladende ligner disse stabilisatorer en traditionel transistor i en TO-220-pakke (svarende til KT819) eller i en D-PAK-pakke til overflademontering. Udgangsspændingen er 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24V. Disse spændinger reflekteres direkte i markeringen af ​​de stabilisatorer, der påføres enhedens krop. Det kan se sådan ud: MC78XX eller LM78XX.

I databladene er det skrevet, at dette er tre-output stabilisatorer med en fast spænding, som vist i figur 1.

Figur 1

Skiftekredsløbet er ekstremt enkelt: kun tre ben blev loddet og modtog en stabilisator med den krævede spænding og udgangsstrøm fra 1 ... 2A. Afhængig af den bestemte stabilisator varierer strømme, hvilket skal bemærkes i dokumentationen.Derudover har integrerede stabilisatorer indbygget beskyttelse mod overophedning og strømbeskyttelse.

De to første bogstaver angiver fabrikantens firma, og den anden XX erstattes af tal, der viser stabiliseringsspændingen, undertiden erstattes de to første bogstaver med en ... tre eller slet ikke. F.eks. Betegner MC7805 en stabilisator med en fast spænding på 5V, og MC7812 er den samme, men med en spænding på 12V udgang.

Foruden stabilisatorer med faste spændinger i den integrerede version er der justerbare stabilisatorer, for eksempel LT317A, hvis typiske switching-kredsløb er vist i figur 2. Grænserne for spændingsregulering er også angivet der.

Figur 2. Typisk skiftekreds for en justerbar stabilisatorLT317A

Nogle gange er der simpelthen ingen justerbar stabilisator til rådighed, hvordan man løser dette problem, er det muligt at undvære det? Nå, du har brug for en spænding på 7,5 V, og det er det! Det viser sig, at en regulator med en fast spænding let kan justeres. Et lignende skiftekredsløb er vist i figur 3.

Figur 3

Justeringsområdet starter i dette tilfælde fra den faste spænding på den påførte stabilisator og er kun begrænset af størrelsen af ​​indgangsspændingen, naturligvis minus det minimale spændingsfald over stabilisatorens regulerende transistor.

Hvis du ikke har brug for at justere spændingen, men bare i stedet for 5V, skal du f.eks. Få 10, skal du blot fjerne transistoren VT1 og alt, der er forbundet med det, og i stedet tænde for zenerdioden med en stabiliseringsspænding på 5V. Naturligvis tændes zenerdioden i en ikke-ledende retning: anoden er forbundet til den negative kraftbuss, og katoden er forbundet til stabilisatorterminalen 8 (2).

Bemærkelsesværdig er nummereringen af ​​konklusionerne fra den trebenede sag, vist i fig. 3, nemlig: 17, 8, 2! Hvor det kom fra, hvem der opfandt det, er uklart. Måske er dette igen maskinbearbejdning fra vores udviklere, så deres ikke ville have gættet! Men en sådan pinout bruges, og man må klare sig med det.

Efter overvejelse af integrerede stabilisatorer er det muligt at gå videre til fremstilling af strømforsyninger baseret på dem. For at gøre dette, skal du bare finde en passende transformer, supplere den med en diodebro med en elektrolytisk kondensator og samle det hele i et passende tilfælde.

Laboratorieforsyning

Begynd på at udvikle en laboratoriekraftforsyning, bør du beslutte dets grundlæggende basis, eller ganske enkelt, hvad vi vil gøre ud af det. Den nemmeste måde at samle den ønskede enhed på LT317A-chippen eller dens indenlandske analoge KR142EN12A (B) er justerbare spændingsregulatorer.

Lad os gå tilbage til figur 2. Det indikerer, at spændingsjusteringsområdet er 1,25 ... 25V. Den maksimalt tilladte værdi af denne parameter er op til 1,25 ... 37V med en indgangsspænding på 45V. Dette er den maksimalt tilladte spænding, så det er bedre at begrænse dig selv til et reguleringsområde på 25 volt.

Det er bedre ikke at jage den maksimale strøm (1,5A), så vi fortsætter fra beregningen med mindst en ampere, hvilket er nøjagtigt 75%. Når alt kommer til alt skal sikkerhedsmargenen altid være. Derfor har du brug for en sådan strømforsyning ensretter med en spænding på mindst 30 ... 33V og en strøm på op til 1A.

Censretterkredsløbet er vist i figur 4. Hvis strømforbruget er mere end en ampere, bør stabilisatoren suppleres med eksterne kraftige transistorer. Men dette er en anden ordning.

Figur 4. Likretterkredsløb

Beregning af ensretter og transformer

Først og fremmest skal ensretterbrodioder vælges, deres jævnstrøm skal også være mindst 1A, og det er bedre, hvis mindst 2A eller mere. Her er dioder 1N5408 med en jævnstrøm på 3A og en revers spænding på 1000V meget velegnede. Indenlandske KD226-dioder med ethvert bogstavsindeks er også egnede.

Filterets elektrolytiske kondensator kan også enkelt vælges ved hjælp af praktiske anbefalinger: for hver ampere i udgangsstrømmen, tusind mikrofarader. Hvis vi planlægger en strøm på højst 1A, er en kondensator med en kapacitet på 1000μF egnet.Elektrolytiske kondensatorer, i modsætning til keramiske, tolererer ikke høje spændinger, derfor er deres arbejdsspænding, der skal være højere end den reelle spænding i dette kredsløb, altid angivet i kredsløbene.

Til den designede strømforsyning er der behov for en kondensator på 1000µF * 50V. Intet dårligt vil ske, hvis kondensatoren ikke er 1000, men 1500 ... 2000µF. Selve ensretteren er allerede designet. Som de siger, er sagen kun lille: det gjenstår at beregne transformeren.

Først og fremmest skal du bestemme transformerens magt. Dette gøres under hensyntagen til belastningen. Hvis udgangsstrømmen fra stabilisatoren er 1A, og indgangsspændingen for stabilisatoren er 32V, er strømmen, der forbruges fra den sekundære vikling af transformeren P = U * I = 32 * 1 = 32W.

Hvilken transformer ville være påkrævet med en sådan sekundær kredsløbskraft? Det hele afhænger af effektiviteten af ​​transformeren, jo større den samlede effekt, jo højere er effektiviteten. Kvaliteten og designet af transformerjern påvirker også denne parameter. Tabellen vist i figur 5 vil hjælpe med at bestemme dette spørgsmål omtrent.

Figur 5

For at finde ud af den samlede effekt af transformeren, skal effekten i den sekundære vikling divideres med effektiviteten af ​​transformeren. Antag, at vi har til rådighed en konventionel transformer med et W-formet jern, der er angivet i tabellen som "pansret stemplet". Den estimerede effekt for den designede strømforsyning er 32W, derefter er transformerens effekt 32 / 0,8 = 40W.

Som det blev skrevet lige ovenfor kræver den udviklede strømforsyning en konstant spænding på 30 ... 33V. Derefter vil spændingen for den sekundære vikling af transformeren være 33 / 1.41 = 23.404V.

Dette giver dig mulighed for at vælge en standardtransformator med en spænding på sekundærviklingen ved tomgang 24V.

For ikke at komplicere beregningerne tages der her ikke hensyn til spændingsfaldet over brodioderne og den sekundære viklings sekundære modstand. Det er tilstrækkeligt at sige, at ved en strøm på 1A tages diameteren af ​​den sekundære ledning normalt mindst 0,6 mm.

En sådan transformer kan vælges fra de samlede transformatorer i CCI-serien. Transformatorens effekt kan være mere end 40W, hvilket kun forbedrer pålideligheden af ​​strømforsyningen, skønt den øger sin vægt lidt. Hvis transformeren CCI ikke kunne købes, kan du blot spole sekundærviklingen af ​​transformeren af ​​passende kraft tilbage.

Hvis der kræves en bipolær justerbar strømforsyning, kan den samles i henhold til kredsløbet vist i figur 6. Til dette er det nødvendigt med en negativ spændingsregulator KR142EN18A eller LM337. Kredsløbet for dens optagelse ligner meget KR142EN12A.

Figur 6. Diagram over en bipolær reguleret strømforsyning

Det er helt åbenlyst, at det er nødvendigt med en bipolær ensretter for at drive en sådan stabilisator. Dette gøres let på en transformer med et midtpunkt og en diodebro, som vist i figur 7.

Figur 7. Diagram over en bipolær ensretter

Designet af strømforsyningen er vilkårlig. Selve ensretter og stabilisatorpladen kan samles på separate plader eller på et. Mikrokredsløb skal installeres på radiatorer med et areal på mindst 100 kvadratcentimeter. Hvis du vil reducere størrelsen på radiatorerne, kan du bruge tvungen afkøling ved hjælp af små computerkølinger, hvoraf der er masser til salg nu.

Et let forbedret stabilisatoromskiftningskredsløb er vist i figur 8.

Figur 8 Typisk skiftekreds KR142EN12A

Beskyttelsesdioder VD1, VD2 type 1N4007 er designet til at beskytte mikrokredsløbet mod nedbrud i tilfælde af, at udgangsspændingen overstiger indgangsspændingen. Denne situation kan ske, når du slukker for chippen. Derfor bør kapacitansen af ​​den elektrolytiske kondensator C2 ikke være større end kapacitansen for den elektrolytiske kondensator ved udgangen fra diodebroen.

Cadj-kondensatoren, der er tilsluttet styreterminalen, reducerer ripplen markant ved stabilisatorens udgang. Dets kapacitet er normalt flere titusinder af mikrofarader.

Ved udformningen af ​​strømforsyningen er det ønskeligt at tilvejebringe et indbygget voltmeter og ammeter, fortrinsvis elektronisk, der sælges i online butikker. Det er bare de priser, de bider, så til at begynde med er det bedre at undvære dem og indstille den krævede spænding med et multimeter.

Boris Aladyshkin