Напајање кућним лабораторијима

Погледајте први део чланка овде: Напајање за електронске уређаје

У погледу свега што је горе речено, чини се, најразумније и најмање скупо производња напајања трансформатора. Погодан готов трансформатор за напајање полуводичких конструкција може се изабрати између старих магнетофона, телевизијских телевизора, тропрограмског звучника и друге застареле опреме. Готови мрежни трансформатори продају се на радио маркетима и у мрежним продавницама. Увек можете пронаћи праву опцију.

Споља, трансформатор је језгро у облику слова В, израђено од листова специјалног трансформаторског челика. На језгри је пластични или картонски оквир на коме се налазе намотаји. Плоче су обично лакиране тако да не постоји електрични контакт између њих. На тај начин се боре против вртложне струје или Фоуцаултове струје. Ове струје само загреју језгро, то је само губитак.

У исте сврхе, трансформаторско гвожђе је направљено од великих кристала, који су такође изоловани један од другог оксидним филмовима. На жељезном трансформатору веома великих величина, ови кристали су видљиви голим оком. Ако се такво гвожђе сече кровним маказама, тада рез подсећа на металну сечиву ножеве, садржи мале клинчиће.

Трансформатор у напајању одједном обавља двије функције. Прво, ово је смањење мрежног напона на жељени ниво. Друго, омогућава галванску изолацију од мреже: примарни и секундарни намоти нису међусобно повезани, електрични отпор је идеално бесконачан. Спајање примарног и секундарног намотаја врши се преко наизменичног магнетног поља језгре створеног примарним намотом.

Поједностављени дизајн трансформатора

Приликом куповине или само-намотавања трансформатора требало би да се водите следећим параметрима који су изражени са само четири формуле.

Први од њих се може назвати законом трансформације.

У1 / У2 = н1 / н2 (1),

Једноставан пример. Пошто је ово само мрежни трансформатор, напон на примарном намоту ће увек бити 220В. Претпоставимо да примарни намот садржи 220 окретаја, а секундарни 22 завоја. Ово је прилично велики трансформатор, па има неколико окретаја по једном волту.

Ако се на примарни намот примени напон од 220 В, тада ће секундарни намот произвести 22В, што у потпуности одговара коефицијенту трансформације н1 / н2, што је у нашем примеру 10. Претпоставимо да је у секундарно навијање укључено оптерећење које троши тачно 1А струје. Тада ће примарна струја бити 0,1А, јер су струје у обрнутом омјеру.

Снага коју намотавају намотаји: за секундарне 22В * 1А = 22В, а за примарне 220В * 0,1А = 22В. Ово израчунавање показује да су снага примарног и секундарног намотаја једнака. Ако постоји неколико секундарних намотаја, тада би требало да додате, када рачунате њихову снагу, то ће бити снага примарног намотаја.

Из исте формуле произилази да је врло једноставно одредити број окретаја по волти: довољно је намотати испитно навијање, на примјер, 10 окретаја, измјерити напон на њему, подијелити резултат с 10. Број окретаја по волти пуно ће вам помоћи када требате намотати навијање напетост. Треба напоменути да се намотаји морају намотавати са одређеном маргином, узимајући у обзир напон "прогиб" на самим намотима и на регулационим елементима стабилизатора. Ако минимални напон захтева 12 В, онда се намотај може оценити на 17 ... 18В. Исто правило треба поштовати и приликом куповине готовог трансформатора.

Укупна снага трансформатора израчунава се као збир снаге свих секундарних намотаја, као што је горе описано. На основу овог израчуна можете одабрати одговарајуће језгро, тачније његово подручје. Формула за избор језгре:.

Овде је С површина језгре у квадратним центиметрима, а П укупна снага оптерећења у ватима. За језгро у облику слова В подручје је пресјека централног штапа на коме су намотаји, а за тороидни пресјек тораса. На основу израчунатог подручја језгре можете одабрати одговарајуће жељезо трансформатора.

Израчунана вредност треба заокружити на најближу већу стандардну вредност. Све остале израчунате вредности у процесу израчуна такође су заокружене. Ако, претпоставимо, снага је 37,5 вата, тада је заокружена на 40 вата.

Након што је подручје језгре постало познато, може се израчунати број завоја у примарном намоту. Ово је трећа формула израчуна.

Овде је н1 број окретаја примарног намотаја, У1 - 220В - напон примарног намота, С је површина језгре у квадратним центиметрима. Емпиријски коефицијент 50, који може варирати у одређеним границама, заслужује посебну пажњу.

Ако је потребно да трансформатор не уђе у засићење, не створи непотребне електромагнетне интерференције (нарочито релевантно за опрему за репродукцију звука), овај коефицијент може се повећати на 60. У том случају ће се повећати број окретаја у намотима, олакшати начин рада трансформатора, језгра више неће моћи да уђе у засићењу. Главна ствар је да се сви намотаји уклопе.

Након што се одреди снага трансформатора, израчунавају се завоји и струје у намотима, време је да се утврди попречни пресек жице намотаја. Претпоставља се да су намотаји намотани бакарном жицом. Овај израчун ће вам помоћи да испуните формулу:

Овде је ди мм, Ии А, пречник жице и струја и-тог намотаја. Израчунати пречник жице такође треба заокружити на најближу већу стандардну вредност.

То је заправо читав поједностављени прорачун мрежног трансформатора, за практичне сврхе чак и сасвим довољан. Међутим, треба имати на уму да овај израчун вриједи само за мрежне трансформаторе који раде на фреквенцији од 50 Хз. За трансформаторе направљене на феритним језграма и који раде на високој фреквенцији, прорачун се врши употребом потпуно различитих формула, осим можда коефицијента трансформације према формули 1.

Након што је трансформатор дизајниран, намотан или само купио одговарајућу величину, можете почети са производом напајања, без којег ниједан круг не може.

Нестабилисани извори напајања

Најједноставнији круг су нестабилизовани извори напајања. Користе се прилично често у разним изведбама, што поједностављује круг без утицаја на његову функционалност. На пример, моћан аудио појачала најчешће се напајају из нестабилизираног извора, јер је готово немогуће на ухо приметити да се напон напајања променио за 2 ... 3 волта. Такођер нема разлике на којем напону ће релеј радити: само ако би радио, и убудуће неће изгорјети.

Нестабилисана напајања су једноставна, склоп је приказан на слици 1.

Исправљачки мост с диодама повезан је с секундарним намотом трансформатора. Иако постоји много кругова исправљача, круг моста је најчешћи. На излазу из моста добија се пулсирајући напон са удвострученом фреквенцијом мреже, што је типично за све кругове полу-таласних исправљача (слика 2, кривуља 1).

Наравно, такав напон пукотине није погодан за напајање транзисторских кола: замислите како ће појачало ровити с таквом снагом! Да би се подешавање ваљка изгладило на прихватљиву вредност, на излазу исправљача инсталирани су филтри (слика 2, кривуља 2).У најједноставнијем случају, то може бити једноставно електролитички кондензатор великог капацитета. Претходно је приказано на слици 2.

Прорачун капацитивности овог кондензатора је прилично компликован, па је могуће препоручити вредности тестиране у пракси: за сваки ампер струје у оптерећењу потребан је кондензатор капацитета 1000 ... 2000 μФ. Нижа вредност капацитивности важи за случај када се предлаже употреба стабилизатора напона после исправљачког моста.

Како се капацитет кондензатора повећава, ваљак (слика 2, кривуља 2) ће се смањивати, али уопште неће нестати. Ако је мрешљање неприхватљиво, потребно је увести струјни стабилизатор напона у круг напајања.

Биполарно напајање

У случају када је извору потребан да добије биполарни напон, круг ће се морати мало изменити. Мост ће остати исти, али секундарно навијање трансформатора требало би да има средину. Кондензатори за изглађивање већ ће бити две, свака за свој поларитет. Таква шема приказана је на слици 3.

Спајање секундарних намотаја мора бити серијски - консонантно - почетак намотаја ИИИ повезан је са крајем намотаја ИИ. Точке по правилу означавају почетак намотаја. Ако су индустријски трансформатор и сви излази нумерирани, тада се можете придржавати овог правила: сви непарни бројеви терминала су почетак намотаја, па чак и крајеви. То јест, са серијском везом, потребно је повезати парни излаз једног намотаја с непарним излазом другог. Наравно, ни у којем случају не можете кратки спој налаза једног намотаја, на пример 1 и 2.

Стабилизовано напајање

Али врло често су неопходни стабилизатори напона. Најједноставније је параметрични стабилизаторкоја садржи само три дела. Након зенер диоде поставља се електролитички кондензатор, чија је сврха изглађивање заосталих пулсација. Његов склоп је приказан на слици 4.

Генерално, овај кондензатор је инсталиран чак и на излазу интегрисани стабилизатори напона типа ЛМ78КСКС. То захтевају чак и техничке спецификације (Дата Схеет) за стабилизаторе микро круга.

Параметријски стабилизатор може да обезбеди до неколико миљама струје у оптерећењу, у овом случају око двадесет. У електронским круговима уређаја такав се стабилизатор користи прилично често. Коефицијент стабилизације (однос промене улазног напона у %% према промени излаза, такође у %%) таквих стабилизатора, по правилу, није већи од 2.

Ако се допуњује параметарски стабилизатор емитер сљедбеник, са само једним транзистором, као што је приказано на слици 5, могућности параметријског стабилизатора постат ће много веће. Коефицијент стабилизације таквих шема достиже вредност од 70.

Помоћу параметара наведених на дијаграму и струје оптерећења 1А, на транзистору ће се распршити довољна снага. Таква снага се израчунава на следећи начин: разлика напона између колектора и емитора множи се са струјом оптерећења. У овом случају, то је струја колектора. (12В - 5В) * 1А = 7В. Са таквом снагом транзистор ће морати да се постави на радијатор.

Снага дата оптерећењу биће само 5В * 1А = 5В. Бројеви приказани на слици 5 сасвим су довољни за такво израчунавање. Дакле, ефикасност напајања са таквим стабилизатором са улазним напоном од 12 В износи само око 40%. Да бисте га мало повећали, можете да смањите улазни напон, али не мањи од 8 В, иначе ће стабилизатор престати да ради.

Да бисте саставили стабилизатор напона негативне поларности, довољно је да у разматраном кругу замените транзистор проводљивости н-п-н проводљивошћу п-н-п, промените поларитет зенер диоде и улазни напон. Али, такве шеме су већ постале анахронизам, тренутно се не користе, замењене су интегрисаним регулаторима напона.

Чинило се да је довољно да се комплетирани круг доврши у интегрисаној верзији и све би било у реду. Али програмери нису почели да понављају неефикасну шему, његова ефикасност је премала, а стабилизација мала. Да би се повећао коефицијент стабилизације, уведене су негативне повратне информације у савремене интегралне стабилизаторе.

Такви стабилизатори развијени су на опћим наменским појачалима, док дизајнер кола и програмер Р. Видлар није предложио да се овај оп-амп интегрише у стабилизатор. Први стабилизатор ове врсте био је легендарни УА723, који је захтевао одређени број додатних делова приликом уградње.

Савременија верзија интегралних стабилизатора је ЛМ78КСКС серије стабилизатори за напон позитивне поларности и ЛМ79КСКС за негативни. У овом обележавању 78, ово је заправо назив стабилизатора микро-склопа, слова ЛМ испред бројева могу бити различита, у зависности од произвођача. Уместо слова КСКС умећу се бројеви који показују напон стабилизације у волтима: 05, 08, 12, 15, итд. Поред стабилизације напона, микро-склопови имају заштиту од кратког споја у оптерећењу и топлотну заштиту. Управо оно што је потребно за стварање једноставног и поузданог напајања у лабораторији.

Домаћа електронска индустрија производи такве стабилизаторе под марком КР142ЕНКСКС. Али ознаке су код нас увек шифроване, тако да се напон стабилизације може одредити само референцама или памтити као песме у школи. Сви ови стабилизатори имају фиксну вредност излазног напона. Типични дијаграм ожичења за стабилизаторе серије 78КСКС приказан је на слици 6.

Међутим, они се такође могу користити за стварање регулисаних извора. Пример је дијаграм приказан на слици 7.

Слабост круга може се сматрати да се регулација не врши од нуле, већ од 5 волти, тј. од микроциркуле за стабилизацију напона. Није јасно зашто су водичи стабилизатора означени као 17, 8, 2, а заправо их има само три!

А на слици 9 приказано је како да се састави подесиво напајање на основу оригиналног буржоаског ЛМ317, који се може користити као лабораторијски.

Ако је потребан биполарни регулирани извор, најлакше је саставити два идентична стабилизатора у једном кућишту и хранити их из различитих намотаја трансформатора. Истовремено, излажите излаз сваког стабилизатора на предњу плочу уређаја са засебним прикључцима. Могуће је једноставно пребацивање напона помоћу жичних скакача.

Борис Аладисхкин