ספקי כוח למכשירים אלקטרוניים - מכשיר ועקרון הפעולה של המעגלים העיקריים

ניתן לחלק מכשירים אלקטרוניים לשתי קבוצות: נייד ונייח. הראשון מהם משתמש במקורות הכוח הראשוניים, שנקראים - סוללות או גלילים גלווניים שיש להם אספקת חשמל.

הוא נזכר מייד בטלפונים ניידים, מצלמות, שלט רחוק והתקנים ניידים רבים אחרים. במקרה זה, מצברים וסוללות נטענות נמצאים מעבר לתחרות, מכיוון שפשוט אין מה להחליף אותם. אי הנוחות היחידה, עלות הניידות היא שמשך התקנים כאלה מוגבל על ידי קיבולת הסוללות, וככלל, הוא קטן. חריג לכלל זה הם אולי שעונים. צריכת האנרגיה שלהם נמוכה מאוד, שמשולבת בשלב התכנון, כך שהשעון יכול להיכנס לסוללה יחידה למשך שנה שלמה, או אפילו יותר.

מכשירים נייחים, ככלל, לקבל אוכל ממקורות משניים. מקורות כאלה לאנרגיה שלהם אינם מייצרים, אלא רק ממירים את הזרם החשמלי לפרמטרים הנדרשים: מתח החשמל של 220 וולט, ספקי הכוח מייצרים מתחים מופחתים הנחוצים לציוד מוליכים למחצה. לעתים קרובות נקראים ספקי כוח כאלה ברשת.

ספקי כוח מסוכנים

הפשוטים ביותר הם ספקי כוח עם קבלים או נגדים מרווים. בלוקים דומים תוארו במגזיני הרדיו בשנות התשעים של המאה הקודמת. היעילות של ספקי כוח כאלה היא קטנה ביותר לא יותר מ 20%, ולכן הם רגילים למכשירי חשמל שהספקם אינו עולה על כמה וואט: אתה יכול להעביר מעגל מיקרו מעגל אחד או שניים.

החיסרון העיקרי של בלוקים כאלה הוא זה הם אינם מבודדים באופן גלווני מהרשת הראשונית, וכתוצאה מכך המעגל כולו - הצרכן נמצא גם הוא תחת פוטנציאל מסוכן. נגיעה באלמנט של מעגל כזה אינה רצויה לחלוטין ואף מסוכנת. לכן הקמת מבנים כאלה מבוצעת באמצעות שנאי בידוד המתוארים במאמר "איך להכין שנאי בטיחות".

אבל אפילו עם התאמה כזו, סכימות אלה עדיין נשארות מסוכנות, לכן אין להמליץ ​​עליהן לשימוש. אם בכל זאת לא ניתן להימנע מתכנית כזו (מה הטעם ליצור מקור נפרד לשלטון ממסר תמונותשתלוי גבוה על פוסט?), אפשר רק לקוות לרמת הדיוק והאוריינות של המשתמש.

בלוקים בטוחים עם קבל ריק

מעגל אספקת החשמל עם קבלים מרווים ובידוד גלווני מהרשת מתואר במאמר "תרמוסטט לריתוך פלסטיק" ומוצג באיור 1. מחבר התוכנית V. Kuznetsov.

איור 1. מעגל אספקת החשמל עם קבל ריק, ובידוד גלווני מהרשת

התוכנית מתוארת בפירוט במאמר הנ"ל, חזרה על עצמה פעמים רבות (יותר מתריסר פעמים) והראתה תוצאות מצוינות. לכן, כאן נציין רק את עיקרי הדברים. מתח החשמל דרך הקבל המרווה C1 מתוקן על ידי הגשר VD1 ומתייצב ב 24 וולט על ידי המייצב בטרנזיסטור VT3. ממייצב זה מחולל גנרטור המיוצר על טרנזיסטורים VT1, VT2. שנאי "הכוח" Tr2 מיוצר על טבעת פריט בקוטר 20 מ"מ.

שנאי כזה בתדר של 40 ... 50 קילו הרץ יכול לתת עומס של עד 7 וואט, וזה מספיק בכדי להניע את המעגל המתואר במאמר. מתחי היציאה מיוצבים על ידי המייצבים הפרמטריים הפשוטים ביותר על דיודות זנר VD5, VD6. בשל נוכחותו של שנאי בידוד Tr2, העומס המסופק מבודד בצורה גלוונית מהרשת, מה שמבטיח בטיחות חשמלית של המעגל.

דמיין איך היה נראה צמד תרמיתחת פוטנציאל רשת! אך יש לציין כי כל מה שמוצג בתרשים מימין ליבה של השנאי Tr2 נמצא תחת פוטנציאל הרשת, ומחייב טיפול זהיר וזהיר. תרשים נוסף של ספק כוח בטוח עם קבל מרווה מוצג באיור 2.

איור 2. תרשים של ספק כוח בטוח עם קבל מרווה

הפיתול העיקרי של השנאי של ספקי כוח בגודל קטן מכיל כמה (ארבעה ... שבע) אלף סיבובים של חוט דק במיוחד, - 0.05 ... 0.06 מ"מ. כדי לא להתפתל מתפתל כזה, מוצע להשתמש בקבל מרווה על מנת להפחית את המתח על הפיתול העיקרי ל 30 ... 40V. במקרה זה, הפיתול העיקרי מכיל לא יותר מ- 600 ... 700 סיבובים של חוט עבה מספיק (0.1 ... 0.15 מ"מ). הפיתול המשני מחושב כרגיל עבור המתח הנדרש.

את השנאי ניתן לפצע במעגל המגנטי Ш12 * 15 מרמקול המנויים. ליתר דיוק, ניתן לבחור את ערך המתח באמצעות הקבל C1. באמצעות שנאי, תפוקת אספקת החשמל מבודדת בצורה גלוונית מהרשת. כוחו של ספק כוח כזה הספיק בכדי להפעיל גנרטור פשוט (שישה או שבעה שבבים מסדרת K561) לצורך הגדרת טלוויזיות. מתח אספקת החשמל היה 9 V. פרטי המכשיר והקמת אספקת חשמל זו ניתן למצוא בכתב העת "רדיו" מס '12_98.

ספקי כוח של ציוד מודרני

לרוב יש ציוד מתוצרת תעשייתית מודרנית, כגון מחשבים, מרכזי מוזיקה, טלוויזיות החלפת ספקי כוח.

הרעיון המרכזי של מקורות כאלה הוא כדלקמן. מתח הרשת המתוקן מומר על ידי מהפך לתדר לסירוגין של כמה עשרות, ולפעמים מאות קילוהרץ. בתדרים כאלה מתקבלים שנאים בגדלים קטנים מאוד, מה שיכול להפחית באופן משמעותי את גודל ומשקל אספקת החשמל.

לאחר השנאי, מתח הדופק מתוקן ומוחלק על ידי פילטרים שגודלם בגלל התדר הגבוה הוא קטן גם בהשוואה לאספקת החשמל המסורתית הפועלת בתדר החשמל. ייצוב מתח היציאה מתבצע במעגל הראשי באמצעות אפנון רוחב דופק - PWM, המסייע גם להגדיל את היעילות ולהפחית את גודל אספקת החשמל.

לפני זמן לא רב, האמינו כי החלפת ספקי כוח מצדיקים את עצמם רק מתחילים בהספק של לפחות 100 וואט. במקרה זה, הכוח הספציפי נחשב לקריטריון העיקרי, כלומר הספק לכל 1 סנטימטר מעוקב של נפח אספקת החשמל. כאשר כוחו של המקור הפועם הוא מתחת ל 100 וואט, ההספק הספציפי של המקור הפועם היה נמוך מזה של ספק כוח קונבנציונאלי. במילים פשוטות, הממדים של מקור פועם עשויים להתברר כגדולים מזה של שנאי קונבנציונאלי.

אבל הטכנולוגיה לא עומדת בשקט, הבסיס האלמנטרי של האלקטרוניקה מתפתח מהר מאוד. התעשייה המודרנית שולטה בייצור מקורות פועמים בהספק של כמה וואט בודדים, מספיק לזכור לפחות מטענים עבור טלפונים סלולריים וסוללות "אצבעות".

כבר קל לראות כאן שהעוצמה הספציפית של מקורות כאלה גבוהה יותר מכוח "מטענים" דומים (לאחרונה היו כאלה) עם שנאי רשת. ככה דברים טובים בייצור התעשייתי: חיסכון אדיר מושג על חוט מפותל בלבד, ברזל שנאי ומארזים זעירים.

בתנאים של יצירתיות טכנית חובבנית לייצור עיצוב בעותק יחיד מתאים למדי אספקת חשמל מסורתית עם שנאי חשמל. אם כי מדי פעם צריך לחפש פתרונות לא סטנדרטיים לבעיית החשמל, למשל בעת תיקון ציוד.

החלפת ספק כוח משנאי אלקטרוני

להלן דוגמא מעשית טובה. במיקסר הקול המיובא מסיבה כלשהי, הניתוק העיקרי של שנאי הכוח התנתק, שבוצע על גבי מעגל מגנטי טבעתי.

ההספק של שנאי זה היה בערך 20 וואט, מה שהביא למחשבות עצובות שמספר הסיבובים של הסלילה הראשונית הוא ככל הנראה לא אלף סיבובים (ככל שגודל השנאי קטן יותר, כך גדל מספר הסיבובים לכל וולט אחד והחוט דק יותר). והרצת ידנית מחדש על הטבעת ... אבל זה לא היה העיקר: גובה שנאי הטבעת היה כה קטן עד שלא נראה אפשרי להחליפו באחד, בצורת ש 'מוכנה, מידות המקרה לא אפשרו זאת.

השימוש בשנאי אלקטרוני איפשר לפתור את הבעיה, עם זאת, נדרש עידון כלשהו, ​​המתואר במאמר "איך להכין ספק כוח משנאי אלקטרוני?". משמעות השינויים היא זו שנאי אלקטרוני הוא נועד לעבוד עם מנורות ליבון המחוברות אליו כל הזמן, כלומר, השנאי מתחיל תחת עומס. אם אין עומס, המעגל אינו מתחיל. אותה השפעה נצפתה בעומס קל.

תאר לעצמך שהעומס הוא מגבר חזק של תדר הקול: ברגע שהצליל נעצר, - השהה, כך שאספקת החשמל נכבה ולא התחילה יותר. להלן השכלול של השנאי האלקטרוני ומסתכם בכך שספק הכוח המבוסס עליו נדלק ועובד גם ללא עומס.

שנאי אלקטרוני זה בדיוק המקרה שבו ייצור של קו פועם מפושט עד גבול: הכל כבר נעשה, החלקים כולם במקום, השנאים כולם נגמלים, והמחיר פשוט מגוחך. פשוט עשה זאת בעצמך בערכה! גם במקרה של ניסוי לא מוצלח, השלכה לא תהיה חבל. אם אתה קונה חלקים בחנויות, זה יהיה יקר בהרבה. לכן, בבית קל יותר לייצר אספקת חשמל שנאי קונבנציונאלי.

מתאמי רשת מסין

במקרה בו כוח העומס קטן, מתאם רשת מתוצרת סין עשוי בהחלט להציל את המצב. זהו בלוק ידוע שנעשה בצורה של תקע רשת גדול עם זנב המסתיים במחבר, אשר מכונה משום מה "שקע". בתוך התקע יש שנאי רשת בהספק לא יותר מ- 5 ... 7 וואט, גשר מיישר וקבל החלקה.

בחלק מהבלוקים יש מתג שקופיות המאפשר לשנות את צעד היציאה צעד צעד בתוך 5 ... 15V. מתח היציאה המצוין על המתג מתאים לפעולה תחת עומס. לדוגמה, אם מצוין 12 וולט, ניתן להשתמש כמעט 18 וולט ללא עומס. רק הקבל נטען לערך המשרעת. אבל תחת עומס, בכל אופן, יהיה 12 וולט, שתואם את הערך של הערך האפקטיבי של מתח המתחלף.

העיצוב של מתאמים כאלה מפושט עד הסוף: הסינים אפילו לא טרחו להתקין נתיך. באופן כללי, זה לא יותר מדי כאן. הפיתול העיקרי מפותל עם חוט כה דק שהוא כשלעצמו נתיך טוב. אם התפתל העיקרי שורף, נשאר לזרוק מתאם זה ולקנות מתאם חדש.

מחירם של מתאמים כאלה נמוך לתיקונם. החיסכון המתפתל במתאמים אלה בולט מאוד. ספקי כוח כאלה מחוממים באופן ניכר אפילו במצב סרק, ללא עומס.

המאמר הבא יסביר כיצד תוכלו ליצור באופן עצמאי ספק כוח פשוט ואמין למעבדה הביתית שלכם.

בוריס אלאדישקין 

המשך המאמר: ספקי כוח ביתיים במעבדה

Comments

[#1 ואדים]

איור 1. תרשים של יחידת אספקת חשמל עם קבל מרווה ובידוד גלווני מהרשת.

טקסט אחרי התמונה: "אך יש לציין כי כל מה שמוצג בתרשים מימין ליבה של השנאי Tr2 נמצא תחת פוטנציאל הרשת, ומחייב טיפול זהיר וזהיר."

בוריס אלאדישקין היקר, שתי פסקאות אלה סותרות זו את זו. כל מה שמוצג בתרשים מימין ליבה של שנאי Tr2 אינו נמצא תחת פוטנציאל הרשת.

מנהלי הפורום זקוקים למעין ביקורת עמיתים לפני פרסום אופוסים כאלה, אחרת זו זבל.

[#2 בוריס אלאדישקין]

כן, אני מסכים, משום מה ערבבתי שמאל וימין, ובכן, מסתבר שזה "חציר - קש"! כמובן שתחת הפוטנציאל של הרשת נמצא הכל משמאל לשנאי TP2.

[#3]

ובכן, לא כל כך קשה להבין שהם התכוונו למעגלים הקשורים לסיבוב הראשוני של השנאי.