Stabiliserade nätaggregat

All elektronisk utrustning drivs av likströmskällor. För mobil utrustning används vanligtvis batterier eller galvaniska batterier. Nu finns det gott om sådan utrustning i händerna och fickorna: det är mobiltelefoner, kameror, surfplattor, olika mätinstrument och mycket mer.

Stationär elektronik - tv-apparater, datorer, musikcenter etc. drivs av växelström med hjälp av strömförsörjning. Här kan du inte i något fall klara dig utan batterier eller små batterier.

Elektroniska enheter är ofta inte fristående och fungerar på egen hand. Först och främst är det inbyggda elektroniska enheter, till exempel en styrenhet för en tvättmaskin eller mikrovågsugn. Men även i detta fall har de elektroniska enheterna sina egna strömförsörjning, oftast till och med stabiliserad, och till och med med skydd, vilket gör att du kan skydda både själva strömförsörjningen och lasten, dvs. ansluten styrenhet.

I de mönster som har utvecklats av amatörradioamatörerna finns det alltid en strömförsörjning, såvida denna design naturligtvis inte kommer till slutet och inte överges halvvägs. Tyvärr händer detta ganska ofta. Men i allmänhet består konstruktionen av en krets av flera steg.

Bland dem är utvecklingen av ett kretsschema, liksom montering och felsökning av det på en brödskiva. Och först efter att ha erhållit de erforderliga resultaten på brödskivan börjar de utveckla en kapitalstruktur. Det är när de utvecklar kretskort, ett hus och en strömförsörjning.

I processen med experiment på brödskivan, den så kallade laboratoriekraftförsörjningar. Samma enhet måste användas för idrifttagande av en mängd olika mönster, så den bör ha stora kapaciteter.

Som regel är detta en enhet med reglering av utspänningen och som ger tillräcklig ström. Ibland producerar strömförsörjningen flera spänningar, sådana enheter kallas flerkanal. Ett exempel är en konventionell datorströmförsörjning eller en bipolär källa för en kraftfull UMZCH.

När strömförsörjningen är konstruerad för en fast spänning, till exempel 5V, är det inte dåligt att skydda mot överskridande utgångsspänning: om utgångsstabilisatortransistorn bryter igenom kan kretsen som drivs av den drabbas.

Även om ett sådant skydd inte är särskilt komplicerat, finns det bara några få detaljer, av någon anledning tillverkas det inte i industriella kretsar, och det finns bara i amatörradiodesign, och även då inte i dem alla. Men ändå finns det sådana skyddsplaner.

Om du tittar noga på konsumentenheter kommer du att märka att alla elektroniska enheter drivs av spänningar från standardområdet. Detta är först och främst 5, 9, 12, 15, 24V. Baserat på dessa värden produceras ett antal integrerade stabilisatorer med fasta spänningar.

I utseende liknar dessa stabilisatorer en konventionell transistor i ett TO-220-paket (liknande KT819) eller i ett D-PAK-paket för ytmontering. Utgångsspänningen är 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24V. Dessa spänningar återspeglas direkt i markeringen av de stabilisatorer som appliceras på enhetens kropp. Det kan se ut så här: MC78XX eller LM78XX.

Databladen säger att det här är tre-utgångsstabilisatorer med en fast spänning, som visas i figur 1.

Figur 1

Omkopplingskretsen är extremt enkel: endast tre ben loddes och fick en stabilisator med den erforderliga spänningen och utgångsströmmen från 1 ... 2A. Beroende på den specifika stabilisatorn varierar strömmarna, vilket bör noteras i dokumentationen.Dessutom har integrerade stabilisatorer inbyggt överhettningsskydd och strömskydd.

De två första bokstäverna indikerar tillverkarens företag, och den andra XXen ersätts av siffror som visar stabiliseringsspänningen, ibland ersätts de två första bokstäverna med en ... tre eller inte alls. Till exempel betecknar MC7805 en 5V fastspänningsstabilisator, medan MC7812 är densamma, men med en 12V utspänning.

Förutom stabilisatorer med fasta spänningar i den integrerade versionen finns det justerbara stabilisatorer, till exempel LT317A, vars typiska omkopplingskrets visas i figur 2. Gränserna för spänningsreglering anges också där.

Figur 2. Typisk omkopplingskrets för en justerbar stabilisatorLT317A

Ibland finns det helt enkelt ingen justerbar stabilisator till hands, hur löser du problemet, är det möjligt att göra utan det? Tja, du behöver en spänning på 7,5 V och det är det! Det visar sig att en regulator med fast spänning lätt kan justeras. En liknande omkopplingskrets visas i figur 3.

Figur 3

Justeringsområdet startar i detta fall från den anbringade stabilisatorns fasta spänning och begränsas endast av ingångsspänningens storlek, naturligtvis minus minsta spänningsfall över stabilisatorns reglerande transistor.

Om du inte behöver justera spänningen utan bara i stället för 5V måste du till exempel få 10, ta helt enkelt bort transistorn VT1 och allt som är kopplat till den och istället slå på zenerdioden med en stabiliseringsspänning på 5V. Naturligtvis är zenerdioden påslagen i en icke ledande riktning: anoden är ansluten till den negativa kraftbussen och katoden är ansluten till stabilisatorterminalen 8 (2).

Nummeringen av slutsatserna från det trebenade fallet som visas i fig 3 är anmärkningsvärt, nämligen: 17, 8, 2! Var det kom ifrån, som uppfann det, är oklart. Kanske är detta återigen maskinernas bearbetningar, så att deras inte skulle ha gissat! Men en sådan utspänning används, och man måste ta itu med den.

Efter att integrerade stabilisatorer har beaktats är det möjligt att fortsätta till tillverkningen av kraftförsörjning baserade på dem. För att göra detta behöver du bara hitta en lämplig transformator, komplettera den med en diodbrygga med en elektrolytisk kondensator och montera allt i ett lämpligt fall.

Laboratoriekraftförsörjning

Börja utveckla en laboratoriekraftförsörjning, bör du bestämma om dess elementära bas, eller helt enkelt, vad vi kommer att göra av det från. Det enklaste sättet är att montera den önskade enheten på ett LT317A-chip eller dess inhemska analoga KR142EN12A (B) - justerbara spänningsstabilisatorer.

Låt oss gå tillbaka till figur 2. Det indikerar att spänningsinställningsområdet är 1,25 ... 25V. Det maximala tillåtna värdet för denna parameter är upp till 1,25 ... 37V, med en ingångsspänning på 45V. Detta är den högsta tillåtna spänningen, så det är bättre att begränsa dig till ett 25 volt regleringsområde.

Det är bättre att inte jaga den maximala strömmen (1,5A), så vi kommer att fortsätta från beräkningen med minst en ampere, vilket är exakt 75%. När allt kommer omkring ska säkerhetsmarginalen alltid vara. Därför behöver du för en sådan strömförsörjning likriktar med en spänning på minst 30 ... 33V och en ström på upp till 1A.

Clikriktarkretsen visas i figur 4. Om strömförbrukningen är mer än en ampere bör stabilisatorn kompletteras med externa kraftfulla transistorer. Men detta är ett annat schema.

Bild 4. Likriktarkrets

Beräkning av likriktare och transformator

Först och främst bör likriktad bryggdioder väljas, deras likström bör också vara minst 1A, och det är bättre om minst 2A eller mer. Här är dioder 1N5408 med en likström på 3A och en backspänning på 1000V ganska lämpliga. Inhemska KD226-dioder med valfritt bokstavsindex är också lämpliga.

Den elektrolytiska kondensatorn för filtret kan också enkelt väljas med hjälp av praktiska rekommendationer: för varje ampere i utgångsströmmen, tusen mikrofarader. Om vi ​​planerar en ström på högst 1A, är en kondensator med en kapacitet av 1000μF lämplig.Elektrolytiska kondensatorer, till skillnad från keramiska, tolererar inte höga spänningar, därför anges deras arbetsspänning, som borde vara högre än den verkliga spänningen i denna krets, alltid i kretsarna.

För den konstruerade strömförsörjningen behövs en kondensator på 1000μF * 50V. Ingenting dåligt kommer att hända om kondensatorn inte är 1000, men 1500 ... 2000μF. Själva likriktaren är redan utformad. Som de säger är saken nu liten: det återstår att beräkna transformatorn.

Först och främst bör du bestämma transformatorns kraft. Detta görs med hänsyn till lastkraften. Om stabilisatorns utgångsström är 1A, och stabilisatorns ingångsspänning är 32V, är den effekt som förbrukas från transformatorns sekundära lindning P = U * I = 32 * 1 = 32W.

Vilken transformator krävs med en sådan sekundär kretseffekt? Det beror på transformatorns effektivitet, desto större totaleffekt, desto högre effektivitet. Transformatorjärnets kvalitet och design påverkar också denna parameter. Tabellen som visas i figur 5 hjälper dig att fastställa denna fråga ungefär.

Figur 5

För att ta reda på transformatorns totala kraft måste kraften i den sekundära lindningen delas med transformatorns effektivitet. Anta att vi har till vårt förfogande en konventionell transformator med ett W-format järn, som anges i tabellen som "pansarstämplade". Den uppskattade effekten för den konstruerade krafttillförseln är 32W, sedan är transformatorns effekt 32 / 0,8 = 40W.

Som skrivits precis ovan, för den utvecklade strömförsörjningen kräver en konstant spänning på 30 ... 33V. Därefter kommer spänningen för den sekundära lindningen av transformatorn att vara 33 / 1.41 = 23.404V.

Detta gör att du kan välja en standardtransformator med en spänning på sekundärlindningen vid tomgång 24V.

För att inte komplicera beräkningarna beaktas inte spänningsfallet över bryggdioderna och sekundärlindningens sekundära motstånd. Det räcker med att säga att vid en ström av 1A tas diametern på sekundärtråden vanligtvis minst 0,6 mm.

En sådan transformator kan väljas från de enhetliga transformatorerna i CCI-serien. Transformatorns kraft kan vara mer än 40W, detta förbättrar bara tillförlitligheten hos strömförsörjningen, även om den ökar sin vikt något. Om transformatorn CCI inte kunde köpas, kan du helt enkelt spola tillbaka den sekundära lindningen av transformatorn med lämplig effekt.

Om en bipolär justerbar strömförsörjning krävs, kan den monteras enligt kretsen som visas i figur 6. För detta kommer en negativ spänningsregulator KR142EN18A eller LM337 att behövas. Kretsen för dess inkludering är mycket lik KR142EN12A.

Bild 6. Diagram över en bipolär reglerad strömförsörjning

Det är uppenbart att en bipolär likriktare behövs för att driva en sådan stabilisator. Detta görs lättast på en transformator med en mittpunkt och en diodbro, som visas i figur 7.

Bild 7. Diagram över en bipolär likriktare

Strömförsörjningens utformning är godtycklig. Likriktaren själv och stabilisatorkortet kan monteras på separata kort eller på ett. Mikrokretsar bör installeras på radiatorer med en yta på minst 100 kvadratcentimeter. Om du vill minska storleken på radiatorerna kan du använda tvingad kylning med hjälp av små datorkylare, av vilka det finns gott om nu.

En något förbättrad stabilisatoromkopplingskrets visas i figur 8.

Figur 8 Typisk kopplingskrets KR142EN12A

Skyddsdioderna VD1, VD2 typ 1N4007 är utformade för att skydda mikrokretsen från nedbrytning i det fall utspänningen överskrider ingångsspänningen. Denna situation kan hända när du stänger av chipet. Därför bör kapacitansen för den elektrolytiska kondensatorn C2 inte vara större än kapacitansen för den elektrolytiska kondensatorn vid utgången från diodbron.

Cadj-kondensatorn som är ansluten till styrterminalen minskar avsevärt krusningen vid stabilisatorns utgång. Dess kapacitet är vanligtvis flera tiotals mikrofarader.

Vid utformningen av strömförsörjningen är det önskvärt att tillhandahålla en inbyggd voltmeter och ammeter, helst elektronisk, som säljs i onlinebutiker. Det är bara de priser de biter, så till en början är det bättre att göra utan dem och ställa in önskad spänning med en multimeter.

Boris Aladyshkin