Cum se face un redresor și o simplă sursă de alimentare

Un redresor este un dispozitiv pentru convertirea tensiunii de curent alternativ la curent continuu. Aceasta este una dintre cele mai comune părți în aparate electrice, de la un uscător de păr până la toate tipurile de surse de curent cu tensiune de curent continuu. Există diferite scheme de redresare și fiecare dintre ele face față într-o anumită măsură sarcinii sale. În acest articol, vom vorbi despre cum se face un redresor monofazat și de ce este nevoie.

definiție

Un redresor este un dispozitiv conceput pentru a converti curent alternativ la curent continuu. Cuvântul „constantă” nu este în totalitate corect, fapt este că la ieșirea redresorului, în circuitul unei tensiuni alternative sinusoidale, în orice caz va exista o tensiune pulsantă nestabilizată. În cuvinte simple: constantă în semn, dar care variază ca mărime.

Există două tipuri de redresoare:

• semiundă. Acesta rectifică doar o jumătate de undă a tensiunii de intrare. Caracterizat prin ondulare puternică și redus în raport cu tensiunea de intrare.

• fullwave. În consecință, două jumătăți de undă sunt îndreptate. Ondularea este mai mică, tensiunea este mai mare decât la intrarea redresorului - acestea sunt două caracteristici principale.

Ce înseamnă tensiunea stabilizată și nestabilizată?

Stabilizată este o tensiune care nu se modifică în mărime, indiferent de sarcină și nici de tensiunile de intrare. Pentru alimentarea transformatorului, acest lucru este deosebit de important, deoarece tensiunea de ieșire depinde de intrare și diferă de aceasta în funcție de timpii de transformare.

Tensiunea nestabilizată - variază în funcție de supratensiunile rețelei de alimentare și de caracteristicile de încărcare. Cu o astfel de sursă de alimentare, se poate produce o funcționare incorectă a dispozitivelor conectate sau o nefuncționalitate completă și eșecul acestora.

Tensiunea de ieșire

Principalele valori ale tensiunii alternative sunt amplitudinea și valoarea efectivă. Când spun „în rețeaua 220V” înseamnă tensiunea curentă.

Dacă vorbim despre valoarea amplitudinii, înseamnă cât de multe volți sunt de la zero până la punctul superior al jumătății de undă a unei unde sinusoidale.

 

Omitând teoria și o serie de formule, putem spune că tensiunea de curent 1,41 ori mai mică decât amplitudinea. sau:

Uа = Uд * √2

Tensiunea de amplitudine în rețeaua de 220V este:

220*1.41=310

scheme

Redresor cu jumătate de undă constă dintr-o diodă. Doar că nu lipsește jumătatea valului de întoarcere. Ieșirea este o tensiune cu ondulații puternice de la zero la valoarea de amplitudine a tensiunii de intrare.

Vorbind într-un limbaj foarte simplu, apoi în acest circuit, jumătate din tensiunea de intrare intră în sarcină. Dar acest lucru nu este complet corect.

Circuitul cu două jumătăți de undă transmite ambele jumătăți de undă de la intrare la sarcină. Mai sus, în articol, a fost menționată valoarea amplitudinii tensiunii, astfel încât tensiunea la ieșirea redresorului este aceeași valoare mai mică decât variabila care acționează la intrare.

Dar dacă netezim ondularea folosind condensator, cu cât ondulările sunt mai mici, cu atât tensiunea va fi mai aproape de amplitudine.

Vom vorbi mai târziu despre netezirea ondulărilor. Acum ia în considerare circuitul podului diodei.

Există două dintre ele:

1. Rectificator conform schemei Gretz sau pod de diodă;

2. Rectificator cu punct mediu.

Prima schemă este mai frecventă. Constă într-un pod cu diode - patru diode interconectate de un „pătrat” și o încărcătură este conectată la umerii săi. Redresorul podului este asamblat conform schemei de mai jos:

Poate fi conectat direct la o rețea de 220V, așa cum se face în surse de alimentare moderne de comutaresau la înfășurările secundare ale unui transformator de rețea (50 Hz).Conform acestei scheme, podurile cu diode pot fi asamblate din diode discrete (separate) sau se pot folosi un ansamblu de punte de diodă pregătit într-o singură carcasă.

Al doilea circuit este un redresor cu punct mediu care nu poate fi conectat direct la rețea. Sensul său este de a folosi un transformator cu un robinet de la mijloc.

La miezul său, acestea sunt două redresoare cu jumătate de undă conectate la capetele înfășurării secundare, sarcina cu un contact este conectată la punctul de joncțiune al diodelor, iar a doua este conectată la robinetul din mijlocul înfășurărilor.

Avantajul său față de primul circuit este un număr mai mic de diode semiconductoare. Și dezavantajul este utilizarea unui transformator cu un punct de mijloc sau, cum îi spun ei, o ramură de la mijloc. Sunt mai puțin obișnuite decât transformatoarele secundare convenționale, fără tip robinet.

Ripple Netezirea

Alimentarea cu tensiune de umplere este inacceptabilă pentru mai mulți consumatori, de exemplu, surse de lumină și echipamente audio. Mai mult, pulsiunile permise de lumină sunt reglementate în documentele de reglementare de stat și industrie.

Pentru a netezi pulsiunile, utilizați filtre - un condensator montat paralel, un filtru LC, o varietate de filtre P și G ...

Dar cea mai comună și simplă opțiune este un condensator instalat paralel cu sarcina. Dezavantajul său este că pentru a reduce ondularea la o sarcină foarte puternică, va fi necesară instalarea condensatoarelor de capacitate foarte mare - zeci de mii de microfaraduri.

Principiul său de funcționare este că condensatorul se încarcă, tensiunea acestuia atinge amplitudinea, tensiunea de alimentare începe să scadă după punctul de amplitudine maximă, din acel moment încărcarea este alimentată de condensator. Condensatorul se descarcă în funcție de rezistența de încărcare (sau de rezistența sa echivalentă, dacă nu este rezistiv). Cu cât capacitatea este mai mare - cu atât ondularea va fi mai mică, în comparație cu un condensator cu o capacitate mai mică conectată la aceeași sarcină.

În cuvinte simple: cu cât condensatorul se descarcă mai lent, cu atât ondulația este mai mică.

Rata de descărcare a condensatorului depinde de curentul consumat de sarcină. Poate fi determinată de formula constantei de timp:

t = RC

unde R este rezistența la sarcină, iar C este capacitatea condensatorului de netezire.

Astfel, de la o stare complet încărcată la un condensator complet descărcat este descărcat în 3-5 t. Se încarcă la aceeași viteză dacă încărcarea apare printr-un rezistor, deci în cazul nostru nu contează.

Rezultă că pentru a atinge un nivel acceptabil de umplere (este determinat de cerințele încărcării pe sursa de alimentare), este necesară o capacitanță care va fi descărcată de câteva ori mai mult decât t. Deoarece rezistențele majorității încărcărilor sunt relativ mici, este necesară, așadar, o capacitate mare pentru a netezi ondulările la ieșirea din redresor, condensatoare electrolitice, se mai numesc polari sau polarizați.

Vă rugăm să rețineți că confundarea polarității condensatorului electrolitic este extrem de descurajată, deoarece aceasta este plină de defectarea acestuia și chiar de explozie. Condensatoarele moderne sunt protejate de explozie - au o ștampilă pe capacul superior sub formă de cruce, de-a lungul căreia carcasa este pur și simplu fisurată. Dar un condens de fum va ieși din condensator, va fi rău dacă va ajunge în ochii tăi.

Calculul capacității se bazează pe ce tip de coeficient de ondulare trebuie să furnizați. În termeni simpli, coeficientul de umplere arată câtă tensiune este înclinată (pulsând).

Pentru a calcula capacitatea unui condensator de netezire, puteți utiliza formula aproximativă:

C = 3200 * In / Un * Kp,

Unde curentul de încărcare, tensiunea de încărcare, factorul de ondulare Kn.

Pentru majoritatea tipurilor de echipamente, coeficientul de ondulare este luat de 0,01-0,001. În plus, este de dorit să se instaleze condensator ceramic o capacitate cât mai mare posibil pentru filtrarea prin interferențe de înaltă frecvență.

Cum se face o sursă de alimentare do-it-yourself?

Cea mai simplă sursă de curent continuu constă din trei elemente:

1. Transformator;

2. Podul cu diode;

3. condensator.

Dacă trebuie să obțineți o tensiune înaltă și să neglijați izolarea galvanică, puteți exclude transformatorul din listă, atunci veți obține o tensiune constantă de până la 300-310V. Un astfel de circuit este la intrarea surselor de alimentare comutatoare, de exemplu, cum ar fi pe computer. Recent am scris un mare articol despre ei - Cum este o sursă de alimentare a calculatorului.

Aceasta este o sursă de curent continuu nestabilizată cu un condensator de netezire. Tensiunea la ieșirea sa este mai mare decât tensiunea alternativă a înfășurării secundare. Asta înseamnă că dacă aveți un transformator 220/12 (primar pe 220V și secundar pe 12V), atunci la ieșire veți obține o constantă de 15-17V. Această valoare depinde de capacitatea condensatorului de netezire. Acest circuit poate fi utilizat pentru a alimenta orice încărcare, dacă nu este important pentru acesta, atunci tensiunea poate „pluti” atunci când se modifică tensiunea rețelei.

Este important să:

Condensatorul are două caracteristici principale - capacitanța și tensiunea. Ne-am dat seama cum să selectăm capacitatea, dar nu cu selectarea tensiunii. Tensiunea condensatorului trebuie să depășească cel puțin jumătate din tensiunea de amplitudine la ieșirea redresorului. Dacă tensiunea reală pe plăcile condensatorului depășește tensiunea nominală, este posibil să eșueze.

Condensatoarele sovietice vechi au fost realizate cu o marjă bună de tensiune, dar acum toată lumea folosește electroliți ieftini din China, unde, în cel mai bun caz, există o marjă mică, iar în cel mai rău caz, nu pot rezista la tensiunea nominală specificată. Prin urmare, nu economisiți de fiabilitate.

O unitate de alimentare cu energie stabilizată diferă de cea anterioară doar în prezența unui stabilizator de tensiune (sau curent). Cea mai simplă opțiune este utilizarea L78xx sau altele. stabilizatori liniari, cum ar fi Banca internă.

Astfel, puteți obține orice tensiune, singura condiție când utilizați astfel de stabilizatori este ca tensiunea la stabilizator să depășească valoarea stabilizată (de ieșire) cu cel puțin 1,5 V. Luați în considerare ceea ce este scris în fișa tehnică 12V stabilizator L7812:

Tensiunea de intrare nu trebuie să depășească 35V, pentru stabilizatori de la 5 la 12V și 40V pentru stabilizatori la 20-24V.

Tensiunea de intrare trebuie să depășească tensiunea de ieșire cu 2-2,5V.

Ie pentru o sursă de 12 V stabilizată cu un stabilizator din seria L7812, este necesar ca tensiunea redusă să se afle la 14,5-35V, pentru a evita apariția, este o soluție ideală pentru a utiliza un transformator cu o înfășurare secundară la 12V.

Însă curentul de ieșire este destul de modest - doar 1.5A, poate fi amplificat folosind un tranzistor de trecere. Dacă ai Tranzistoare PNP, puteți utiliza această schemă:

Afișează numai conectarea părții stângi a circuitului „stânga” a circuitului cu un transformator și redresor este omisă.

Dacă aveți tranzistoare NPN precum KT803 / KT805 / KT808, acesta va face:

De remarcat că în cel de-al doilea circuit, tensiunea de ieșire va fi mai mică decât tensiunea de stabilizare cu 0,6V - aceasta este o scădere la joncțiunea de bază a emițătorului, am scris mai multe despre acest lucru într-un articol despre tranzistoarele bipolare. Pentru a compensa această cădere, a fost introdusă în circuit o diodă D1.

Este posibil să instalați doi stabilizatori liniari în paralel, dar nu este necesar! Din cauza posibilelor abateri în timpul fabricației, sarcina va fi distribuită inegal și una dintre ele se poate arde din cauza acestui lucru.

Instalați atât tranzistorul cât și stabilizatorul liniar pe calorifer, de preferință pe calorifere diferite. Sunt foarte calde.

Surse de alimentare reglabile

Cea mai simplă sursă de alimentare reglabilă se poate realiza cu un stabilizator liniar reglabil LM317, curentul său este de asemenea de 1,5 A, puteți amplifica circuitul cu un tranzistor de trecere, așa cum este descris mai sus.

Iată o diagramă mai intuitivă pentru asamblarea unei surse de alimentare reglabile.

Pentru a obține mai mult curent, puteți utiliza un stabilizator reglabil mai puternic LM350.

 

În ultimele două circuite, există o indicație de pe care arată prezența tensiunii la ieșirea podului diodei, un întreruptor de 220V, o siguranță de înfășurare primară.

Iată un exemplu de încărcător de baterii reglabil cu regulator de tiristor în înfășurarea primară, în esență aceeași sursă de reglare.

Apropo, curentul de sudare este reglat și de un circuit similar:

Acest articol a fost expus mai devreme: Cum se face un regulator de curent simplu pentru un transformator de sudură

concluzie

Un redresor este utilizat la sursele de alimentare pentru a produce curent continuu dintr-un curent alternativ. Fără participarea lui, nu va fi posibilă alimentarea unei încărcări CC, de exemplu, o bandă LED sau un receptor radio.

De asemenea, utilizat într-o varietate de încărcătoare pentru bateriile auto, există o serie de circuite care utilizează un transformator cu un grup de robinete de la înfășurarea primară, care sunt comutate de un comutator cu cheie și doar o punte de diodă este instalată în înfășurarea secundară. Comutatorul este instalat pe partea de înaltă tensiune, deoarece curentul este de mai multe ori mai scăzut, iar contactele sale nu vor arde în acest sens.

Conform diagramelor din articol, puteți asambla cea mai simplă unitate de alimentare atât pentru lucrul permanent cu un dispozitiv cât și pentru testarea produselor electronice de casă.

Circuitele nu diferă în ceea ce privește eficiența ridicată, dar produc o tensiune stabilizată fără ondulații speciale, ar trebui să verificați capacitatea condensatoarelor și să calculați pentru o sarcină specifică. Sunt perfecte pentru amplificatoare audio cu putere redusă și nu vor crea un fundal suplimentar. O sursă de alimentare reglabilă va fi utilă pentru pasionații de mașini și electricieni pentru a testa releul regulatorului de tensiune al generatorului.

O sursă de alimentare reglabilă este utilizată în toate domeniile electronice, iar dacă este îmbunătățită prin protecție la scurtcircuit sau cu un stabilizator de curent cu doi tranzistori, veți obține o alimentare completă de laborator.