Kuinka tehdä tasasuuntaaja ja yksinkertainen virtalähde

Tasasuuntaaja on laite vaihtojännitteen muuntamiseksi tasavirtaksi. Tämä on yksi yleisimmistä osista sähkölaitteissa, hiustenkuivaajasta kaikenlaisiin virtalähteisiin, joiden lähtövirta on DC. Tasasuuntaimien järjestelmiä on erilaisia ​​ja kukin niistä on jossain määrin selviytymässä tehtävästään. Tässä artikkelissa puhumme kuinka yksivaiheinen tasasuuntaaja tehdään ja miksi sitä tarvitaan.

määrittely

Tasasuuntaaja on laite, joka on suunniteltu muuntamaan vaihtovirta DC: ksi. Sana "vakio" ei ole täysin oikea, tosiasia on, että tasasuuntaajan ulostulossa sinimuotoisen vaihtojännitteen piirissä on joka tapauksessa epästabiili pulsaatiojännite. Yksinkertaisin sanoin: pysyvä merkissä, mutta vaihteleva suuruudeltaan.

Tasasuuntaajia on kahta tyyppiä:

• puoli-aalto. Se tasasuuntaa vain yhden tulojännitteen puoliaallon. Karakterisoitu voimakkaalla aaltoilulla ja pienentynyt suhteessa tulojännitteeseen.

• fullwave. Sen mukaisesti kaksi puoliaalloa suoristetaan. Aaltoilu on alhaisempi, jännite on korkeampi kuin tasasuuntaajan tulossa - nämä ovat kaksi pääominaisuutta.

Mitä stabiloitu ja epävakaa jännite tarkoittaa?

Stabiloitu on jännite, joka ei muutu suuruudeltaan riippumatta kuormasta tai tulojännitteen noususta. Muuntajan teholähteissä tämä on erityisen tärkeää, koska lähtöjännite riippuu tulosta ja eroaa siitä muunnosaikojen mukaan.

Epästabiili jännite - vaihtelee riippuen syöttöverkon voimakkuudesta ja kuorman ominaisuuksista. Tällaisella virtalähteellä voi vajoamisen takia kytkettyjen laitteiden väärää toimintaa tai niiden täydellistä toimimattomuutta ja vikaa.

Lähtöjännite

Vaihtojännitteen pääarvot ovat amplitudi ja efektiivinen arvo. Kun he sanovat "220 V verkossa", tarkoittaa nykyistä jännitettä.

Jos puhumme amplitudiarvosta, tarkoitamme kuinka monta volttia on nollasta siniaallon puoliaallon yläpisteeseen nollasta.

 

Jos teoria ja joukko kaavoja jätetään pois, voimme sanoa sen nykyinen jännite 1,41 kertaa vähemmän kuin amplitudi. tai:

Uа = Uд * √2

220V-verkon amplitudijännite on:

220*1.41=310

järjestelmiä

Puoliaalto tasasuuntaaja koostuu yhdestä diodista. Hän vain ei missaa paluuaikaa. Lähtö on jännite, jolla on voimakkaita väreilyjä nollasta tulojännitteen amplitudiarvoon.

Puhutaan hyvin yksinkertaisella kielellä, sitten tässä piirissä puolet tulojännitteestä tulee kuormaan. Mutta tämä ei ole täysin oikein.

Kaksi puoli-aaltopiiriä siirtävät molemmat puoliaallot tulosta kuormaan. Edellä artikkelissa mainittiin jännitteen amplitudiarvo, joten jännite tasasuuntaajan ulostulossa on yhtä arvoltaan alhaisempi kuin tulossa toimiva muuttuja.

Mutta jos tasoitamme aaltoilua kondensaattorin avullamitä pienemmät aallot, sitä lähempänä jännite on amplitudille.

Puhumme aaltojen tasaamisesta myöhemmin. Mieti nyt diodisiltapiiri.

Niitä on kaksi:

1. Tasasuuntaaja Gretz-järjestelmän tai diodisilta;

2. Tasasuuntaaja keskipisteellä.

Ensimmäinen järjestelmä on yleisempi. Koostuu diodisillasta - neljä diodia joka on kytketty toisiinsa “neliöllä”, ja kuorma on kytketty hartioihinsa. Siltasuuntaaja kootaan seuraavan kaavion mukaan:

Se voidaan kytkeä suoraan 220 V verkkoon, kuten tehdään modernit kytkentävirtalähteet, tai verkkomuuntajan (50 Hz) toisiokäämiin.Tämän kaavion mukaan diodisillat voidaan koota erillisistä (erillisistä) diodeista tai käyttää valmiin diodisillan kokoonpanoa yhdessä kotelossa.

Toinen piiri on keskipisteen tasasuuntaaja, jota ei voida kytkeä suoraan verkkoon. Sen tarkoitus on käyttää muuntajaa, jonka hana on keskeltä.

Ytimessä nämä ovat kaksi puoliaallon tasasuuntaajaa, jotka on kytketty toisiokäämin päihin, kuorma yhdellä koskettimella on kytketty diodien liitoskohtaan, ja toinen on kytketty hanaan käämien keskeltä.

Sen etuna ensimmäiseen piiriin nähden on pienempi määrä puolijohdediodeja. Ja haittana on muuntajan käyttö keskipisteellä tai, kuten he kutsuvat, haara keskeltä. Ne ovat vähemmän yleisiä kuin tavanomaiset ei-tap-tyyppiset sekundaarimuuntajat.

Ripple-tasoitus

Ripple-jännitesyöttöä ei voida hyväksyä useille kuluttajille, esimerkiksi valonlähteille ja audiolaitteille. Lisäksi valon sallittuja pulsaatioita säädellään valtion ja teollisuuden sääntelyasiakirjoissa.

Tasoita pulsaatio käyttämällä suodattimet - rinnakkain asennettu kondensaattori, LC-suodatin, erilaisia ​​P- ja G-suodattimia ...

Mutta yleisin ja yksinkertaisin vaihtoehto on kondensaattori, joka on asennettu kuorman rinnalle. Sen haittana on, että aaltoilun vähentämiseksi erittäin voimakkaalla kuormituksella on tarpeen asentaa erittäin suuren kapasiteetin kondensaattoreita - kymmeniä tuhansia mikrofaradia.

Sen toimintaperiaate on, että kondensaattori latautuu, sen jännite saavuttaa amplitudin, syöttöjännite alkaa laskea maksimiamplitudipisteen jälkeen, siitä hetkestä lähtien, kun kondensaattori saa kuorman. Kondensaattori purkautuu riippuen kuormitusvastuksesta (tai vastaavasta vastuksesta, jos se ei ole resistiivinen). Mitä suurempi kapasitanssi - sitä pienempi aaltoilu on verrattuna kondensaattoriin, jolla on pienempi kapasiteetti, joka on kytketty samaan kuormaan.

Yksinkertaisin sanoin: mitä hitaammin kondensaattori purkautuu, sitä vähemmän väreilyä.

Kondensaattorin purkausnopeus riippuu kuorman kuluttamasta virrasta. Se voidaan määrittää aikavakion kaavalla:

t = RC

missä R on kuormitusvastus ja C on tasoituskondensaattorin kapasiteetti.

Täten täysin ladatusta tilasta täysin purkautuvaan kondensaattoriin purkautuu 3 - 5 t. Se latautuu samalla nopeudella, jos lataus tapahtuu vastuksen kautta, joten meidän tapauksessamme sillä ei ole väliä.

Tästä seuraa, että hyväksyttävän aaltotason saavuttamiseksi (se määritetään virtalähteen kuormituksen vaatimusten perusteella) tarvitaan kapasitanssi, joka purkautuu useita kertoja suuremman ajan kuluessa kuin t. Koska useimpien kuormien vastus on suhteellisen pieni, tarvitaan suurta kapasiteettia tasasuuntaajan ulostulossa olevien aaltojen tasoittamiseksi, elektrolyyttikondensaattorit, niitä kutsutaan myös polaarisiksi tai polarisoituneiksi.

Huomaa, että elektrolyyttikondensaattorin napaisuuden sekoittamista ei suositella, koska se on täynnä sen vioittumista ja jopa räjähdystä. Nykyaikaiset kondensaattorit ovat suojattu räjähdyksiltä - niiden yläkannessa on leima ristin muodossa, jota pitkin kotelo on yksinkertaisesti säröillä. Mutta savuvirta tulee lauhduttimesta, se on huonoa, jos se joutuu silmiin.

Kapasiteetin laskeminen perustuu siihen, millainen aaltokerroin sinun on annettava. Yksinkertaisesti sanottuna aaltokerroin osoittaa, kuinka suuri jännite notkuu (sykkivä).

Voit laskea tasoituskondensaattorin kapasiteetin käyttämällä likimääräistä kaavaa:

C = 3200 * sisään / ei * Kp,

Missä kuormavirta, kuormitusjännite, Kn - aaltokerroin.

Useimmille laitetyypeille aaltoistuskerroin on 0,01 - 0,001. Lisäksi on toivottavaa asentaa keraaminen kondensaattori mahdollisimman suuri kapasiteetti suodattamiseksi korkeataajuisista häiriöistä.

Kuinka tehdä tee-se-itse-virtalähde?

Yksinkertaisin tasavirtalähde koostuu kolmesta elementistä:

1. Muuntaja;

2. diodisilta;

3. Kondensaattori.

Jos joudut hankkimaan korkeaa jännitettä ja unohdat galvaanisen eristyksen, voit jättää muuntajan pois luettelosta, niin saat vakiojännitteen 300-310 V asti. Tällainen piiri on esimerkiksi kytkentäteholähteiden, kuten esimerkiksi tietokoneesi, tulossa. Kirjoitimme äskettäin loistavan artikkelin heistä - Kuinka tietokoneen virtalähde on.

Tämä on epävakaa DC-virtalähde, jossa on tasoituskondensaattori. Jännite sen ulostulossa on suurempi kuin toisiokäämin vaihtojännite. Tämä tarkoittaa, että jos sinulla on 220/12 muuntaja (ensisijainen 220 V: lla ja toissijainen 12 V: lla), niin lähdössä saat 15-17 V: n vakion. Tämä arvo riippuu tasoituskondensaattorin kapasiteetista. Tätä virtapiiriä voidaan käyttää minkä tahansa kuorman syöttämiseen, mikäli se ei ole sille tärkeää, niin jännite voi "kellua", kun verkkojännite muuttuu.

On tärkeää:

Kondensaattorilla on kaksi pääominaisuutta - kapasitanssi ja jännite. Selvytimme kuinka valita kapasiteetti, mutta ei jännitteen valinnalla. Kondensaattorin jännitteen on oltava vähintään puolet tasasuuntaajan ulostulon amplitudijännitteestä. Jos kondensaattorilevyjen todellinen jännite ylittää nimellisjännitteen, se todennäköisesti epäonnistuu.

Neuvostoliiton vanhoihin kondensaattoreihin tehtiin hyvä jännitemarginaali, mutta nyt kaikki käyttävät halpoja elektrolyyttejä Kiinasta, missä parhaimmillaan on pieni marginaali, ja pahimmassa tapauksessa ne eivät kestä määriteltyä nimellisjännitettä. Älä siis säästää luotettavuudelta.

Vakautettu tehonsyöttöyksikkö eroaa edellisestä vain jännitteen (tai virran) vakaajan läsnä ollessa. Yksinkertaisin vaihtoehto on käyttää L78xx tai muita. lineaariset stabilointiaineet, kuten kotimainen pankki.

Joten voit saada mitä tahansa jännitettä, ainoa ehto käytettäessä sellaisia ​​stabilisaattoreita on, että stabilisaattorin jännitteen on ylitettävä stabiloidun (lähtö) arvo vähintään 1,5 V. Mieti, mitä on kirjoitettu lomakkeessa 12V vakaaja L7812:

Tulojännite ei saisi olla yli 35 V, stabilointiaineille 5 - 12 V, ja 40 V, stabiloiville aineille, jotka ovat 20 - 24 V.

Tulojännitteen on ylitettävä lähtöjännite 2-2,5 V.

eli vakautetulle 12 V: n virtalähteelle L7812-sarjan stabilisaattorilla on välttämätöntä, että puhdistetun jännitteen on oltava välillä 14,5-35 V, laskumisen välttämiseksi olisi ihanteellinen ratkaisu käyttää muuntajaa, jonka toisiokäämi on 12 V.

Mutta lähtövirta on melko vaatimaton - vain 1,5A, sitä voidaan vahvistaa käyttämällä läpiviennitransistoria. Jos sinulla on PNP-transistorit, voit käyttää tätä mallia:

Se osoittaa vain piirin lineaarisen stabilisaattorin "vasemman" osan kytkennän muuntajan ja tasasuuntaajan kanssa.

Jos sinulla on NPN-transistoreita, kuten KT803 / KT805 / KT808, niin tämä tekee:

On syytä huomata, että toisessa piirissä lähtöjännite on pienempi kuin stabilointijännite 0,6 V - tämä on pudotus emitterin kantakohdassa, kirjoitimme lisää tästä bipolaaritransistoreita käsittelevässä artikkelissa. Tämän pudotuksen kompensoimiseksi piiriin johdettiin diodi D1.

On mahdollista asentaa kaksi lineaarista stabilisaattoria samanaikaisesti, mutta ei välttämätöntä! Valmistusvaiheessa mahdollisesti esiintyvien poikkeamien vuoksi kuorma jakautuu epätasaisesti ja yksi niistä voi tästä johtuen palaa.

Asenna sekä transistori että lineaarinen vakaaja patteriin, mieluiten erilaisiin pattereihin. Ne ovat erittäin kuumia.

Säädettävät virtalähteet

Yksinkertaisin säädettävä virtalähde voidaan valmistaa säädettävällä lineaarisella stabilisaattorilla LM317, sen virta on myös 1,5 A: iin saakka, voit vahvistaa piiriä ohitetulla transistorilla, kuten yllä on kuvattu.

Tässä on intuitiivisempi kaavio säädettävän virtalähteen kokoamiseksi.

Saadaksesi enemmän virtaa, voit käyttää tehokkaampaa säädettävää vakaajaa LM350.

 

Kahdessa viimeisessä piireissä on päällekytkentä, joka osoittaa jännitteen olemassaolon diodisillan lähdössä, 220 V: n katkaisijassa, ensiökäämitysvarokkeessa.

Tässä on esimerkki säädettävästä akkulaturista tiristorisäätimellä ensiökäämityksessä olennaisesti sama säädettävä virtalähde.

Muuten, hitsausvirtaa säädetään myös samanlaisella piirillä:

Tämä artikkeli esitettiin aiemmin: Kuinka tehdä yksinkertainen virransäädin hitsausmuuntajalle

johtopäätös

Tasasuuntaajaa käytetään virtalähteissä tasavirran tuottamiseksi vaihtovirrasta. Ilman hänen osallistumistaan ​​ei ole mahdollista syöttää tasavirtakuormaa, esimerkiksi LED-nauhaa tai radiovastaanotinta.

Käytetään myös erilaisissa autoakkujen latureissa, ja on olemassa useita piirejä, joissa käytetään muuntajaa, jossa on ensisijaisen käämin hanan ryhmä, jotka kytketään jakoavaimella, ja toissijaiseen käämiin asennetaan vain diodisilta. Kytkin on asennettu korkeajännitepuolelle, koska siellä virta on monta kertaa matalampi ja sen koskettimet eivät pala tästä.

Artikkelin kaavioiden mukaan voit koota yksinkertaisimman virransyöttöyksikön sekä pysyvään työskentelyyn jonkin laitteen kanssa että elektronisten kotitekoisten tuotteiden testaamiseen.

Piirit eivät eroa toisistaan ​​korkean hyötysuhteen suhteen, mutta ne tuottavat vakautetun jännitteen ilman erityisiä aaltoja. Sinun tulisi tarkistaa kondensaattorit ja laskea tietty kuorma. Ne ovat täydellisiä pienitehoisille äänenvahvistimille, eivätkä luo lisätaustaa. Säädettävä virtalähde on hyödyllinen autoilijoille ja sähköasentajalle generaattorin jännitesäätimen releen testaamiseksi.

Säädettävää virtalähdettä käytetään kaikilla elektroniikan aloilla, ja jos sitä parannetaan oikosulkusuojauksella tai virranvakaimella, jossa on kaksi transistoria, saat lähes täydellisen laboratoriosyötön.