Bekalan Kuasa Makmal Rumah

Lihat bahagian pertama artikel di sini: Bekalan kuasa untuk peranti elektronik

Dari segi segala yang dikatakan di atas, yang paling munasabah dan paling mahal nampaknya pembuatan bekalan kuasa pengubah. Pengubah siap sedia untuk struktur semikonduktor yang berkuasa boleh dipilih dari perakam pita lama, televisyen tiub, pembesar suara tiga program dan peralatan usang lain. Transformer rangkaian siap sedia dijual di pasaran radio dan di kedai dalam talian. Anda sentiasa boleh mencari pilihan yang betul.

Secara luaran, pengubah adalah teras berbentuk W yang dibuat dari helaian pengubah khas keluli. Di teras adalah bingkai plastik atau kadbod yang terletak di lilitan. Plat biasanya dipernis supaya tidak ada hubungan elektrik di antara mereka. Dengan cara ini mereka melawan arus eddy atau arus Foucault. Arus-arus ini hanya memanaskan inti, itu hanya satu kerugian.

Untuk tujuan yang sama, besi pengubah dibuat daripada kristal besar, yang juga terpencil dari satu sama lain oleh filem oksida. Pada besi pengubah saiz yang sangat besar, kristal ini dapat dilihat oleh mata kasar. Sekiranya besi tersebut dipotong dengan gunting bumbung, potongan itu menyerupai pisau gergaji besi untuk logam, mengandungi ulas kecil.

Pengubah dalam bekalan kuasa melakukan dua fungsi sekaligus. Pertama, ini adalah pengurangan dalam voltan utama ke tahap yang dikehendaki. Kedua, ia memberikan pengasingan galvanik dari sesalur utama: lilitan primer dan sekunder tidak disambungkan antara satu sama lain, rintangan elektrik sangat tidak terbatas. Sambungan gegelung utama dan menengah dilakukan melalui medan magnet bergantian teras yang diciptakan oleh penggulungan utama.

Reka bentuk pengubah ringkas

Apabila membeli atau mengubah diri pengubah, anda perlu berpandukan parameter berikut, yang dinyatakan hanya dengan empat formula.

Yang pertama mereka boleh dipanggil undang-undang transformasi.

U1 / U2 = n1 / n2 (1),

Contoh mudah. Oleh kerana ini hanya pengubah rangkaian, voltan pada penggulungan utama akan sentiasa menjadi 220V. Katakan bahawa penggulungan utama mengandungi 220 lilitan, dan lilitan 22 menengah. Ini adalah pengubah yang agak besar, jadi ia mempunyai beberapa pusingan setiap satu volt.

Jika voltan 220V digunakan untuk penggulungan utama, maka penggulungan sekunder akan menghasilkan 22V, yang sepenuhnya sepadan dengan pekali transformasi n1 / n2, yang dalam contoh kita ialah 10. Katakan bahawa beban yang menggunakan tepat 1A semasa dimasukkan ke dalam penggulungan sekunder. Kemudian arus utama akan menjadi 0.1A, kerana arus berada dalam nisbah songsang.

Kuasa yang digunakan oleh lilitan: untuk sekunder 22V * 1A = 22W, dan untuk 220V utama * 0.1A = 22W. Pengiraan ini menunjukkan bahawa kekuatan lilitan primer dan sekunder adalah sama. Sekiranya terdapat beberapa lilitan menengah, maka apabila mengira kuasa mereka, anda harus menambahkannya, ini akan menjadi kekuatan penggulungan utama.

Ini adalah dari formula yang sama bahawa sangat mudah untuk menentukan bilangan lilitan per voltan: cukup untuk menghidupkan ujian berliku, contohnya, 10 putaran, mengukur voltan di atasnya, membahagikan hasilnya dengan 10. Jumlah lilitan per voltan akan banyak membantu apabila anda perlu menggulung penggulungan ketegangan. Perlu diingat bahawa lilitan mesti luka dengan margin tertentu, dengan mengambilkira voltan "kendur" pada lilitan sendiri dan pada elemen pengawal stabil. Sekiranya voltan minimum memerlukan 12V, maka penggulungan boleh dinilai pada 17 ... 18V. Peraturan yang sama harus diperhatikan apabila membeli transformer siap.

Kuasa keseluruhan pengubah dikira sebagai jumlah kapasiti semua lilitan sekunder, seperti yang dinyatakan di atas. Berdasarkan pengiraan ini, anda boleh memilih teras yang sesuai, atau sebaliknya kawasannya. Formula untuk memilih kawasan teras:.

Di sini S adalah kawasan inti dalam sentimeter persegi, dan P adalah jumlah kuasa beban dalam watt. Untuk teras berbentuk W, kawasan tersebut adalah bahagian rentas rod pusat di mana lilitan berada, dan untuk sekatan toroidal, torus. Berdasarkan kawasan teras yang dikira, anda boleh memilih besi pengubah yang sesuai.

Nilai yang dikira perlu dibundarkan kepada nilai piawai yang lebih besar. Semua nilai pengiraan lain dalam proses pengiraan juga dibundarkan. Jika, katakan, kuasa adalah 37.5 watt, maka ia akan dibundarkan sehingga 40 watt.

Selepas kawasan teras diketahui, bilangan lilitan di penggulungan utama boleh dikira. Ini adalah formula pengiraan ketiga.

Di sini n1 adalah bilangan putaran penggulungan utama, U1 - 220V - voltan penggulungan utama, S adalah kawasan inti dalam sentimeter persegi. Pekali empirikal sebanyak 50, yang boleh berbeza-beza mengikut had tertentu, wajar mendapat perhatian khusus.

Jika dikehendaki bahawa pengubah tidak masuk ke dalam ketepuan, tidak membuat gangguan elektromagnetik yang tidak perlu (terutamanya yang berkaitan dengan peralatan reproduksi bunyi), pekali ini dapat ditingkatkan menjadi 60. Dalam hal ini, jumlah putaran dalam belitan akan meningkat, mod operasi pengubah akan dipermudahkan, inti tidak lagi dapat masuk dalam ketepuan. Perkara utama adalah bahawa semua lilitan sesuai.

Selepas kuasa pengubah ditentukan, giliran dan arus dalam belitan dikira, sudah tiba masanya untuk menentukan keratan rentas dawai gulungan. Dianggap bahawa lilitan luka dengan dawai tembaga. Pengiraan ini akan membantu memenuhi formula:

Di sini, di mm, Ii A, garis pusat dawai dan arus lilitan i-th. Diameter dawai yang dikira juga harus dibulatkan kepada nilai piawai yang lebih besar.

Itulah sebenarnya perhitungan keseluruhan pengubah rangkaian, untuk tujuan praktikal bahkan sangat mencukupi. Walau bagaimanapun, perlu diingatkan bahawa pengiraan ini hanya sah bagi transformer rangkaian yang beroperasi pada kekerapan 50 Hz. Bagi transformer yang dibuat pada teras ferit dan beroperasi pada frekuensi tinggi, pengiraan dilakukan menggunakan formula yang sama sekali berbeza, kecuali mungkin pekali transformasi mengikut formula 1.

Selepas pengubah direka, luka atau hanya membeli saiz yang betul, anda boleh mula mengeluarkan bekalan kuasa, tanpa mana litar boleh lakukan.

Bekalan Kuasa Terputus

Litar paling mudah adalah bekalan kuasa yang tidak stabil. Mereka sering digunakan dalam pelbagai reka bentuk, yang menyederhanakan litar tanpa menjejaskan fungsinya. Sebagai contoh, berkuasa penguat audio selalunya mereka diberi makan dari sumber yang tidak stabil, kerana hampir mustahil untuk melihat dengan telinga bahawa voltan bekalan telah berubah sebanyak 2 ... 3 volt. Tidak ada perbezaan di mana voltan relay akan beroperasi: jika hanya ia akan berfungsi, dan pada masa akan datang ia tidak akan terbakar.

Bekalan kuasa yang tidak stabil adalah mudah, litar ditunjukkan dalam Rajah 1.

Jambatan penerus dengan dioda disambungkan kepada penggulungan sekunder pengubah. Walaupun terdapat banyak litar penerus, litar jambatan adalah yang paling biasa. Pada output jambatan, voltan berdenyut dengan frekuensi dua kali ganda rangkaian diperolehi, yang lazim bagi semua litar penerus gelombang separuh (Rajah 2, lengkung 1).

Sememangnya, voltan riak sedemikian tidak sesuai untuk litar transistor menggerakkan: bayangkan bagaimana penguat akan meraung dengan kuasa sedemikian! Untuk melancarkan riak ke nilai yang boleh diterima, penapis dipasang pada output penerus (Rajah 2, lengkung 2).Dalam kes yang paling mudah, mungkin saja kapasitor elektrolitik kapasiti tinggi. Yang disebutkan di atas digambarkan dalam Rajah 2.

Pengiraan kapasitansi kapasitor ini agak rumit, oleh itu adalah mungkin untuk mencadangkan nilai-nilai yang diuji dalam amalan: untuk setiap ampere arus beban, kapasiti kapasitor 1000 ... 2000 μF diperlukan. Nilai kapasitans yang lebih rendah sah untuk kes apabila dicadangkan untuk menggunakan penstabil voltan selepas jambatan penerus.

Oleh kerana kapasitans peningkatan kapasitor, riak (Rajah 2, lengkung 2) akan berkurangan, tetapi tidak akan hilang sama sekali. Sekiranya riak tidak dapat diterima, diperlukan penstabil voltan ke dalam litar bekalan kuasa.

Bekalan kuasa bipolar

Dalam kes apabila sumber diperlukan untuk mendapatkan voltan bipolar, litar perlu sedikit berubah. Jambatan akan tetap sama, tetapi penggulungan sekunder pengubah harus mempunyai titik tengah. Melicinkan kapasitor sudah ada dua, masing-masing untuk polariti sendiri. Skim sedemikian ditunjukkan dalam Rajah 3.

Sambungan penggulungan sekunder mestilah dalam siri - konsonan - permulaan penggulungan III disambungkan ke penghujung penggulungan II. Titik titik, sebagai peraturan, permulaan lilitan. Sekiranya pengubah perindustrian dan semua terminal dinomori, maka anda boleh mematuhi peraturan ini: semua nombor ganjil terminal adalah permulaan gulungan, masing-masing, hujungnya. Iaitu, dengan sambungan bersiri, adalah perlu untuk menyambungkan keluaran walaupun satu penggulungan dengan keluaran ganjil yang lain. Secara semulajadi, anda tidak boleh litar pintas penemuan satu penggulungan, sebagai contoh, 1 dan 2.

Bekalan kuasa yang stabil

Tetapi agak kerap, penstabil voltan sangat diperlukan. Yang paling mudah ialah penstabil parametrikyang mengandungi hanya tiga bahagian. Selepas diod zener, kapasitor elektrolisis dipasang, tujuannya adalah untuk melancarkan denyutan residu. Litarnya ditunjukkan dalam Rajah 4.

Secara umum, kapasitor ini dipasang walaupun pada output penstabil voltan bersepadu jenis LM78XX. Ini diperlukan walaupun oleh spesifikasi teknikal (Data Sheet) untuk penstabil mikro mikrosirkuit.

Penstabil parametrik boleh menyediakan sehingga beberapa milenium semasa dalam beban, dalam kes ini kira-kira dua puluh. Dalam litar peranti elektronik, penstabil seperti itu digunakan dengan kerap. Pekali penstabilan (nisbah perubahan voltan input dalam %% ke perubahan output, juga dalam %%) penstabil seperti itu, sebagai peraturan, tidak lebih dari 2.

Jika penstabil parametrik ditambah pengikut pemancar, dengan hanya satu transistor, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5, keupayaan penstabil parametrik akan menjadi lebih tinggi. Pekali penstabilan skim sedemikian mencapai nilai 70.

Dengan parameter yang ditunjukkan dalam rajah dan arus beban 1A, kuasa yang mencukupi akan hilang di transistor. Kuasa sedemikian dikira seperti berikut: perbezaan voltan pemancar pemancar dikalikan dengan arus beban. Dalam kes ini, ini adalah arus pemungut. (12V - 5V) * 1A = 7W. Dengan kuasa tersebut, transistor perlu diletakkan pada radiator.

Kuasa yang diberikan kepada beban akan hanya 5V * 1A = 5W. Angka-angka yang ditunjukkan dalam Rajah 5 cukup mencukupi untuk membuat pengiraan sedemikian. Oleh itu, kecekapan bekalan kuasa dengan penstabil sedemikian dengan voltan input 12V hanya sekitar 40%. Untuk sedikit meningkatkannya, anda dapat mengurangkan voltan masukan, tetapi tidak kurang dari 8 volt, jika tidak penstabil akan berhenti berfungsi.

Untuk memasang pengatur voltan polariti negatif, ia cukup dalam litar yang dipertimbangkan untuk menggantikan transistor konduktiviti n-p-n dengan kekonduksian p-n-p, menukar polaritas diod zener dan voltan masukan. Tetapi skim tersebut telah menjadi anachronisme, tidak digunakan sekarang, mereka digantikan oleh pengawal selia voltan bersepadu.

Ia seolah-olah sudah cukup untuk menyelesaikan litar yang dipertimbangkan dalam versi bersepadu dan semuanya akan teratur. Tetapi pemaju tidak mula mengulang skema tidak berkesan, kecekapannya terlalu kecil, dan penstabilannya rendah. Untuk meningkatkan pekali penstabilan, maklum balas negatif telah diperkenalkan ke penstabil integral moden.

Penstabil sedemikian telah dibangunkan pada am-tujuan am, manakala pereka litar dan pemaju R. Widlar tidak mencadangkan mengintegrasikan op-amp ini ke penstabil. Penstabil pertama jenis ini adalah legenda UA723, yang memerlukan beberapa bahagian tambahan apabila memasang.

Penstabil integral yang lebih moden adalah versi yang lebih moden Penstabil siri LM78XX untuk voltan polariti positif dan LM79XX untuk negatif. Dalam penanda ini 78, ini sebenarnya nama microcircuit - penstabil, huruf LM di depan nombor mungkin berbeza, bergantung kepada pengeluar tertentu. Daripada huruf XX, nombor yang dimasukkan menunjukkan voltan penstabilan dalam volt: 05, 08, 12, 15, dll. Selain penstabilan voltan, mikrosirkuit mempunyai perlindungan terhadap litar pintas dalam beban dan perlindungan terma. Hanya apa yang diperlukan untuk mewujudkan bekalan kuasa makmal yang mudah dan boleh dipercayai.

Industri elektronik domestik menghasilkan penstabil seperti di bawah jenama KR142ENXX. Tetapi tanda-tanda sentiasa disulitkan dengan kami, jadi voltan penstabilan hanya boleh ditentukan dengan rujukan atau diingat sebagai puisi di sekolah. Semua penstabil ini mempunyai nilai voltan keluaran tetap. Rajah sambungan biasa untuk siri 78XX ditunjukkan dalam Rajah 6.

Walau bagaimanapun, mereka juga boleh digunakan untuk mencipta sumber terkawal. Satu contoh ialah rajah yang ditunjukkan dalam Rajah 7.

Kelemahan litar boleh dianggap bahawa peraturan itu dijalankan bukan dari sifar, tetapi dari 5 volt, iaitu. daripada voltan penstabilan mikro. Tidak jelas mengapa penstabil memimpin adalah bernombor 17, 8, 2, padahal sesungguhnya hanya terdapat tiga daripadanya!

Dan Rajah 9 menunjukkan cara memasang bekalan kuasa laras berdasarkan borjuasi asal LM317, yang boleh digunakan sebagai makmal.

Sekiranya sumber yang dikawal bipolar diperlukan, ia adalah paling mudah untuk memasang dua penstabil yang sama dalam satu perumahan, memberi makan mereka dari belitan pengubah yang berbeza. Pada masa yang sama, keluarkan output setiap penstabil ke panel depan unit dengan terminal berasingan. Ia akan mungkin untuk menukar voltan hanya dengan jumper wayar.

Boris Aladyshkin