Kako napraviti ispravljač i jednostavno napajanje

Ispravljač je uređaj za pretvaranje izmjeničnog napona u istosmjerni. Ovo je jedan od najčešćih dijelova električnih uređaja, u rasponu od sušila za kosu do svih vrsta napajanja s izlaznim istosmjernim naponom. Postoje različite sheme ispravljača i svaki od njih se u određenoj mjeri nosi sa svojim zadatkom. U ovom ćemo članku govoriti o tome kako napraviti jednofazni ispravljač i zašto je potreban.

definicija

Ispravljač je uređaj dizajniran za pretvaranje izmjeničnog napona u istosmjerni. Riječ "konstanta" nije sasvim ispravna, činjenica je da će se na izlazu ispravljača, u krugu sinusnog izmjeničnog napona, u svakom slučaju pojaviti nestabilizirani pulsirajući napon. Jednostavnim riječima: konstantan u znaku, ali različit u veličini.

Postoje dvije vrste ispravljača:

• poluvalni, Ispravlja samo jedan pola vala ulaznog napona. Karakterizira ga snažna pukotina i smanjen u odnosu na ulazni napon.

• fullwave, U skladu s tim, dva pola vala su ravna. Osip je niži, napon je veći nego na ulazu ispravljača - to su dvije glavne karakteristike.

Što znači stabilizirani i nestabilizirani napon?

Stabiliziran je napon koji se ne mijenja po veličini neovisno o opterećenju ili šiljacima ulaznog napona. Za napajanje transformatora to je posebno važno, jer izlazni napon ovisi o ulazu i razlikuje se od njega po vremenima transformacije.

Nestabilizirani napon - varira ovisno o naponima u opskrbnoj mreži i karakteristikama opterećenja. S takvim napajanjem, zbog slijeganja, može doći do neispravnog rada povezanih uređaja ili njihove potpune neoperabilnosti i kvara.

Izlazni napon

Glavne vrijednosti naizmjeničnog napona su amplituda i efektivna vrijednost. Kada kažu "u mreži 220V" znači trenutni napon.

Ako govorimo o vrijednosti amplitude, mislimo koliko je volti od nule do gornje točke polovine sinusnog vala.

 

Propuštajući teoriju i brojne formule, možemo to reći strujni napon 1,41 puta manje od amplitude. ili:

Ua = Ud * √2

Amplitudni napon u mreži 220V je:

220*1.41=310

sheme

Polvučni ispravljač sastoji se od jedne diode. Jednostavno ne propušta povratni pola vala. Izlaz je napon s jakim valovima od nule do vrijednosti amplitude ulaznog napona.

Ako govorimo vrlo jednostavnim jezikom, tada u tom krugu polovica ulaznog napona ulazi u teret. Ali to nije sasvim točno.

Dvo-valni krugovi prenose oba polu-vala od ulaza do opterećenja. Gore u članku spomenuta je amplitudna vrijednost napona, tako da je napon na izlazu ispravljača jednaka manjoj vrijednosti od aktivne varijable na ulazu.

Ali ako izglađujemo puzanje pomoću kondenzatora, što je manje valjka, to će napon biti bliži amplitudi.

O izglađivanju valova govorit ćemo kasnije. Sad razmislite krug diodnog mosta.

Postoje dva od njih:

1. Ispravljač prema Gretzovoj shemi ili diodni most;

2. Ispravljač s sredinom.

Prva shema je češća. Sastoji se od diodnog mosta - četiri diode međusobno povezan kvadratom, a na ramena je povezan tovor. Ispravljač mosta sastavlja se prema donjoj shemi:

Može se spojiti izravno na 220V mrežu, kao što se događa u moderna sklopna napajanjaili do sekundarnih namota mrežnog transformatora (50 Hz).Prema ovoj shemi, diodni mostovi mogu se sastaviti od diskretnih (zasebnih) dioda ili koristiti gotov diodni most u jednom kućištu.

Drugi krug je ispravljač srednje točke koji se ne može izravno povezati s mrežom. Značenje mu je koristiti transformator s slavinom iz sredine.

U svojoj jezgri, to su dva poluvalna ispravljača povezana krajevima sekundarnog namota, opterećenje jednim kontaktom spojeno je na mjesto spajanja dioda, a drugim je spojeno na slavinu iz sredine namotaja.

Njegova prednost u odnosu na prvi krug je manji broj poluvodičkih dioda. A nedostatak je uporaba transformatora sa sredinom ili, kako ga zovu, grana iz sredine. Rijetki su od uobičajenih sekundarnih transformatora koji nisu takni.

Ripple Smoothing

Opskrba naponom Ripple neprihvatljiva je za brojne potrošače, na primjer, izvori svjetla i audio oprema. Nadalje, dopušteni pulsiranje svjetlosti regulirano je državnim i industrijskim regulatornim dokumentima.

Za izravnavanje pulsiranja koristite filteri - paralelno ugrađeni kondenzator, LC filtar, mnoštvo P i G filtera ...

Ali najčešća i najjednostavnija opcija je kondenzator instaliran paralelno s opterećenjem. Njegov je nedostatak to što je za smanjenje pukotine pri vrlo moćnom opterećenju potrebno ugraditi kondenzatore vrlo velikog kapaciteta - desetke tisuća mikrofarada.

Njegovo načelo rada je da se kondenzator puni, napon doseže amplitudu, napon napajanja počinje opadati nakon točke maksimalne amplitude, od tog trenutka opterećenje napaja kondenzator. Kondenzator se prazni ovisno o otpornosti opterećenja (ili njegovom ekvivalentnom otporu, ako nije otporni). Što je veći kapacitet - to će biti manja mreška u usporedbi s kondenzatorom manjeg kapaciteta koji je spojen na isto opterećenje.

Jednostavnim riječima: što sporije ispušta kondenzator, to će manje varati.

Brzina pražnjenja kondenzatora ovisi o struji koju troši opterećenje. Može se odrediti formulom vremenske konstante:

t = RC

gdje je R otpornost na opterećenje, a C je kapacitet kondenzatora za izravnavanje.

Tako se iz potpuno napunjenog stanja u potpuno ispražnjeni kondenzator ispušta u 3-5 t. Puni se istom brzinom ako se punjenje provodi kroz otpornik, tako da u našem slučaju to nije važno.

Iz toga slijedi da je za postizanje prihvatljive razine valovanja (određeno je zahtjevima opterećenja na izvoru napajanja) potreban je kapacitet koji će se tokom vremena isprazniti nekoliko puta veći od t. Budući da je otpor većine opterećenja relativno mali, potreban je veliki kapacitet, kako bi se izgladilo pukotine na izlazu ispravljača elektrolitički kondenzatori, oni se nazivaju i polarnim ili polariziranim.

Imajte na umu da zbunjujući polaritet elektrolitičkog kondenzatora toplo ne preporučuje, jer je to ispunjeno njegovim neuspjehom, pa čak i eksplozijom. Suvremeni kondenzatori zaštićeni su od eksplozije - imaju pečat na gornjem poklopcu u obliku križa, duž kojeg je kućište jednostavno napuknuto. Ali mlaz dima će izaći iz kondenzatora, biće loše ako vam upadne u oči.

Proračun kapaciteta temelji se na tome kakav će vam koeficijent pukotine biti potreban. Jednostavno rečeno, koeficijent puhanja pokazuje koliko napona pada (pulsira).

Za izračunavanje kapaciteta kondenzatora za zaglađivanje možete upotrijebiti približnu formulu:

C = 3200 * In / Un * Kp,

Gdje je napon struje, napon bez opterećenja, Kn - faktor pukotine.

Za većinu vrsta opreme uzima se koeficijent puhanja 0,01-0,001. Uz to, poželjno je instalirati keramički kondenzator što veći kapacitet za filtriranje iz visokofrekventnih smetnji.

Kako napraviti samostalno napajanje?

Najjednostavnije DC napajanje sastoji se od tri elementa:

1. transformator;

2. Diodni most;

3. Kondenzator.

Ako trebate dobiti visoki napon, a zanemarite galvansku izolaciju, možete isključiti transformator s popisa, tada ćete dobiti konstantan napon do 300-310V. Takav se krug nalazi, na primjer, na ulazu u sklopke napajanja, primjerice, na vašem računalu. Nedavno smo napisali sjajan članak o njima - Kako se napaja računalo.

Ovo je nestabilizirano istosmjerno napajanje s glatkim kondenzatorom. Napon na njegovom izlazu je veći od naizmjeničnog napona sekundarnog namota. To znači da ako imate transformator 220/12 (primarni na 220V, a sekundarni na 12V), na izlazu ćete dobiti konstantu 15-17V. Ova vrijednost ovisi o kapacitetu kondenzatora za zaglađivanje. Ovaj se krug može koristiti za napajanje bilo kojeg opterećenja, ako mu to nije važno, napon može "plutati" kada se napon mrežnog napona promijeni.

Važno je:

Kondenzator ima dvije glavne karakteristike - kapacitivnost i napon. Smislili smo kako odabrati kapacitet, ali ne s izborom napona. Napon kondenzatora mora biti veći od napona amplitude napona na izlazu ispravljača. Ako stvarni napon na pločama kondenzatora premašuje nazivni napon, vjerojatno neće uspjeti.

Stari sovjetski kondenzatori napravljeni su s dobrom granicom napona, ali sada svi koriste jeftine elektrolite iz Kine, gdje je u najboljem slučaju mala margina, a u najgorem slučaju ne mogu izdržati određeni nazivni napon. Stoga, ne štedite na pouzdanosti.

Stabilizirana jedinica za napajanje razlikuje se od prethodne samo po prisutnosti stabilizatora napona (ili struje). Najjednostavnija opcija je upotreba L78xx ili drugih. linearni stabilizatori, poput domaće banke.

Na taj način možete dobiti bilo koji napon, jedini uvjet kada koristite takve stabilizatore je da napon na stabilizatoru mora biti veći od stabilizirane (izlazne) vrijednosti za najmanje 1,5 V. Razmotrite što piše u podatkovnom listu 12V stabilizator L7812:

Ulazni napon ne smije prelaziti 35V, za stabilizatore od 5 do 12V, a 40V za stabilizatore na 20-24V.

Ulazni napon mora premašiti izlazni napon za 2-2,5V.

tj za stabilizirano napajanje od 12 V sa stabilizatorom serije L7812 potrebno je da ispravljeni napon bude u rasponu od 14,5-35V, kako bi se izbjeglo ispadanje, bilo bi idealno rješenje koristiti transformator sa sekundarnim namotom do 12V.

Ali izlazna struja je prilično skromna - samo 1.5A, to se može pojačati pomoću prolaznog tranzistora. Ako jesi PNP tranzistori, možete koristiti ovu shemu:

Prikazuje samo vezu linearnog stabilizatora "lijevog" dijela kruga s transformatorom i ispravljačem.

Ako imate NPN tranzistore poput KT803 / KT805 / KT808, tada će ovaj učiniti sljedeće:

Vrijedi napomenuti da će u drugom krugu izlazni napon biti manji od napona stabilizacije za 0,6 V - ovo je pad na spoju baze emitera, o tome smo više pisali u članku o bipolarnim tranzistorima, Da bi se kompenzirao ovaj pad, u krug je uvedena dioda D1.

Moguće je ugraditi dva linearna stabilizatora paralelno, ali nije potrebno! Zbog mogućih odstupanja tijekom proizvodnje, opterećenje će se rasporediti neravnomjerno, a jedno od njih može izgorjeti zbog toga.

Ugradite i tranzistor i linearni stabilizator na radijator, po mogućnosti na različite radijatore. Jako su vruće.

Podesivi izvori napajanja

Najjednostavnije podesivo napajanje može se izvršiti podesivim linearnim stabilizatorom LM317, njegova struja je također do 1,5 A, krug možete pojačati s prolaznim tranzistorom, kao što je gore opisano.

Evo intuitivnijeg dijagrama za sastavljanje podesivog napajanja.

Da biste dobili više struje, možete upotrijebiti snažniji podesivi stabilizator LM350.

 

U posljednja dva kruga je indikator koji pokazuje prisutnost napona na izlazu diodnog mosta, osigurač 220V sklopke, osigurač primarnog namotaja.

Evo primjera podesivog punjača akumulatora s tiristorskim regulatorom u primarnom namotu, u osnovi isto podesivo napajanje.

Usput, struja zavarivanja također je regulirana sličnim krugom:

Ovaj je članak stavljen ranije: Kako napraviti jednostavan regulator struje za zavarivački transformator

zaključak

Ispravljač se koristi u izvorima napajanja za proizvodnju istosmjerne struje od izmjenične struje. Bez njegovog sudjelovanja neće biti moguće napajanje istosmjernog opterećenja, na primjer, LED trakom ili radio prijemnikom.

Također se koristi u raznim punjačima za automobilske baterije, a postoji niz krugova koji koriste transformator sa skupinom slavina iz primarnog namota, koji se prebacuju ključem i samo je diodni most instaliran u sekundarnom namotu. Prekidač je instaliran na strani visokog napona, jer je tamo struja mnogo puta niža i njegovi kontakti neće izgorjeti od toga.

Prema dijagramima iz članka, najjednostavniji uređaj za napajanje možete sastaviti i za stalni rad s nekim uređajem i za testiranje elektroničkih proizvoda napravljenih u kući.

Strujni krugovi se ne razlikuju po visokoj učinkovitosti, ali proizvode stabilizirani napon bez posebnih valjka, trebali biste provjeriti kapacitet kondenzatora i izračunati određeno opterećenje. Savršeni su za audio pojačala male snage i neće stvoriti dodatnu pozadinu. Podesivo napajanje bit će korisno za ljubitelje automobila i električare za testiranje releja regulatora napona generatora.

Podesivo napajanje koristi se u svim područjima elektronike, a ako je poboljšana zaštitom od kratkog spoja ili stabilizatorom struje s dva tranzistora, dobit ćete gotovo potpuno laboratorijsko napajanje.