Alimentatore regolabile fai da te. Semplice alimentatore stabilizzato regolabile PSU 12V fatto in casa

Gli alimentatori a commutazione sono spesso utilizzati dai radioamatori nei progetti fatti in casa. Con dimensioni relativamente piccole, possono fornire un'elevata potenza di uscita. Utilizzando un circuito a impulsi è stato possibile ottenere una potenza di uscita da diverse centinaia a diverse migliaia di watt. Inoltre, le dimensioni del trasformatore di impulsi stesso non sono più grandi di una scatola di fiammiferi.

Alimentatori switching: principio di funzionamento e caratteristiche

La caratteristica principale degli alimentatori a impulsi è la loro maggiore frequenza operativa, che è centinaia di volte superiore alla frequenza di rete di 50 Hz. Ad alte frequenze con un numero minimo di spire negli avvolgimenti si può ottenere alta tensione. Ad esempio, per ottenere 12 Volt di tensione di uscita con una corrente di 1 Ampere (nel caso di un trasformatore di rete), è necessario avvolgere 5 giri di filo con una sezione trasversale di circa 0,6–0,7 mm.

Se parliamo di un trasformatore di impulsi, il cui circuito principale funziona a una frequenza di 65 kHz, per ottenere 12 Volt con una corrente di 1 A, è sufficiente avvolgere solo 3 giri con un filo di 0,25–0,3 mm. Questo è il motivo per cui molti produttori di elettronica utilizzano un alimentatore a commutazione.

Tuttavia, nonostante tali unità siano molto più economiche, più compatte, abbiano elevata potenza e leggerezza, hanno un riempimento elettronico e quindi sono meno affidabili rispetto a un trasformatore di rete. È molto semplice dimostrare la loro inaffidabilità: prendere qualsiasi alimentatore a commutazione senza protezione e cortocircuitare i terminali di uscita. Nella migliore delle ipotesi, l'unità fallirà, nel peggiore dei casi esploderà e nessun fusibile salverà l'unità.

La pratica dimostra che il fusibile in un alimentatore a commutazione si brucia per ultimo, prima di tutto volano via gli interruttori di alimentazione e l'oscillatore principale, quindi tutte le parti del circuito una per una.

Gli alimentatori a commutazione hanno una serie di protezioni sia in ingresso che in uscita, ma non sempre risparmiano. Per limitare il picco di corrente all'avvio del circuito, quasi tutti gli SMPS con una potenza superiore a 50 Watt utilizzano un termistore, che si trova all'ingresso dei circuiti.

Diamo ora un'occhiata ai TOP 3 migliori circuiti di alimentazione a commutazione che puoi assemblare con le tue mani.

Semplice alimentatore switching fai da te

Diamo un'occhiata a come realizzare il più semplice alimentatore switching in miniatura. Qualsiasi radioamatore alle prime armi può creare un dispositivo secondo lo schema presentato. Non solo è compatto, ma funziona anche con un'ampia gamma di tensioni di alimentazione.

Un alimentatore switching fatto in casa ha una potenza relativamente bassa, entro 2 Watt, ma è letteralmente indistruttibile e non teme nemmeno i cortocircuiti a lungo termine.

Schema elettrico di un semplice alimentatore switching

Trasformatore di un semplice alimentatore switching

Per prima cosa avvolgiamo l'avvolgimento primario, che consiste di 200 giri, la sezione del filo va da 0,08 a 0,1 mm. Quindi inseriamo l'isolamento e utilizziamo lo stesso filo per avvolgere l'avvolgimento di base, che contiene da 5 a 10 spire.

Avvolgiamo l'avvolgimento di uscita dall'alto, il numero di giri dipende dalla tensione necessaria. In media risulta essere circa 1 Volt per giro.

Video sul test di questo alimentatore:

Alimentatore switching stabilizzato fai da te su SG3525

Diamo uno sguardo passo dopo passo a come realizzare un alimentatore stabilizzato utilizzando il chip SG3525. Parliamo subito dei vantaggi di questo schema. La prima e più importante cosa è la stabilizzazione della tensione di uscita. C'è anche un avvio graduale, protezione da cortocircuito e registrazione automatica.

Non pensare che questo renderà lo schema più complicato. Al contrario, tutto diventa più semplice, sicuro ed economico. Ad esempio, se installi un driver all'uscita di un microcircuito, è necessario un cablaggio.

Calcoliamo la resistenza del resistore:

R = U al quadrato/P
R = 24 quadrati/1
R = 576/1 = 560 Ohm.

Calcolo della stabilizzazione della tensione:

U fuori = 2 + U stab1 + U stab2
Uuscita = 2+11+11 = 24V
Possibile errore +- 0,5 V.

Potresti chiedere, perché non aumentare la tariffa e rendere tutto normale? La risposta è la seguente: questo è stato fatto affinché fosse più economico ordinare la tavola in produzione, poiché tavole di dimensioni superiori a 100 metri quadrati. mm sono molto più costosi.

Bene, ora è il momento di assemblare il circuito. Qui è tutto standard. Saldiamo senza problemi. Avvolgiamo il trasformatore e lo installiamo.

Controllare la tensione di uscita. Se è presente, puoi già collegarlo alla rete.

Ora controlliamo la cosa più importante: la stabilizzazione. Per fare ciò, prendi una lampada da 24 V con una potenza di 100 W e collegala al carico.

Video su questo alimentatore switching:

La maggior parte dei dispositivi elettronici moderni praticamente non utilizza alimentatori analogici (trasformatori), sono sostituiti da convertitori di tensione a impulsi. Per capire perché ciò è accaduto, è necessario considerare le caratteristiche del design, nonché i punti di forza e di debolezza di questi dispositivi. Parleremo anche dello scopo dei componenti principali delle sorgenti pulsate e forniremo un semplice esempio di implementazione che può essere assemblata con le proprie mani.

Caratteristiche costruttive e principio di funzionamento

Tra i vari metodi di conversione della tensione in componenti elettronici di potenza, se ne possono identificare due più diffusi:

1. Analogico, il cui elemento principale è un trasformatore step-down, oltre alla sua funzione principale, fornisce anche l'isolamento galvanico.
2. Principio dell'impulso.

Diamo un'occhiata a come differiscono queste due opzioni.

Alimentatore basato su un trasformatore di potenza

Consideriamo uno schema a blocchi semplificato di questo dispositivo. Come si può vedere dalla figura, all'ingresso è installato un trasformatore step-down, con il suo aiuto viene convertita l'ampiezza della tensione di alimentazione, ad esempio da 220 V otteniamo 15 V. Il blocco successivo è un raddrizzatore, il suo il compito è convertire la corrente sinusoidale in una corrente pulsata (l'armonica è mostrata sopra l'immagine simbolica). A questo scopo vengono utilizzati elementi semiconduttori raddrizzatori (diodi) collegati tramite un circuito a ponte. Il loro principio di funzionamento può essere trovato sul nostro sito web.

Il blocco successivo svolge due funzioni: livella la tensione (a questo scopo viene utilizzato un condensatore di capacità adeguata) e la stabilizza. Quest'ultimo è necessario affinché la tensione non “cada” quando il carico aumenta.

Lo schema a blocchi riportato è molto semplificato; di norma una sorgente di questo tipo ha un filtro in ingresso e circuiti di protezione, ma questo non è importante per spiegare il funzionamento del dispositivo.

Tutti gli svantaggi dell'opzione di cui sopra sono direttamente o indirettamente correlati all'elemento principale del design: il trasformatore. Innanzitutto il suo peso e le sue dimensioni ne limitano la miniaturizzazione. Per non risultare infondati utilizzeremo come esempio un trasformatore step-down 220/12 V con potenza nominale di 250 W. Il peso di tale unità è di circa 4 chilogrammi, dimensioni 125x124x89 mm. Puoi immaginare quanto peserebbe un caricabatterie per laptop basato su di esso.

In secondo luogo, il prezzo di tali dispositivi è talvolta molte volte superiore al costo totale degli altri componenti.

Dispositivi a impulsi

Come si può vedere dallo schema a blocchi riportato in Figura 3, il principio di funzionamento di questi dispositivi differisce notevolmente da quello dei convertitori analogici, principalmente per l'assenza di un trasformatore step-down in ingresso.

Consideriamo l'algoritmo operativo di tale fonte:

• L'alimentazione viene fornita al filtro di rete; il suo compito è ridurre al minimo il rumore di rete, sia in entrata che in uscita, derivante dal funzionamento.
• Successivamente entrano in funzione l'unità per la conversione della tensione sinusoidale in tensione costante pulsata e un filtro livellatore.
• Nella fase successiva, un inverter è collegato al processo, il suo compito è legato alla formazione di segnali rettangolari ad alta frequenza. Il feedback all'inverter viene effettuato tramite l'unità di controllo.
• Il blocco successivo è IT, è necessario per la modalità generatore automatico, fornendo tensione al circuito, protezione, controllo del controller e carico. Inoltre, il compito IT comprende garantire l'isolamento galvanico tra i circuiti ad alta e bassa tensione.

A differenza di un trasformatore step-down, il nucleo di questo dispositivo è costituito da materiali ferrimagnetici, ciò contribuisce alla trasmissione affidabile dei segnali RF, che possono essere nell'intervallo 20-100 kHz. Una caratteristica dell'IT è che quando lo si collega, l'inclusione dell'inizio e della fine degli avvolgimenti è fondamentale. Le dimensioni ridotte di questo dispositivo consentono di realizzare dispositivi in ​​miniatura; un esempio è il cablaggio elettronico (alimentatore) di una lampada a LED o a risparmio energetico.

• Successivamente, entra in funzione il raddrizzatore di uscita, poiché funziona con tensione ad alta frequenza; il processo richiede elementi semiconduttori ad alta velocità, quindi a questo scopo vengono utilizzati diodi Schottky.
• Nella fase finale, viene eseguito il livellamento su un filtro vantaggioso, dopo di che viene applicata la tensione al carico.

Ora, come promesso, esaminiamo il principio di funzionamento dell’elemento principale di questo dispositivo: l’inverter.

Come funziona un inverter?

La modulazione RF può essere effettuata in tre modi:

• frequenza degli impulsi;
• fase-impulso;
• larghezza di impulso.

In pratica viene utilizzata l'ultima opzione. Ciò è dovuto sia alla semplicità di implementazione, sia al fatto che PWM ha una frequenza di comunicazione costante, a differenza degli altri due metodi di modulazione. Di seguito è mostrato uno schema a blocchi che descrive il funzionamento del controller.

L'algoritmo di funzionamento del dispositivo è il seguente:

Il generatore di frequenza di riferimento genera una serie di segnali rettangolari, la cui frequenza corrisponde a quella di riferimento. Sulla base di questo segnale si forma un dente di sega U P, che viene fornito all'ingresso del comparatore K PWM. Il segnale UUS proveniente dall'amplificatore di controllo viene fornito al secondo ingresso di questo dispositivo. Il segnale generato da questo amplificatore corrisponde alla differenza proporzionale tra U P (tensione di riferimento) e U RS (segnale di controllo dal circuito di retroazione). Cioè, il segnale di controllo UUS è, in effetti, una tensione di disadattamento con un livello che dipende sia dalla corrente sul carico che dalla tensione su di esso (U OUT).

Questo metodo di implementazione consente di organizzare un circuito chiuso che consente di controllare la tensione di uscita, ovvero si tratta infatti di un'unità funzionale lineare-discreta. Alla sua uscita vengono generati impulsi la cui durata dipende dalla differenza tra il segnale di riferimento e quello di controllo. Sulla base di ciò, viene creata una tensione per controllare il transistor chiave dell'inverter.

Il processo di stabilizzazione della tensione di uscita viene effettuato monitorandone il livello; quando cambia, la tensione del segnale di controllo U PC cambia proporzionalmente, il che porta ad un aumento o una diminuzione della durata tra gli impulsi.

Di conseguenza, la potenza dei circuiti secondari cambia, garantendo la stabilizzazione della tensione di uscita.

Per garantire la sicurezza è necessario l'isolamento galvanico tra l'alimentazione e il feedback. Di norma, a questo scopo vengono utilizzati fotoaccoppiatori.

Pregi e difetti delle sorgenti pulsate

Se confrontiamo dispositivi analogici e ad impulsi della stessa potenza, questi ultimi presenteranno i seguenti vantaggi:

• Dimensioni e peso ridotti dovuti all'assenza di un trasformatore step-down a bassa frequenza e di elementi di controllo che richiedono la rimozione del calore mediante radiatori di grandi dimensioni. Grazie all'utilizzo della tecnologia di conversione del segnale ad alta frequenza, è possibile ridurre la capacità dei condensatori utilizzati nei filtri, consentendo l'installazione di elementi più piccoli.
• Maggiore efficienza, poiché le principali perdite sono causate solo da processi transitori, mentre nei circuiti analogici molta energia viene costantemente persa durante la conversione elettromagnetica. Il risultato parla da solo, aumentando l'efficienza al 95-98%.
• Costi inferiori grazie all'uso di elementi semiconduttori meno potenti.
• Intervallo di tensione di ingresso più ampio. Questo tipo di apparecchiatura non è impegnativa in termini di frequenza e ampiezza, pertanto è consentita la connessione a reti di vari standard.
• Disponibilità di protezione affidabile contro cortocircuiti, sovraccarico e altre situazioni di emergenza.

Gli svantaggi della tecnologia a impulsi includono:

La presenza di interferenze RF è una conseguenza del funzionamento del convertitore ad alta frequenza. Questo fattore richiede l'installazione di un filtro che sopprima le interferenze. Sfortunatamente, il suo funzionamento non è sempre efficace, il che impone alcune restrizioni all'uso di dispositivi di questo tipo in apparecchiature di alta precisione.

Requisiti speciali per il carico, non deve essere ridotto o aumentato. Non appena il livello di corrente supera la soglia superiore o inferiore, le caratteristiche della tensione di uscita inizieranno a differire in modo significativo da quelle standard. Di norma, i produttori (anche recentemente quelli cinesi) prevedono tali situazioni e installano una protezione adeguata nei loro prodotti.

Ambito di applicazione

Quasi tutta l'elettronica moderna è alimentata da blocchi di questo tipo, ad esempio:

Assemblare un alimentatore a commutazione con le proprie mani

Consideriamo il circuito di un semplice alimentatore, in cui viene applicato il principio di funzionamento sopra descritto.

Designazioni:

• Resistenze: R1 – 100 Ohm, R2 – da 150 kOhm a 300 kOhm (selezionabile), R3 – 1 kOhm.
• Capacità: C1 e C2 - 0,01 µF x 630 V, C3 -22 µF x 450 V, C4 - 0,22 µF x 400 V, C5 - 6800 -15000 pF (selezionabile), 012 µF, C6 - 10 µF x 50 V, C7 – 220 µF x 25 V, C8 – 22 µF x 25 V.
• Diodi: VD1-4 - KD258V, VD5 e VD7 - KD510A, VD6 - KS156A, VD8-11 - KD258A.
• Transistor VT1 – KT872A.
• Stabilizzatore di tensione D1 - microcircuito KR142 con indice EH5 - EH8 (a seconda della tensione di uscita richiesta).
• Trasformatore T1: viene utilizzato un nucleo di ferrite a forma di W con dimensioni 5x5. L'avvolgimento primario è avvolto con 600 spire di filo Ø 0,1 mm, il secondario (pin 3-4) contiene 44 spire Ø 0,25 mm e l'ultimo avvolgimento contiene 5 spire Ø 0,1 mm.
• Fusibile FU1 – 0,25A.

L'impostazione si riduce alla selezione dei valori di R2 e C5, che garantiscono l'eccitazione del generatore con una tensione di ingresso di 185-240 V.

Un raddrizzatore è un dispositivo per convertire la tensione alternata in tensione continua. Si tratta di uno dei componenti più comuni negli elettrodomestici, dagli asciugacapelli a tutti i tipi di alimentatori con tensione di uscita CC. Esistono diversi circuiti raddrizzatori e ciascuno di essi in una certa misura svolge il proprio compito. In questo articolo parleremo di come realizzare un raddrizzatore monofase e perché è necessario.

Definizione

Un raddrizzatore è un dispositivo progettato per convertire la corrente alternata in corrente continua. La parola "costante" non è del tutto corretta, il fatto è che all'uscita del raddrizzatore, nel circuito di tensione alternata sinusoidale, in ogni caso ci sarà una tensione pulsante non stabilizzata. In parole semplici: costante nel segno, ma variabile in grandezza.

Esistono due tipi di raddrizzatori:

Mezza onda. Rettifica solo una semionda della tensione di ingresso. Caratterizzato da forti ondulazioni e bassa tensione rispetto all'ingresso.

Onda intera. Di conseguenza, due semionde vengono raddrizzate. L'ondulazione è inferiore, la tensione è maggiore rispetto all'ingresso del raddrizzatore: queste sono due caratteristiche principali.

Cosa significa tensione stabilizzata e non stabilizzata?

Stabilizzata è una tensione che non cambia di valore indipendentemente dal carico o dai picchi di tensione in ingresso. Per gli alimentatori a trasformatore ciò è particolarmente importante perché la tensione di uscita dipende dalla tensione di ingresso e differisce da essa per i tempi di trasformazione K.

Tensione non stabilizzata: cambia in base ai picchi nella rete di alimentazione e alle caratteristiche del carico. Con un tale alimentatore, a causa dei prelievi, i dispositivi collegati potrebbero non funzionare correttamente o diventare completamente inutilizzabili e guastarsi.

Tensione di uscita

Le principali quantità di tensione alternata sono l'ampiezza e il valore efficace. Quando dicono "in una rete a 220 V", intendono la tensione effettiva.

Se parliamo del valore dell'ampiezza, intendiamo quanti volt da zero al punto superiore della semionda di un'onda sinusoidale.

Tralasciando la teoria e alcune formule, possiamo dire che è 1,41 volte inferiore all'ampiezza. O:

La tensione di ampiezza in una rete 220V è pari a:

Il primo schema è più comune. È costituito da un ponte a diodi, collegati tra loro da un "quadrato", e alle sue spalle è collegato un carico. Il raddrizzatore a ponte è assemblato secondo lo schema seguente:

Può essere collegato direttamente ad una rete 220V, come fatto in, oppure agli avvolgimenti secondari di un trasformatore di rete (50 Hz). I ponti a diodi secondo questo schema possono essere assemblati da diodi discreti (singoli) o utilizzare un gruppo di ponti a diodi già pronto in un unico alloggiamento.

Il secondo circuito: un raddrizzatore del punto medio non può essere collegato direttamente alla rete. Il suo significato è utilizzare un trasformatore con un rubinetto dal centro.

Al centro, si tratta di due raddrizzatori a semionda collegati alle estremità dell'avvolgimento secondario, il carico è collegato con un contatto al punto di connessione del diodo e il secondo alla presa dal centro degli avvolgimenti.

Il suo vantaggio rispetto al primo circuito è il minor numero di diodi a semiconduttore. Lo svantaggio è l'uso di un trasformatore con un punto medio o, come lo chiamano anche, un rubinetto dal centro. Sono meno comuni dei trasformatori convenzionali con avvolgimento secondario senza prese.

Levigatura delle ondulazioni

L'alimentazione con tensione pulsante è inaccettabile per un numero di consumatori, ad esempio sorgenti luminose e apparecchiature audio. Inoltre, le pulsazioni luminose consentite sono regolamentate dalle normative statali e di settore.

Per attenuare le increspature, utilizzano un condensatore installato in parallelo, un filtro LC, vari filtri P e G...

Ma l'opzione più comune e più semplice è un condensatore installato in parallelo al carico. Il suo svantaggio è che per ridurre l'ondulazione su un carico molto potente, dovrai installare condensatori molto grandi: decine di migliaia di microfarad.

Il suo principio di funzionamento è che il condensatore si carica, la sua tensione raggiunge l'ampiezza, la tensione di alimentazione dopo il punto di massima ampiezza inizia a diminuire, da questo momento il carico viene alimentato dal condensatore. Il condensatore si scarica in funzione della resistenza del carico (o della sua resistenza equivalente se non è resistivo). Maggiore è la capacità del condensatore, minore sarà l'ondulazione rispetto a un condensatore con una capacità inferiore collegato allo stesso carico.

In parole semplici: più lentamente il condensatore si scarica, minore è l'ondulazione.

La velocità di scarica del condensatore dipende dalla corrente consumata dal carico. Può essere determinato utilizzando la formula della costante di tempo:

dove R è la resistenza di carico e C è la capacità del condensatore di livellamento.

Pertanto, da uno stato completamente carico a uno stato completamente scarico, il condensatore si scaricherà in 3-5 t. Si carica alla stessa velocità se la carica avviene tramite un resistore, quindi nel nostro caso non ha importanza.

Ne consegue che per raggiungere un livello di ondulazione accettabile (è determinato dai requisiti di carico della fonte di alimentazione), è necessaria una capacità che verrà scaricata in un tempo parecchie volte maggiore di t. Poiché la resistenza della maggior parte dei carichi è relativamente piccola, è necessaria una grande capacità, quindi vengono utilizzate per appianare le increspature all'uscita del raddrizzatore, sono anche chiamate polari o polarizzate.

Si prega di notare che è altamente sconsigliato confondere la polarità di un condensatore elettrolitico, perché ciò può portare al suo guasto e persino all'esplosione. I condensatori moderni sono protetti dall'esplosione: hanno una stampa a forma di croce sul coperchio superiore, lungo la quale la custodia semplicemente si spezzerà. Ma dal condensatore uscirà un filo di fumo; sarà dannoso se ti entra negli occhi.

La capacità viene calcolata in base al fattore di ondulazione che deve essere garantito. In termini semplici, il coefficiente di ondulazione mostra in quale percentuale la tensione diminuisce (pulsa).

C=3200*In/Un*Kp,

Dove In è la corrente di carico, Un è la tensione di carico, Kn è il fattore di ondulazione.

Per la maggior parte dei tipi di apparecchiature, il coefficiente di ondulazione è compreso tra 0,01 e 0,001. Inoltre, si consiglia di installare la massima capacità possibile per filtrare le interferenze ad alta frequenza.

Come realizzare un alimentatore con le tue mani?

L'alimentatore CC più semplice è costituito da tre elementi:

1. Trasformatore;

3. Condensatore.

Si tratta di un alimentatore CC non regolato con un condensatore di livellamento. La tensione alla sua uscita è maggiore della tensione alternata nell'avvolgimento secondario. Ciò significa che se hai un trasformatore 220/12 (il primario è 220 V e il secondario è 12 V), in uscita otterrai 15-17 V costanti. Questo valore dipende dalla capacità del condensatore di livellamento. Questo circuito può essere utilizzato per alimentare qualsiasi carico, se non ha importanza che la tensione possa "fluttuare" quando cambia la tensione di alimentazione.

Un condensatore ha due caratteristiche principali: capacità e tensione. Abbiamo capito come selezionare la capacità, ma non come selezionare la tensione. La tensione del condensatore deve superare di almeno la metà la tensione di ampiezza all'uscita del raddrizzatore. Se la tensione effettiva sulle piastre del condensatore supera la tensione nominale, esiste un'alta probabilità di guasto.

I vecchi condensatori sovietici erano realizzati con una buona riserva di tensione, ma ora tutti utilizzano elettroliti economici provenienti dalla Cina, dove nella migliore delle ipotesi c'è una piccola riserva e nel peggiore dei casi non resiste alla tensione nominale specificata. Pertanto, non lesinare sull'affidabilità.

L'alimentatore stabilizzato differisce dal precedente solo per la presenza di uno stabilizzatore di tensione (o corrente). L'opzione più semplice è utilizzare L78xx o altri, come il KREN domestico.

In questo modo è possibile ottenere qualsiasi tensione, l'unica condizione quando si utilizzano tali stabilizzatori è che la tensione allo stabilizzatore deve superare il valore stabilizzato (uscita) di almeno 1,5 V. Vediamo cosa scritto nel datasheet dello stabilizzatore 12V L7812:

La tensione in ingresso non deve superare i 35V, per gli stabilizzatori da 5 a 12V, e i 40V per gli stabilizzatori da 20-24V.

La tensione in ingresso deve superare la tensione in uscita di 2-2,5 V.

Quelli. per un alimentatore stabilizzato a 12V con stabilizzatore della serie L7812 è necessario che la tensione raddrizzata sia compresa nel range 14,5-35V, per evitare abbassamenti di tensione la soluzione ideale sarebbe utilizzare un trasformatore con secondario a 12V avvolgimento.

Ma la corrente di uscita è piuttosto modesta: solo 1,5 A, può essere amplificata utilizzando un pass transistor. Se lo hai, puoi usare questo schema:

Mostra solo il collegamento di uno stabilizzatore lineare; è omessa la parte “sinistra” del circuito con trasformatore e raddrizzatore.

Se hai transistor NPN come KT803/KT805/KT808, allora questo farà:

Vale la pena notare che nel secondo circuito, la tensione di uscita sarà 0,6 V inferiore alla tensione di stabilizzazione: questa è una caduta nella transizione emettitore-base, ne abbiamo scritto di più. Per compensare questa caduta, nel circuito è stato introdotto il diodo D1.

È possibile installare due stabilizzatori lineari in parallelo, ma ciò non è necessario! A causa di possibili deviazioni durante la produzione, il carico verrà distribuito in modo non uniforme e uno di essi potrebbe bruciarsi.

Installare sia il transistor che lo stabilizzatore lineare sul radiatore, preferibilmente su radiatori diversi. Diventano molto caldi.

Alimentatori regolati

L'alimentatore regolabile più semplice può essere realizzato con uno stabilizzatore lineare regolabile LM317, anche la sua corrente è fino a 1,5 A, è possibile amplificare il circuito con un pass transistor, come descritto sopra.

Ecco un diagramma più visivo per l'assemblaggio di un alimentatore regolabile.

Con un regolatore a tiristori nell'avvolgimento primario, essenzialmente lo stesso alimentatore regolato.

A proposito, uno schema simile viene utilizzato per regolare la corrente di saldatura:

Conclusione

Un raddrizzatore viene utilizzato negli alimentatori per produrre corrente continua da corrente alternata. Senza la sua partecipazione non sarà possibile alimentare un carico DC, ad esempio una striscia LED o una radio.

Utilizzato anche in una varietà di caricabatterie per batterie per auto, esistono numerosi circuiti che utilizzano un trasformatore con un gruppo di prese dall'avvolgimento primario, che vengono commutate da un interruttore a levetta, e nell'avvolgimento secondario è installato solo un ponte a diodi. L'interruttore è installato sul lato dell'alta tensione, poiché la corrente è molte volte inferiore e i suoi contatti non bruceranno da questo.

Utilizzando gli schemi dell'articolo, puoi assemblare un semplice alimentatore sia per il funzionamento costante con qualche dispositivo sia per testare i tuoi prodotti elettronici fatti in casa.

I circuiti non sono caratterizzati da un'elevata efficienza, ma producono una tensione stabilizzata senza troppe ondulazioni; la capacità dei condensatori deve essere controllata e calcolata per un carico specifico. Sono perfetti per amplificatori audio a bassa potenza e non creano ulteriore rumore di fondo. Un alimentatore regolabile sarà utile agli appassionati di auto e agli elettrauto per testare il relè del regolatore di tensione del generatore.

Un alimentatore regolato viene utilizzato in tutti i settori dell'elettronica e, se lo migliori con una protezione da cortocircuito o uno stabilizzatore di corrente su due transistor, otterrai un alimentatore da laboratorio quasi a tutti gli effetti.

L'alimentatore è un requisito essenziale di qualsiasi tecnologia. Grazie a questo dispositivo è possibile regolare il livello di tensione, evitando così la rottura prematura della struttura elettrica.

Oggi, assemblare un alimentatore regolabile con le proprie mani è abbastanza semplice. Ci sono molti diagrammi su Internet che aiutano a rendere il compito più semplice anche per i radioamatori principianti. Il processo di realizzazione di questo disegno è piuttosto eccitante e interessante.

Prima di iniziare il processo di lavoro, è necessario selezionare un semplice circuito per realizzare un'alimentazione. Più leggero è il disegno, più velocemente sarà possibile assemblare l'installazione. I negozi specializzati offrono una vasta gamma di componenti radio ed elettrici per questo modello.

Tipi e tipi di alimentatori

Prima di iniziare a montare il dispositivo, è necessario familiarizzare con i tipi e i tipi di alimentatori. Ogni modello ha le sue caratteristiche.

Questi includono:

• tipologie stabilizzate. Sono responsabili del buon funzionamento dell'apparecchio elettrico;
• viste ininterrotte. Consentono il funzionamento del dispositivo anche quando scollegato dal circuito elettrico.

Classificazione per principio di funzionamento

In base al loro principio di funzionamento si classificano nelle seguenti tipologie. Questi includono:

Impulso. Si tratta di un sistema inverter in cui la corrente alternata viene convertita in tensione diretta ad alta frequenza.

Per realizzare un alimentatore switching con le proprie mani, è necessario acquistare uno speciale isolamento galvanico che trasferirà la potenza convertita all'installazione del trasformatore.

Trasformatore. È costituito da un trasformatore step-down e da un raddrizzatore speciale. Converte ulteriormente la potenza alternata in potenza diretta. Qui è inoltre installato un condensatore di filtro. Consente di attenuare pulsazioni e vibrazioni eccessive durante il funzionamento del dispositivo.

Master class sulla realizzazione di un alimentatore regolabile

Come realizzare un dispositivo del genere a casa? Istruzioni dettagliate su come realizzare un alimentatore con le tue mani ti aiuteranno a far fronte al compito. Il primo passo è avere un'idea chiara per quali scopi verrà assemblato questo dispositivo.

Il principio fondamentale di funzionamento della struttura è la fornitura della corrente massima, che verrà successivamente indirizzata al carico. Inoltre, fornirà la tensione di uscita. Grazie a ciò, il dispositivo elettrico può funzionare normalmente.

Realizzare un potente alimentatore con le tue mani è abbastanza semplice. Qui è installato uno speciale limitatore di tensione di uscita, che consente di regolare il processo di fornitura di corrente utilizzando una maniglia.

Ad esempio, un dispositivo emette da 3 a 15 W e il dispositivo richiede 5 W. Per fare ciò, utilizzare una determinata posizione del regolatore per modificare l'intervallo di potenza convertita.

Da cosa può essere realizzato un alimentatore?

Avrai bisogno delle seguenti parti:

• trasformatore;
• ponte a diodi;
• patata fritta;
• filtro condensatore;
• acceleratore;
• blocchi di protezione;
• Regolatore di tensione.

Il trasformatore può avere una potenza compresa tra 10 W. Di norma, il suo avvolgimento può sopportare una tensione compresa tra 220 W e 250 W. L'avvolgimento secondario conduce da 20 a 50 W.

Questa parte può essere acquistata in un reparto specializzato o trovata in qualsiasi vecchio apparecchio elettrico.

Il microcircuito è prodotto con una determinata marcatura (PDIP – 8). Qui puoi realizzare un numero illimitato di binari elettrici conduttivi.

Il ponte a diodi è composto da quattro diodi da 0,2 x 0,5 mm. I prodotti della serie SOIC riducono significativamente le fluttuazioni della tensione elettrica.

Le unità di protezione saranno costituite da due fusibili di marca FU2. Quando questi prodotti vengono attivati, viene generata una corrente di 0,16 A. Le induttanze L1 e L2 possono essere realizzate indipendentemente. Per fare ciò, avrai bisogno di due elementi realizzati in ferrite magnetica. La loro dimensione dovrebbe essere K 17,5 x 8,3 x 6 mm.

Tutti gli elementi sono collegati secondo uno schema specifico, presentato di seguito. Qui ogni parte è contrassegnata con una designazione corrispondente. La foto di un alimentatore fatto in casa mostra il dispositivo finito.

Foto fai da te di alimentatori

Quei principianti che hanno appena iniziato a studiare elettronica hanno fretta di costruire qualcosa di soprannaturale, come microbug per le intercettazioni telefoniche, un laser cutter per un lettore DVD, e così via... e così via... Che ne dici di assemblare un alimentatore con una tensione di uscita regolabile? Questo alimentatore è un elemento essenziale nell'officina di ogni appassionato di elettronica.

Da dove iniziare ad assemblare l'alimentatore?

Innanzitutto, è necessario decidere le caratteristiche richieste che il futuro alimentatore soddisferà. I parametri principali dell'alimentatore sono la corrente massima ( Imax), che può fornire al carico (dispositivo alimentato) e la tensione di uscita ( Uscire), che sarà all'uscita dell'alimentatore. Vale anche la pena decidere di quale tipo di alimentazione abbiamo bisogno: regolabile O non regolamentato.

Alimentazione regolabile è un alimentatore la cui tensione di uscita può essere modificata, ad esempio, da 3 a 12 volt. Se abbiamo bisogno di 5 volt - abbiamo ruotato la manopola del regolatore - abbiamo 5 volt in uscita, abbiamo bisogno di 3 volt - l'abbiamo girata di nuovo - abbiamo 3 volt in uscita.

Un alimentatore non regolato è un alimentatore con una tensione di uscita fissa: non può essere modificata. Ad esempio, il noto e ampiamente utilizzato alimentatore "Elettronico" D2-27 non è regolato e ha una tensione di uscita di 12 volt. Anche gli alimentatori non regolati sono tutti i tipi di caricabatterie per telefoni cellulari, adattatori per modem e router. Tutti, di regola, sono progettati per una tensione di uscita: 5, 9, 10 o 12 volt.

È chiaro che per un radioamatore alle prime armi è l'alimentazione regolata ad essere di maggiore interesse. Può alimentare un numero enorme di dispositivi sia domestici che industriali progettati per diverse tensioni di alimentazione.

Successivamente è necessario decidere il circuito di alimentazione. Il circuito dovrebbe essere semplice, facile da ripetere per i radioamatori alle prime armi. Qui è meglio attenersi a un circuito con un trasformatore di potenza convenzionale. Perché? Perché trovare un trasformatore adatto è abbastanza semplice sia nei mercati radiofonici che nella vecchia elettronica di consumo. Realizzare un alimentatore switching è più difficile. Per un alimentatore a commutazione è necessario produrre numerose parti di avvolgimento, come un trasformatore ad alta frequenza, induttanze di filtro, ecc. Inoltre, gli alimentatori a commutazione contengono più componenti elettronici rispetto agli alimentatori convenzionali con trasformatore di potenza.

Quindi, il circuito dell'alimentatore regolato proposto per la ripetizione è mostrato nell'immagine (clicca per ingrandire).

Parametri di alimentazione:

Tensione di uscita ( Uscire) – da 3,3...9 V;

Corrente di carico massima ( Imax) – 0,5 A;

L'ampiezza massima dell'ondulazione della tensione di uscita è 30 mV;

Protezione da sovracorrente;

Protezione contro le sovratensioni in uscita;

Alta efficienza.

È possibile modificare l'alimentazione per aumentare la tensione di uscita.

Lo schema elettrico dell'alimentatore è composto da tre parti: un trasformatore, un raddrizzatore e uno stabilizzatore.

Trasformatore. Il trasformatore T1 riduce la tensione di rete alternata (220-250 volt), fornita all'avvolgimento primario del trasformatore (I), a una tensione di 12-20 volt, che viene rimossa dall'avvolgimento secondario del trasformatore (II) . Inoltre, “part-time”, il trasformatore funge da isolamento galvanico tra la rete elettrica e il dispositivo alimentato. Questa è una funzione molto importante. Se per qualsiasi motivo il trasformatore si guasta improvvisamente (sovratensione, ecc.), la tensione di rete non sarà in grado di raggiungere l'avvolgimento secondario e quindi il dispositivo alimentato. Come sapete, gli avvolgimenti primari e secondari del trasformatore sono isolati in modo affidabile l'uno dall'altro. Questa circostanza riduce il rischio di scosse elettriche.

Raddrizzatore. Dall'avvolgimento secondario del trasformatore di potenza T1, al raddrizzatore viene fornita una tensione alternata ridotta di 12-20 volt. Questo è già un classico. Il raddrizzatore è costituito da un ponte a diodi VD1, che rettifica la tensione alternata dall'avvolgimento secondario del trasformatore (II). Per attenuare le ondulazioni di tensione, dopo il ponte raddrizzatore è presente un condensatore elettrolitico C3 con una capacità di 2200 microfarad.

Stabilizzatore di impulsi regolabile.

Il circuito stabilizzatore di impulsi è assemblato su un microcircuito convertitore CC/CC abbastanza noto ed economico: MC34063.

Per renderlo chiaro. Il chip MC34063 è un controller PWM specializzato progettato per convertitori DC/DC a impulsi. Questo chip è il nucleo del regolatore di commutazione regolabile utilizzato in questo alimentatore.

Il chip MC34063 è dotato di un'unità di protezione contro sovraccarico e cortocircuito nel circuito di carico. Il transistor di uscita integrato nel microcircuito è in grado di fornire al carico fino a 1,5 ampere di corrente. Basato su un microcircuito specializzato, l'MC34063 può essere assemblato come step-up ( Step-Up) e verso il basso ( Diminuzione) Convertitori CC/CC. È anche possibile costruire stabilizzatori di impulsi regolabili.

Caratteristiche degli stabilizzatori di impulsi.

A proposito, gli stabilizzatori di commutazione hanno un'efficienza maggiore rispetto agli stabilizzatori basati sui microcircuiti della serie KR142EN ( MANOVELLE), LM78xx, LM317, ecc. E sebbene gli alimentatori basati su questi microcircuiti siano molto semplici da assemblare, sono meno economici e richiedono l'installazione di un radiatore di raffreddamento.

Il chip MC34063 non richiede un radiatore di raffreddamento. Vale la pena notare che questo chip si trova spesso in dispositivi che funzionano in modo autonomo o utilizzano energia di riserva. L'uso di uno stabilizzatore di commutazione aumenta l'efficienza del dispositivo e, di conseguenza, riduce il consumo energetico della batteria o della batteria. A causa di ciò, aumenta il tempo di funzionamento autonomo del dispositivo da una fonte di alimentazione di backup.

Penso che ora sia chiaro perché uno stabilizzatore di impulsi è utile.

Parti e componenti elettronici.

Ora un po 'sulle parti che saranno necessarie per assemblare l'alimentatore.

Trasformatori di potenza TS-10-3M1 e TP114-163M

È adatto anche un trasformatore TS-10-3M1 con una tensione di uscita di circa 15 volt. Puoi trovare un trasformatore adatto nei negozi di ricambi radio e nei mercati radiofonici, l'importante è che soddisfi i parametri specificati.

Chip MC34063 . L'MC34063 è disponibile in DIP-8 (PDIP-8) per montaggio a foro passante convenzionale e SO-8 (SOIC-8) per montaggio superficiale. Naturalmente, nel pacchetto SOIC-8 il chip è di dimensioni più piccole e la distanza tra i pin è di circa 1,27 mm. Pertanto, è più difficile realizzare un circuito stampato per un microcircuito nel pacchetto SOIC-8, soprattutto per coloro che hanno iniziato solo di recente a padroneggiare la tecnologia di produzione dei circuiti stampati. Pertanto, è meglio prendere il chip MC34063 in un pacchetto DIP, che è di dimensioni maggiori e la distanza tra i pin in tale pacchetto è di 2,5 mm. Sarà più semplice realizzare un circuito stampato per un pacchetto DIP-8.

Strozzatori. Le induttanze L1 e L2 possono essere realizzate indipendentemente. A tale scopo avrete bisogno di due nuclei magnetici ad anello in ferrite 2000HM, dimensioni K17,5 x 8,2 x 5 mm. La dimensione standard è decifrata come segue: 17,5 mm. – diametro esterno dell'anello; 8,2 mm. - diametro interno; un 5 mm. – altezza del circuito magnetico dell'anello. Per avvolgere lo starter avrai bisogno di un filo PEV-2 con una sezione trasversale di 0,56 mm. Su ciascun anello devono essere avvolte 40 spire di tale filo. Le spire del filo devono essere distribuite uniformemente sull'anello di ferrite. Prima dell'avvolgimento, gli anelli di ferrite devono essere avvolti in un panno verniciato. Se non hai del tessuto verniciato a portata di mano, puoi avvolgere l'anello con tre strati di nastro adesivo. Vale la pena ricordare che gli anelli di ferrite potrebbero già essere verniciati, ricoperti da uno strato di vernice. In questo caso non è necessario avvolgere gli anelli con un panno verniciato.

Oltre agli strozzatori fatti in casa, potete utilizzare anche quelli già pronti. In questo caso, il processo di assemblaggio dell'alimentatore sarà accelerato. Ad esempio, come induttanze L1, L2 è possibile utilizzare i seguenti induttori a montaggio superficiale (induttore SMD).

Come puoi vedere, sulla parte superiore della custodia è indicato il valore dell'induttanza: 331, che significa 330 microhenry (330 μH). Inoltre, come L1, L2, sono adatte induttanze già pronte con conduttori radiali per l'installazione convenzionale nei fori. Questo è quello che sembrano.

La quantità di induttanza su di essi è contrassegnata da un codice colore o da un numero. Per l'alimentazione sono adatte le induttanze contrassegnate con 331 (ovvero 330 μH). Tenendo conto della tolleranza consentita per gli elementi delle apparecchiature elettriche domestiche di ± 20%, sono adatte anche induttanze con un'induttanza di 264 - 396 μH. Qualsiasi induttore o induttore è progettato per una determinata corrente continua. Di norma, il suo valore massimo ( I CC max) è indicato nella scheda tecnica dell'acceleratore stesso. Ma questo valore non è indicato sul corpo stesso. In questo caso, è possibile determinare approssimativamente il valore della corrente massima consentita attraverso l'induttore in base alla sezione trasversale del filo con cui è avvolto. Come già accennato, per produrre autonomamente le induttanze L1, L2, è necessario un filo con una sezione trasversale di 0,56 mm.

L'acceleratore L3 è fatto in casa. Per realizzarlo è necessario un nucleo magnetico in ferrite. 400HH O 600HH con un diametro di 10 mm. Puoi trovarlo nelle radio antiche. Lì viene utilizzato come antenna magnetica. È necessario rompere un pezzo lungo 11 mm dal circuito magnetico. Questo è abbastanza facile da fare; la ferrite si rompe facilmente. Puoi semplicemente bloccare saldamente la sezione richiesta con una pinza e interrompere il circuito magnetico in eccesso. Puoi anche bloccare il nucleo magnetico in una morsa e quindi colpirlo con forza. Se non si riesce a interrompere con attenzione il circuito magnetico la prima volta, è possibile ripetere l'operazione.

Quindi il pezzo di circuito magnetico risultante deve essere avvolto con uno strato di nastro di carta o tessuto verniciato. Successivamente, avvolgiamo sul circuito magnetico 6 spire di filo PEV-2 piegato a metà con una sezione trasversale di 0,56 mm. Per evitare che il filo si srotoli, avvolgerlo con del nastro adesivo sopra. I conduttori da cui è iniziato l'avvolgimento dell'induttore vengono successivamente saldati nel circuito nel punto in cui i punti sono mostrati nell'immagine L3. Questi punti indicano l'inizio dell'avvolgimento delle bobine con il filo.

Aggiunte.

A seconda delle tue esigenze, puoi apportare alcune modifiche al design.

Ad esempio, invece di un diodo zener VD3 tipo 1N5348 (tensione di stabilizzazione - 11 volt), è possibile installare nel circuito un diodo protettivo - un soppressore 1.5KE10CA.

Un soppressore è un potente diodo protettivo, le sue funzioni sono simili a un diodo zener, tuttavia il suo ruolo principale nei circuiti elettronici è protettivo. Lo scopo del soppressore è sopprimere il rumore degli impulsi ad alta tensione. Il soppressore ha un'alta velocità ed è in grado di estinguere potenti impulsi.

A differenza del diodo zener 1N5348, il soppressore 1.5KE10CA ha un'elevata velocità di risposta, che influirà senza dubbio sulle prestazioni della protezione.

Nella letteratura tecnica e tra i radioamatori, un soppressore può essere chiamato diversamente: diodo protettivo, diodo zener limitatore, diodo TVS, limitatore di tensione, diodo limitatore. I soppressori si trovano spesso negli alimentatori a commutazione: lì servono come protezione contro la sovratensione del circuito alimentato in caso di guasti nell'alimentatore a commutazione.

Puoi conoscere lo scopo e i parametri dei diodi protettivi dall'articolo sul soppressore.

Soppressore 1.5KE10 C A ha una lettera CON nel nome ed è bidirezionale: la polarità della sua installazione nel circuito non ha importanza.

Se è necessario un alimentatore con tensione di uscita fissa, il resistore variabile R2 non viene installato, ma sostituito con un ponticello a filo. La tensione di uscita richiesta viene selezionata utilizzando un resistore costante R3. La sua resistenza si calcola utilizzando la formula:

Uout = 1,25 * (1+R4/R3)

Dopo le trasformazioni, otteniamo una formula più conveniente per i calcoli:

R3 = (1,25 * R4)/(U fuori – 1,25)

Se usi questa formula, per U out = 12 volt avrai bisogno di un resistore R3 con una resistenza di circa 0,42 kOhm (420 Ohm). Durante il calcolo, il valore di R4 viene preso in kilo-ohm (3,6 kOhm). Anche il risultato per il resistore R3 si ottiene in kilo-ohm.

Per impostare con maggiore precisione la tensione di uscita U out, è possibile installare un resistore di regolazione anziché R2 e impostare la tensione richiesta in modo più accurato utilizzando il voltmetro.

È necessario tenere presente che è necessario installare un diodo zener o un soppressore con una tensione di stabilizzazione superiore di 1...2 volt rispetto alla tensione di uscita calcolata ( Uscire) Alimentazione elettrica. Quindi, per un alimentatore con una tensione di uscita massima pari, ad esempio, a 5 volt, è necessario installare un soppressore da 1,5KE 6V8 CA o simili.

Produzione di circuiti stampati.

Un circuito stampato per un alimentatore può essere realizzato in diversi modi. Sulle pagine del sito sono già stati discussi due metodi per realizzare circuiti stampati in casa.

Il modo più veloce e comodo è realizzare un circuito stampato utilizzando un pennarello per circuiti stampati. Marcatore utilizzato Edding 792. Si è mostrato al meglio. A proposito, il sigillo di questo alimentatore è stato realizzato proprio con questo pennarello.

Il secondo metodo è adatto a chi ha molta pazienza e mano ferma. Questa è una tecnologia per realizzare un circuito stampato utilizzando una matita correttiva. Si tratta di una tecnologia abbastanza semplice ed economica che sarà utile a coloro che non sono riusciti a trovare un pennarello per circuiti stampati, ma non sanno come realizzare schede con LUT o non dispongono di una stampante adatta.

Il terzo metodo è simile al secondo, solo che utilizza tsaponlak - Come realizzare un circuito stampato utilizzando tsaponlak?

In generale, c'è molto da scegliere.

Impostazione e controllo dell'alimentazione.

Per verificare la funzionalità dell'alimentatore, ovviamente è necessario prima accenderlo. Se non ci sono scintille, fumo o scoppiettii (questo è del tutto possibile), è molto probabile che l'alimentatore funzioni. All'inizio mantieni una certa distanza da lui. Se hai commesso un errore durante l'installazione dei condensatori elettrolitici o li hai impostati su una tensione operativa inferiore, possono "scoppiare" ed esplodere. Ciò è accompagnato da spruzzi di elettrolito in tutte le direzioni attraverso la valvola protettiva sul corpo. Quindi prenditi il ​​tuo tempo. Puoi leggere ulteriori informazioni sui condensatori elettrolitici. Non essere pigro nel leggere questo: ti tornerà utile più di una volta.

Attenzione! Il trasformatore di alimentazione è sotto alta tensione durante il funzionamento! Non avvicinarci le dita! Non dimenticare le regole di sicurezza. Se è necessario modificare qualcosa nel circuito, scollegare prima completamente l'alimentazione dalla rete, quindi farlo. Non c'è altro modo: fai attenzione!

Alla fine di tutta questa storia, voglio mostrarvi un alimentatore finito che ho realizzato con le mie mani.

Sì, non ha ancora un alloggiamento, un voltmetro e altre "chicche" che facilitano il lavoro con un dispositivo del genere. Ma, nonostante ciò, funziona ed è già riuscito a bruciare un fantastico LED lampeggiante a tre colori a causa del suo stupido proprietario, che ama girare incautamente il regolatore di tensione. Auguro a voi, radioamatori alle prime armi, di collezionare qualcosa di simile!