Stromversorgungen für elektronische Geräte - Gerät und Funktionsprinzip der Hauptstromkreise

Elektronische Geräte können in zwei Gruppen unterteilt werden: mobil und stationär. Die ersten von ihnen verwenden die sogenannten Primärstromquellen - galvanische Batterien oder Akkumulatoren, die mit Strom versorgt werden.

Es erinnert sofort an Mobiltelefone, Kameras, Fernbedienungen und viele andere tragbare Geräte. In diesem Fall sind wiederaufladbare Batterien und Batterien unübertroffen, da es einfach nichts gibt, durch das sie ersetzt werden könnten. Die einzige Unannehmlichkeit, die Mobilitätskosten, besteht darin, dass die Dauer solcher Geräte durch die Kapazität der Batterien begrenzt ist und in der Regel gering ist. Eine Ausnahme von dieser Regel sind vielleicht Uhren. Ihr Energieverbrauch ist sehr niedrig, was bereits in der Entwurfsphase berücksichtigt wird, sodass die Uhr ein ganzes Jahr oder sogar länger mit einer einzigen Batterie betrieben werden kann.

Stationäre Gerätein der Regel Lebensmittel aus Sekundärquellen erhalten. Solche eigenen Energiequellen erzeugen nicht, sondern wandeln nur den elektrischen Strom in die erforderlichen Parameter um: Aus einer 220-V-Netzspannung erzeugen die Netzteile reduzierte Spannungen, die zur Stromversorgung von Halbleitergeräten erforderlich sind. Solche Netzteile werden oft genannt vernetzt.

Gefährliche Netzteile

Die einfachsten sind Netzteile mit einem Löschkondensator oder Widerstand. Ähnliche Blöcke wurden in den neunziger Jahren des letzten Jahrhunderts in Radiomagazinen beschrieben. Der Wirkungsgrad solcher Netzteile ist mit nicht mehr als 20% extrem gering. Sie werden daher zur Stromversorgung von Geräten verwendet, deren Leistung nicht mehr als einige Watt beträgt: Sie können ein oder zwei Mikroschaltungen mit Strom versorgen.

Der Hauptnachteil solcher Blöcke ist, dass Sie sind nicht galvanisch vom Primärnetz getrennt, wodurch der gesamte Stromkreis - der Verbraucher - ebenfalls einem gefährlichen Potenzial ausgesetzt ist. Das Berühren eines Elements einer solchen Schaltung ist völlig unerwünscht und sogar gefährlich. Daher wird der Aufbau solcher Strukturen unter Verwendung eines im Artikel beschriebenen Trenntransformators durchgeführt "Wie man einen Sicherheitstransformator macht".

Aber selbst bei einer solchen Anpassung bleiben diese Schemata gefährlich, daher sollten sie nicht zur Verwendung empfohlen werden. Wenn dennoch ein solches Schema nicht vermieden werden kann (was bringt es, eine separate Stromquelle zu schaffen? Fotorelaisdas hängt hoch an einem Beitrag?) kann man nur auf die Genauigkeit und Alphabetisierung des Benutzers hoffen.

Sichere Blöcke mit Blindkondensator

Die Stromversorgungsschaltung mit Abschreckkondensator und galvanischer Trennung vom Netzwerk ist im Artikel beschrieben "Thermostat zum Schweißen von Kunststoffen" und in Abbildung 1 dargestellt. Der Autor des Schemas V. Kuznetsov.

Abbildung 1. Stromversorgungskreis mit Blindkondensator und galvanischer Trennung vom Netzwerk

Das Schema ist im genannten Artikel ausführlich beschrieben, wurde viele Male (mehr als ein Dutzend Mal) wiederholt und zeigte hervorragende Ergebnisse. Daher beachten wir hier nur die Hauptpunkte. Die Netzspannung durch den Löschkondensator C1 wird durch die Brücke VD1 gleichgerichtet und durch den Stabilisator am Transistor VT3 auf 24 V stabilisiert. Ein auf den Transistoren VT1, VT2 hergestellter Generator wird von diesem Stabilisator gespeist. Der Leistungstransformator Tr2 besteht aus einem Ferritring mit einem Durchmesser von 20 mm.

Ein solcher Transformator mit einer Frequenz von 40 ... 50 kHz kann eine Last von bis zu 7 Watt liefern, was völlig ausreicht, um die im Artikel beschriebene Schaltung mit Strom zu versorgen. Die Ausgangsspannungen werden durch die einfachsten parametrischen Stabilisatoren der Zenerdioden VD5, VD6 stabilisiert. Aufgrund des vorhandenen Trenntransformators Tr2 ist die zugeführte Last galvanisch vom Netzwerk getrennt, was die elektrische Sicherheit des Stromkreises gewährleistet.

Stellen Sie sich vor, wie es aussehen würde Thermoelementunter Netzwerkpotential! Es ist jedoch zu beachten, dass alles, was in der Abbildung rechts vom Kern des Transformators Tr2 dargestellt ist, unter dem Potenzial des Netzwerks liegt und eine sorgfältige und sorgfältige Handhabung erfordert. Ein weiteres Diagramm einer sicheren Stromversorgung mit einem Abschreckkondensator ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2. Diagramm einer sicheren Stromversorgung mit einem Abschreckkondensator

Die Primärwicklung des Transformators kleiner Netzteile enthält mehrere (vier ... sieben) tausend Windungen ultradünnen Drahtes - 0,05 ... 0,06 mm. Um eine solche Wicklung nicht zu wickeln, wird vorgeschlagen, einen Löschkondensator zu verwenden, um die Spannung an der Primärwicklung auf 30 ... 40 V zu reduzieren. In diesem Fall enthält die Primärwicklung nicht mehr als 600 ... 700 Windungen eines ausreichend dicken Drahtes (0,1 ... 0,15 mm). Die Sekundärwicklung wird wie gewohnt für die benötigte Spannung berechnet.

Der Transformator kann über einen Teilnehmerlautsprecher auf den Magnetkreis Ш12 * 15 gewickelt werden. Genauer gesagt kann der Spannungswert unter Verwendung des Kondensators C1 ausgewählt werden. Durch die Verwendung eines Transformators wird der Ausgang des Netzteils galvanisch vom Netzwerk getrennt. Die Leistung eines solchen Netzteils reichte aus, um einen einfachen Generator (sechs oder sieben Chips der K561-Serie) zum Einrichten von Fernsehgeräten mit Strom zu versorgen. Die Versorgungsspannung betrug 9 V. Einzelheiten zum Gerät und zum Aufbau dieses Netzteils finden Sie in der Zeitschrift "Radio" Nr. 12_98.

Stromversorgungen moderner Geräte

Moderne industrielle Geräte wie Computer, Stereoanlagen, Fernseher haben zum größten Teil Schaltnetzteile.

Die Hauptidee solcher Quellen ist wie folgt. Die gleichgerichtete Netzspannung wird von einem Wechselrichter in eine Wechselfrequenz von mehreren zehn und manchmal Hunderten von Kilohertz umgewandelt. Bei solchen Frequenzen werden Transformatoren in sehr kleinen Größen erhalten, was die Größe und das Gewicht der Netzteile erheblich reduzieren kann.

Nach dem Transformator werden die Impulsspannungen durch Filter gleichgerichtet und geglättet, deren Größe aufgrund der hohen Frequenz im Vergleich zu herkömmlichen Netzteilen, die mit der Netzfrequenz arbeiten, ebenfalls gering ist. Die Stabilisierung der Ausgangsspannung erfolgt im Primärkreis mithilfe der Pulsweitenmodulation (PWM), die auch zur Steigerung der Effizienz und zur Reduzierung der Größe des Netzteils beiträgt.

Vor nicht allzu langer Zeit glaubte man, dass sich Schaltnetzteile erst ab einer Leistung von mindestens 100 Watt rechtfertigen. In diesem Fall wurde die spezifische Leistung als Hauptkriterium angesehen, d.h. Leistung pro 1 Kubikdezimeter Netzteilvolumen. Wenn die Leistung der gepulsten Quelle unter 100 W liegt, war die spezifische Leistung der gepulsten Quelle niedriger als die einer herkömmlichen Stromversorgung. Einfach ausgedrückt könnten sich die Abmessungen einer gepulsten Quelle als größer als die eines herkömmlichen Transformators herausstellen.

Aber die Technologie steht nicht still, die elementare Basis der Elektronik entwickelt sich sehr schnell. Die moderne Industrie beherrscht die Produktion gepulster Quellen mit einer Leistung von nur wenigen Watt. Es reicht aus, sich zumindest daran zu erinnern Ladegeräte für Handys und Fingerbatterien.

Hier ist bereits leicht zu erkennen, dass die spezifische Leistung solcher Quellen höher ist als die ähnlicher „Ladegeräte“ (in letzter Zeit gab es solche) mit einem Netzwerktransformator. So gut sind die Dinge in der industriellen Produktion: Allein beim Wickeln von Drähten, aber bei Transformator-Eisen- und Miniaturgehäusen werden enorme Einsparungen erzielt.

Unter den Bedingungen der Amateurtechnik ist Kreativität für die Herstellung eines Designs in einer einzigen Kopie durchaus geeignet traditionelles Netzteil mit Netztransformator. Obwohl Sie gelegentlich nach nicht standardmäßigen Lösungen für das Stromversorgungsproblem suchen müssen, beispielsweise bei der Reparatur von Geräten.

Schaltnetzteil von einem elektronischen Transformator

Hier ist ein gutes praktisches Beispiel. In dem importierten Tonmischer brach aus irgendeinem Grund die Primärwicklung des Leistungstransformators ab, was an einem ringförmigen Magnetkreis durchgeführt wurde.

Die Leistung dieses Transformators betrug ungefähr 20 Watt, was zu traurigen Gedanken führte, dass die Anzahl der Windungen der Primärwicklung höchstwahrscheinlich nicht tausend Windungen beträgt (je kleiner der Transformator ist, desto größer ist die Anzahl der Windungen pro Volt und der Draht ist dünner). Aber manuelles Zurückspulen am Ring ... Aber das war nicht die Hauptsache: Die Höhe des Ringtransformators war so klein, dass es nicht möglich war, ihn durch einen anderen, vorgefertigten Sh-förmigen zu ersetzen, die Abmessungen des Gehäuses erlaubten es nicht.

Die Verwendung eines elektronischen Transformators zur Lösung des Problems erforderte jedoch einige Verbesserungen, die im Artikel beschrieben werden "Wie wird eine Stromversorgung aus einem elektronischen Transformator hergestellt?". Die Bedeutung der Änderung ist die folgende elektronischer Transformator Es ist für die Arbeit mit Glühlampen ausgelegt, die ständig daran angeschlossen sind, dh der Transformator startet unter Last. Wenn keine Last vorhanden ist, startet die Schaltung nicht. Der gleiche Effekt wird bei geringer Belastung beobachtet.

Stellen Sie sich vor, die Last ist ein leistungsstarker Verstärker für die Schallfrequenz: Sobald der Ton aufhört, - pausieren Sie, damit die Stromversorgung ausgeschaltet und nicht mehr gestartet wird. Hier ist die Verfeinerung des elektronischen Transformators und läuft darauf hinaus, dass sich das darauf basierende Netzteil einschaltet und auch ohne Last funktioniert.

Ein elektronischer Transformator ist nur dann der Fall, wenn die Herstellung einer gepulsten Quelle bis zum Äußersten vereinfacht wird: Alles ist bereits erledigt, die Teile sind alle vorhanden, die Transformatoren sind alle abgewickelt, und der Preis ist einfach lächerlich. Mach es einfach selbst Kit! Selbst im Falle eines erfolglosen Experiments ist das Wegwerfen kein Mitleid. Wenn Sie Teile im Einzelhandel kaufen, ist dies viel teurer. Daher ist es zu Hause einfacher, eine herkömmliche Transformatorstromversorgung herzustellen.

Netzwerkadapter aus China

Wenn die Lastleistung gering ist, kann ein in China hergestellter Netzwerkadapter die Situation retten. Dies ist eine bekannte Einheit, die in Form eines großen Netzwerksteckers hergestellt wird, dessen Ende in einem Anschluss endet, der aus irgendeinem Grund als „Buchse“ bezeichnet wird. Im Stecker befindet sich ein Netztransformator mit einer Leistung von nicht mehr als 5 ... 7 Watt, eine Gleichrichterbrücke und ein Glättungskondensator.

In einigen Blöcken gibt es einen Schiebeschalter, mit dem Sie die Ausgangsspannung schrittweise innerhalb von 5 ... 15 V ändern können. Die am Schalter angegebene Ausgangsspannung entspricht dem Betrieb unter Last. Wenn beispielsweise 12 V angezeigt werden, können fast 18 V ohne Last verwendet werden. Nur der Kondensator lädt sich auf den Amplitudenwert auf. Trotzdem werden unter Last 12 V anliegen, was dem Wert des effektiven Wertes der Wechselspannung entspricht.

Das Design solcher Adapter ist bis an die Grenzen vereinfacht: Die Chinesen haben sich nicht einmal die Mühe gemacht, eine Sicherung einzubauen. Im Großen und Ganzen ist es hier nicht zu viel. Die Primärwicklung ist mit einem so dünnen Draht umwickelt, dass sie an sich eine gute Sicherung ist. Wenn die Primärwicklung durchgebrannt ist, muss dieser Adapter noch geworfen und ein neuer gekauft werden.

Der Preis für solche Adapter ist niedrig, um sie zu reparieren. Die Wicklungsersparnis bei diesen Adaptern ist sehr spürbar. Solche Netzteile werden auch im Leerlauf ohne Last spürbar erwärmt.

Im nächsten Artikel wird erläutert, wie Sie unabhängig eine einfache und zuverlässige Stromversorgung für Ihr Heimlabor herstellen können.

Boris Aladyshkin 

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