ספקי כוח מיוצבים

כל הציוד האלקטרוני מופעל על ידי מקורות זרם ישר. עבור ציוד נייד משתמשים בדרך כלל בסוללות או בסוללות גלווניות. כעת יש הרבה ציוד כזה בידיים ובכיסים: מדובר בטלפונים ניידים, מצלמות, מחשבי לוח, מכשירי מדידה שונים ועוד ועוד.

אלקטרוניקה נייחת - טלוויזיות, מחשבים, מרכזי מוזיקה וכו '. מופעל על ידי AC באמצעות ספקי כוח. כאן, בשום מקרה לא תוכלו להסתדר ללא סוללות או סוללות קטנות.

מכשירים אלקטרוניים לרוב אינם עצמאיים ועובדים בעצמם. ראשית כל, מדובר ביחידות אלקטרוניות מובנות, למשל יחידת בקרה למכונת כביסה או מיקרוגל. אבל גם במקרה זה, ליחידות האלקטרוניות יש משלהן ספקי כוח, לרוב אפילו מיוצב, ואפילו עם הגנה, המאפשרת לך להגן גם על ספק הכוח עצמו וגם על העומס, כלומר יחידת בקרה מחוברת.

בעיצובים שפותחו על ידי חובבי הרדיו החובבים, יש תמיד אספקת חשמל, אלא אם כן, כמובן, עיצוב זה מובא לסופו ולא ננטש באמצע הדרך. למרבה הצער, זה קורה לעתים קרובות למדי. אך במקרה הכללי, בניית מעגל מורכבת מכמה שלבים.

ביניהם פיתוח תרשים מעגלים, כמו גם הרכבה וניפוי ניפויו על לוח לחם. ורק לאחר השגת התוצאות הנדרשות על קרש הגישה הם מתחילים לפתח מבנה הוני. זה כאשר הם מפתחים מעגלים, דיור ואספקת חשמל.

בתהליך הניסויים על קרש הגישה, מה שנקרא ספקי כוח במעבדה. יש להשתמש באותה יחידה לצורך הזמנת מגוון רחב של עיצובים, ולכן עליה להיות בעלות יכולות רחבות.

ככלל, מדובר ביחידה עם ויסות מתח היציאה, ומספקת זרם מספיק. לפעמים ספק הכוח מייצר מספר מתח, יחידות כאלה נקראות רב ערוציות. דוגמא לכך היא ספק כוח מחשב רגיל או מקור דו קוטבי עבור UMZCH עוצמתי.

כאשר ספק הכוח מיועד למתח קבוע אחד, למשל 5V, לא רע לספק הגנה מפני חריגה ממתח היציאה: אם טרנזיסטור פלט המייצב פורץ דרך, אז המעגל המופעל ממנו עלול לסבול.

למרות שהגנה כזו אינה מסובכת במיוחד, ישנם רק מעט פרטים, משום מה היא לא עושה זאת במעגלים תעשייתיים והיא נמצאת רק בעיצובים של רדיו חובבים, וגם אז לא בסך הכל. עם זאת, ישנן תוכניות הגנה כאלה.

אם תסתכל מקרוב על מכשירי צרכנים, תבחין שכל המכשירים האלקטרוניים מופעלים באמצעות מתחים מהטווח הרגיל. זהו, קודם כל, 5, 9, 12, 15, 24V. על סמך ערכים אלה, מייצרים מספר מייצבים משולבים עם מתח קבוע.

במראה, מייצבים אלה דומים לטרנזיסטור קונבנציונאלי באריזה TO-220 (בדומה ל- KT819) או באריזה של D-PAK להתקנה על פני השטח. מתח היציאה הוא 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24V. מתחים אלו משתקפים ישירות בסימון המייצבים המופעלים על גוף המכשיר. זה אולי נראה כמו זה: MC78XX או LM78XX.

בגליונות הנתונים כתוב שמדובר במייצבי שלושה פלטים עם מתח קבוע, כפי שמוצג באיור 1.

איור 1

מעגל המיתוג פשוט ביותר: רק שלוש רגליים מולחמו וקיבלו מייצב עם המתח והזרם הפלט הנדרשים מ -1 ... 2A. בהתאם למייצב הספציפי, הזרמים משתנים, ויש לציין בתיעוד.בנוסף, למייצבים אינטגרליים הגנה מפני התחממות יתר מובנית והגנה על זרם.

שתי האותיות הראשונות מציינות את חברת היצרן, ואת ה- XX השנייה מוחלפות במספרים המראים את מתח הייצוב, לפעמים שתי האותיות הראשונות מוחלפות על ידי אחת ... שלוש או בכלל לא. לדוגמה, ה- MC7805 מציין מייצב עם מתח קבוע של 5 וולט, וה- MC7812 זהה, אך עם מתח של יציאה 12 וולט.

בנוסף למייצבים עם מתח קבוע בגרסה המשולבת, ישנם מייצבים מתכווננים, למשל LT317A, מעגל מיתוג אופייני שמוצג באיור 2. גבולות ויסות המתח מצוינים גם שם.

איור 2. מעגל מיתוג אופייני של מייצב מתכוונןLT317A

לפעמים פשוט אין מייצב מתכוונן בהישג יד, איך לפתור את הבעיה הזו, האם אפשר להסתדר בלעדיה? ובכן, אתם זקוקים למתח של 7.5 וולט וזהו! מסתבר שווסת עם מתח קבוע הופך בקלות לכוונון. מעגל מיתוג דומה מוצג באיור 3.

איור 3

טווח ההתאמה במקרה זה מתחיל מהמתח הקבוע של המייצב המופעל ומוגבל רק על ידי גודל מתח הכניסה, באופן טבעי, מינוס ירידת המתח המינימלית על פני הטרנזיסטור המווסת של המייצב.

אם אינך צריך להתאים את המתח, אלא רק במקום 5V אתה צריך להשיג, למשל, 10, פשוט הסר את הטרנזיסטור VT1 ואת כל מה שקשור אליו, ובמקום זאת הפעל את דיודה זנר עם מתח ייצוב של 5V. באופן טבעי, דיודת הזנר מופעלת בכיוון שאינו מוליך: האנודה מחוברת לאוטובוס הכוח השלילי, והקתודה מחוברת למסוף המייצב 8 (2).

ראוי לציין את מספור מסקנות המקרה בעל שלוש רגליים, המוצג באיור 3, כלומר: 17, 8, 2! מאיפה זה הגיע, מי המציא את זה, לא ברור. אולי זו שוב ההתעלמות של המפתחים שלנו, כך שלהם לא היה מנחש! אבל משתמשים באיתור כזה וצריך להשלים עם זה.

לאחר שנחשבו מייצבים אינטגרליים, ניתן להמשיך בייצור ספקי כוח המבוססים עליהם. לשם כך, אתה רק צריך למצוא שנאי מתאים, להשלים אותו עם גשר דיודה עם קבל אלקטרוליטי, ולהרכיב את הכל במקרה מתאים.

ספק כוח מעבדה

החל לפתח אספקת חשמל במעבדה, עליכם להחליט על בסיס היסודות שלה, או, בפשטות, ממה נגיע ממנו. הדרך הקלה ביותר להרכבת היחידה הרצויה בשבב LT317A או האנלוגי המקומי KR142EN12A (B) שלה הם ווסת מתח מתכווננת.

בואו נחזור לתרשים 2. זה מציין שטווח כיוונון המתח הוא 1.25 ... 25V. הערך המרבי המותר של פרמטר זה הוא עד 1.25 ... 37 וולט, עם מתח כניסה של 45 וולט. זהו המתח המרבי המותר, ולכן עדיף להגביל את עצמכם לטווח ויסות של 25 וולט.

עדיף לא לרדוף אחר הזרם המקסימלי (1.5A), כך שנמשיך מהחישוב על ידי אמפר אחד לפחות, שהוא בדיוק 75%. אחרי הכל, שולי הבטיחות צריכים להיות תמיד. לכן עבור ספק כוח כזה תצטרך מיישר עם מתח של לפחות 30 ... 33V וזרם של עד 1A.

גמעגל המיישר מוצג באיור 4. אם צריכת הזרם היא יותר מאמפר אחד, יש להוסיף למייצב טרנזיסטורים עוצמתיים חיצוניים. אבל זו תוכנית אחרת.

איור 4. מעגל מיישר

חישוב מיישר ושנאי

ראשית כל, יש לבחור דיודות גשר מיישר, הזרם הישיר שלהם צריך להיות גם לפחות 1A, וזה עדיף אם לפחות 2A או יותר. כאן דיודות 1N5408 עם זרם ישיר של 3A ומתח הפוך של 1000 וולט מתאימות למדי. דיודות KD226 ביתיות עם כל מדד אותיות מתאימות גם כן.

ניתן לבחור פשוט את הקבל האלקטרוליטי של המסנן באמצעות המלצות מעשיות: לכל אמפר בזרם הפלט, אלף מיקרו-פארדות. אם אנו מתכננים זרם של לא יותר מ- 1A, אז קבל עם הספק של 1000μF.קבלים אלקטרוליטיים, שלא כמו קרמיקה, אינם סובלים מתח גבוה, לכן מתח העבודה שלהם, שאמור להיות גבוה מהמתח האמיתי במעגל זה, מצוין תמיד במעגלים.

עבור ספק הכוח המעוצב, יש צורך בקבל של 1000μF * 50V. שום דבר רע לא יקרה אם הקבל לא יהיה 1000, אלא 1500 ... 2000μF. המיישר עצמו כבר מעוצב. כעת, כמו שאומרים, העניין קטן: נותר לחשב את השנאי.

ראשית, עליכם לקבוע את כוחו של השנאי. זה נעשה תוך התחשבות בעוצמת העומס. אם זרם היציאה של המייצב הוא 1A, ומתח הכניסה של המייצב הוא 32V, אז הכוח הנצרך מהסלילה המשנית של השנאי הוא P = U * I = 32 * 1 = 32W.

איזה שנאי יידרש בכוח כזה של מעגל משני? הכל תלוי ביעילות השנאי, ככל שההספק הכללי גדול יותר, כך היעילות גבוהה יותר. גם איכות ועיצוב ברזל השנאי משפיעים על פרמטר זה. הטבלה המוצגת באיור 5 תעזור לקבוע שאלה זו בערך.

איור 5

כדי לברר את העוצמה הכוללת של השנאי, יש לחלק את ההספק בפיתול המשני על ידי היעילות של השנאי. נניח שעומד לרשותנו שנאי קונבנציונאלי עם ברזל בצורת W, המצוין בטבלה כ"משוריין חתום ". ההספק המשוער של ספק הכוח המעוצב הוא 32 וואט ואז כוח השנאי הוא 32 / 0.8 = 40 וואט.

כפי שנכתב ממש למעלה, עבור ספק הכוח המפותח דורש מתח קבוע של 30 ... 33V. אז המתח של סלילת המשנה של השנאי יהיה 33 / 1.41 = 23.404V.

זה מאפשר לך לבחור שנאי רגיל עם מתח של סלילה משנית בסוללה 24 וולט.

כדי לא לסבך את החישובים, לא נלקחים בחשבון כאן ירידת המתח על פני דיודות הגשר וההתנגדות המשנית של הפיתול המשני. די לומר שבזרם של 1A נלקח בדרך כלל קוטר החוט המשני לפחות 0.6 מ"מ.

ניתן לבחור שנאי כזה מהשנאים המאוחדים של סדרת CCI. כוחו של השנאי יכול להיות יותר מ 40 וולט, זה רק ישפר את האמינות של ספק הכוח, אם כי הוא יגדיל מעט את משקלו. אם לא ניתן היה לרכוש את השנאי CCI, אתה פשוט יכול להניע את הפיתול המשני של השנאי בעל עוצמה מתאימה.

אם נדרש ספק כוח מתכוונן דו קוטבי, ניתן להרכיב אותו בהתאם למעגל המוצג באיור 6. לשם כך, יהיה צורך בווסת מתח שלילי KR142EN18A או LM337. מעגל הכללתו דומה מאוד ל- KR142EN12A.

איור 6. תרשים של ספק כוח מוסדר דו קוטבי

די ברור שנדרש יישור מיישר דו קוטבי כדי להניע מייצב כזה. הדבר נעשה בקלות רבה ביותר על שנאי עם נקודת אמצע וגשר דיודה, כפי שמוצג באיור 7.

איור 7. תרשים של מיישר דו קוטבי

העיצוב של ספק הכוח הוא שרירותי. ניתן להרכיב את המיישר עצמו ולוח המייצב על לוחות נפרדים או על גבי אחד. יש להתקין מעגלים מיקרו על רדיאטורים בשטח של לפחות 100 סנטימטרים רבועים. אם ברצונכם לצמצם את גודל הרדיאטורים, תוכלו להשתמש בקירור מאולץ בעזרת מקררי מחשבים קטנים, מהם יש המון כעת למכירה.

מעגל מיתוג מייצב מעט משופר מוצג באיור 8.

איור 8 מעגל מיתוג אופייני KR142EN12A

דיודות מגן VD1, VD2 סוג 1N4007 נועדו להגן על מעגל המיקרו מפני התמוטטות במקרה כאשר מתח היציאה עולה על מתח הכניסה. מצב זה יכול לקרות כשאתה מכבה את השבב. לכן הקיבול של הקבל האלקטרוליטי C2 לא אמור להיות גדול יותר מהקיבול של הקבל האלקטרוליטי ביציאה של גשר הדיודה.

קבל הקאדג 'המחובר למסוף הבקרה מפחית משמעותית את האדווה ביציאת המייצב. יכולתו היא בדרך כלל כמה עשרות מיקרופארדים.

בתכנון ספק הכוח רצוי לספק מתח מד זרם ומד זרם מובנה, רצוי אלקטרוני, הנמכרים בחנויות מקוונות. זה רק המחירים שהם נושכים, אז בהתחלה עדיף להסתדר בלעדיהם, ולהגדיר את המתח הנדרש באמצעות מולטימטר.

בוריס אלאדישקין