El material també serà útil per a aquells que desitgin comprendre amb més detall la finalitat i el càlcul dels components de ràdio més senzills. En particular, aprendràs detalladament sobre components de l'alimentació com:
- transformador de potència;
- pont de díodes;
- condensador de suavització;
- díode zener;
- resistència per a díode zener;
- transistor
- resistència de càrrega;
- LED i resistència per a això.
A l’article també es descriu detalladament com triar components de ràdio per a la vostra font d’alimentació i què cal fer si no es requereix el rating. Es mostrarà clarament el desenvolupament de la placa de circuit imprès i es mostraran els matisos d’aquesta operació. Es diu específicament algunes paraules sobre la verificació de components de ràdio abans de la soldadura, així com sobre el muntatge del dispositiu i la prova.
Circuit típic d’alimentació estabilitzada
Hi ha molts diferents esquemes d’alimentació amb estabilització de tensió actuals. Però una de les configuracions més simples, amb la qual hauria de començar un principiant, només es basa en dos components clau: un díode zener i un transistor potent. Naturalment, hi ha altres detalls al circuit, però són auxiliars.
És habitual desmuntar circuits en l'electrònica en la direcció en què flueix el corrent. En una font d’alimentació amb estabilització de tensió, tot comença amb un transformador (TR1). Exerceix diverses funcions alhora. En primer lloc, el transformador baixa la tensió de xarxa. En segon lloc, assegura el funcionament del circuit. En tercer lloc, alimenta el dispositiu connectat a la unitat.
Pont de díodes (BR1): està dissenyat per rectificar la tensió de xarxa reduïda. És a dir, hi entra una tensió alterna i la sortida ja és constant. Ni la font d’alimentació en si ni els dispositius que s’hi connectaran no funcionaran sense un pont de díodes.
Per eliminar les ondulacions presents a la xarxa domèstica es necessita un condensador electrolític (C1) de suavització. A la pràctica creen interferències que afecten negativament el funcionament dels electrodomèstics. Si, per exemple, agafem un amplificador de so alimentat amb una font d'alimentació sense condensador de suavització, aquestes ondulacions seran clarament audibles a les columnes en forma de soroll estrany. Altres dispositius poden causar interferències, mal funcionament i altres problemes.
El díode Zener (D1) és un component de l'alimentació que estabilitza el nivell de tensió. El fet és que el transformador produirà els 12 V desitjats (per exemple) només quan la presa d’alimentació sigui exactament de 230 V. Tot i això, a la pràctica no existeixen aquestes condicions. El voltatge pot disminuir i augmentar. El mateix transformador donarà a la sortida. Per les seves propietats, el díode zener iguala la baixa tensió independentment de les pujades a la xarxa. Perquè aquest component funcioni correctament, cal una resistència de limitació de corrent (R1). Sobre això amb més detall a continuació.
Transistor (Q1): necessari per amplificar el corrent.El fet és que el díode zener no és capaç de passar per si mateix tot el corrent que consumeix el dispositiu. A més, funcionarà correctament només en un rang determinat, per exemple, de 5 a 20 mA. Per alimentar qualsevol dispositiu, no és suficient. Un potent transistor afronta aquest problema, l’obertura i el tancament del qual està controlat per un díode zener.
Condensador de suavització (C2): dissenyat per al mateix que el C1 anterior. Els circuits d'alimentació estabilitzats típics també inclouen una resistència de càrrega (R2). Es necessita perquè el circuit romangui operatiu quan no hi ha res connectat als terminals de sortida.
Altres components poden estar presents en aquests esquemes. Es tracta d’un fusible que es col·loca davant del transformador i s’encén un LED que fa senyalitzar la unitat i condensadors addicionals de suavització i un altre transistor amplificador i un interruptor. Tots compliquen el circuit, però, augmenten la funcionalitat del dispositiu.
Càlcul i selecció de components de ràdio per a la font d’alimentació més senzilla
El transformador està seleccionat segons dos criteris principals: tensió del bobinat secundari i potència. Hi ha altres paràmetres, però dins del material no són especialment importants. Si necessiteu una font d'alimentació, per exemple, a 12 V, cal seleccionar el transformador perquè es pugui treure una mica més del seu bobinat secundari. Amb una potència igual, agafem un petit marge.
El paràmetre principal del pont del díode és el corrent màxim que pot passar. Val la pena centrar-se en aquesta característica en primer lloc. Vegem alguns exemples. La unitat s’utilitzarà per alimentar el dispositiu, consumint un corrent d’1 A. Això vol dir que el pont del díode s’ha de prendre al voltant d’1,5 A. Suposem que penses alimentar qualsevol dispositiu de 12 volts amb una potència de 30 watts. Això significa que el consum actual serà d'aproximadament 2,5 A. En conseqüència, el pont del díode ha de ser com a mínim de 3 A. Les seves altres característiques (tensió màxima, etc.) es poden descuidar en un circuit tan senzill.
A més, val a dir que el pont del díode no es pot prendre a punt, sinó muntar-lo a partir de quatre díodes. En aquest cas, cal assenyalar cadascuna del corrent que passa pel circuit.
Per calcular la capacitat del condensador de suavització, s’utilitzen fórmules més aviat complexes, que en aquest cas són inútils. Normalment es pren una capacitança de 1000-2200 μF i això serà suficient per a una simple font d’alimentació. Podeu agafar un condensador i molt més, però això augmentarà significativament el cost del producte. Un altre paràmetre important és la tensió màxima. Segons aquest, el condensador està seleccionat en funció de quina tensió estarà present al circuit.
Cal tenir en compte que, en l’interval entre el pont del díode i el díode zener després d’encendre el condensador de suavització, la tensió serà aproximadament un 30% superior a la dels terminals del transformador. És a dir, si feu una font d’alimentació de 12 V i el transformador surt amb un marge de 15 V, aleshores en aquesta secció, a causa del condensador de suavització, serà aproximadament de 19,5 V. En conseqüència, s’hauria de dissenyar per a aquesta tensió (la qualificació estàndard més propera 25 V).
El segon condensador de suavització del circuit (C2) normalment es pren amb una petita capacitança: de 100 a 470 microfarads. La tensió en aquest tram del circuit ja estarà estabilitzada, per exemple, fins al nivell de 12 V. En conseqüència, el condensador s’hauria de dissenyar per a això (la qualificació estàndard més propera és de 16 V).
I si els condensadors de les qualificacions requerides no estan disponibles i es mostren reticents a anar a la botiga (o no hi ha prohibició de comprar-los)? En aquest cas, és força possible utilitzar la connexió paral·lela de diversos condensadors de menor capacitat. Cal tenir en compte que la tensió màxima de funcionament amb una connexió no es resumirà.
El díode zener està seleccionat en funció de la tensió que necessitem per obtenir la sortida de l'alimentació. Si no hi ha una qualificació adequada, es poden connectar diverses peces en sèrie. La tensió estabilitzada, en aquest cas, se sumarà.Per exemple, prenem la situació quan necessitem obtenir 12 V, i només hi ha dos díodes zener a 6 V. disponibles. En connectar-los en sèrie, obtenim el voltatge desitjat. Val la pena assenyalar que per obtenir un valor nominal mitjà, la connexió paral·lela de dos díodes zener no funcionarà.
És possible seleccionar la resistència de límit de corrent del díode zener el més exactament possible, només de forma experimental. Per fer-ho, s'inclou una resistència d'aproximadament 1 kOhm al circuit de treball (per exemple, en un tauler de pa), i es col·loca un amperímetre i una resistència variable entre el circuit i el díode zener. Després d’encendre el circuit, cal girar el mànec del resistor variable fins que el corrent d’estabilització nominal necessari flueixi per la secció del circuit (indicat a les característiques del díode zener).
El transistor amplificador es selecciona segons dos criteris principals. En primer lloc, per al circuit considerat, ha de ser necessàriament una estructura n-p-n. En segon lloc, en les característiques del transistor existent, cal mirar el màxim de corrent col·lector. Hauria de ser lleugerament més gran que el corrent màxim per al qual es dissenyarà l’alimentació de muntatge.
La resistència de càrrega en esquemes típics es pren amb un valor nominal d’1 kOhm a 10 kOhm. No s'ha de fer menys resistència, ja que en el cas que no es carregui l'alimentació, passarà massa corrent per aquesta resistència i es cremarà.
Disseny i fabricació de plaques de circuit imprès
Ara, breument, considereu un bon exemple del desenvolupament i el muntatge d’una font d’energia estabilitzada do-it-yourself. En primer lloc, és necessari trobar tots els components presents al circuit. Si no hi ha condensadors, resistències o díodes zener de les qualificacions requerides, sortim de la situació de les maneres descrites anteriorment.
A continuació, haurà de dissenyar i fabricar una placa de circuit imprès per al nostre dispositiu. Per als principiants, el millor és utilitzar programari lliure senzill i, el més important, per exemple, Sprint Layout.
Situem al tauler virtual tots els components segons l’esquema seleccionat. Optimitzem la seva ubicació, ajustant-nos en funció de quins detalls concrets hi ha disponibles. En aquesta fase, es recomana revisar dues vegades les dimensions reals dels components i comparar-los amb els afegits a l'esquema desenvolupat. Presta especial atenció a la polaritat dels condensadors electrolítics, a la ubicació dels terminals del transistor, díode zener i pont del díode.
Si afegiu un LED de senyal a l’alimentació, aleshores es pot incloure al circuit tant abans del díode zener com després (preferiblement). Per seleccionar una resistència de limitació de corrent per a la mateixa, cal fer el següent càlcul. Resteu la caiguda de tensió del LED a la tensió de la secció del circuit i dividiu el resultat pel corrent nominal de la seva font d’alimentació. Un exemple. A la zona on volem connectar el senyal LED, hi ha 12 V. estabilitzats. La caiguda de tensió dels LED estàndard és d’uns 3 V i el corrent nominal d’alimentació és de 20 mA (0,02 A). Obtenim que la resistència de la resistència que limita el corrent és R = 450 Ohms.
Conjunt d’inspecció i subministrament d’energia
Després de desenvolupar el tauler al programa, transfereu-lo a fibra de vidre, gravat, enganxeu les pistes i elimineu l'excés de flux.
Després d’això, instal·lem els components de ràdio. Val la pena dir aquí que no serà superflu comprovar de forma immediata el seu rendiment, sobretot si no són noves. Com i què comprovar?
Els bobinatges del transformador es comproven amb un ohmetre. On hi ha més resistència, hi ha el bobinat primari. A continuació, cal que el connecteu a la xarxa i assegureu-vos que proporciona la tensió reduïda necessària. Quan el mesureu, tingueu molta cura. Tingueu en compte també que la tensió de sortida és variable, per tant s’activa el mode corresponent al voltímetre.
Les resistències es comproven amb un ohmetre. El díode zener hauria de "sonar" només en una direcció. Comprovem el pont del díode segons l’esquema. Els díodes integrats en ell han de conduir el corrent en una sola direcció. Per comprovar els condensadors necessitaràs un dispositiu especial per mesurar la capacitança elèctrica. Al transistor d'una estructura n-p-n, el corrent ha de fluir des de la base fins a l'emissor i al col·lector. En altres direccions, no hauria de fluir.
El millor és començar a muntar amb peces petites - resistències, un díode zener, un LED. A continuació, els condensadors es solden, el pont del díode.
Presta especial atenció al procés d’instal·lació d’un potent transistor. Si barregeu les seves conclusions, l’esquema no funcionarà. A més, aquest component s’escalfarà força fort sota càrrega, perquè s’ha d’instal·lar en un radiador.
L'últim que s'ha instal·lat és la part més gran: el transformador. A més, segons les conclusions de la seva bobinada primària, es solda un connector de xarxa amb cable. A la sortida de l’alimentació també s’ofereixen cables.
Només resta comprovar la correcta instal·lació de tots els components, rentar els residus de flux i encendre l'alimentació. Si tot es fa correctament, el LED s'encén i a la sortida el multímetre mostrarà la tensió desitjada.
