Il materiale sarà anche utile a coloro che desiderano comprendere più in dettaglio lo scopo e il calcolo dei componenti radio più semplici. In particolare, imparerai in dettaglio tali componenti dell'alimentatore come:
- trasformatore di potenza;
- ponte a diodi;
- condensatore levigante;
- diodo zener;
- resistenza per diodo zener;
- transistor;
- resistenza di carico;
- LED e resistenza per questo.
Inoltre nell'articolo viene descritto in dettaglio come scegliere i componenti radio per l'alimentazione e cosa fare se non è richiesta una classificazione. Lo sviluppo del circuito stampato verrà mostrato chiaramente e verranno svelate le sfumature di questa operazione. Si dicono in particolare alcune parole sul controllo dei componenti radio prima della saldatura, nonché sull'assemblaggio del dispositivo e il test.
Tipico circuito di alimentazione stabilizzato
Oggi esistono molti schemi di alimentatori con stabilizzazione della tensione. Ma una delle configurazioni più semplici, con cui un principiante dovrebbe iniziare, si basa solo su due componenti chiave: un diodo zener e un potente transistor. Naturalmente, ci sono altri dettagli nel circuito, ma sono ausiliari.
È consuetudine smontare i circuiti nell'elettronica nella direzione in cui la corrente scorre attraverso di essi. In un alimentatore con stabilizzazione della tensione, tutto inizia con un trasformatore (TR1). Svolge diverse funzioni contemporaneamente. Innanzitutto, il trasformatore abbassa la tensione di rete. In secondo luogo, garantisce il funzionamento del circuito. In terzo luogo, alimenta il dispositivo collegato all'unità.
Diode bridge (BR1) - è progettato per correggere la tensione di rete ridotta. In altre parole, entra una tensione alternata e l'uscita è già costante. Né l'alimentatore stesso né i dispositivi che si collegheranno ad esso funzioneranno senza un ponte a diodi.
È necessario un condensatore elettrolitico di livellamento (C1) per rimuovere le increspature presenti nella rete domestica. In pratica, creano interferenze che influiscono negativamente sul funzionamento degli apparecchi elettrici. Se ad esempio prendiamo un amplificatore audio alimentato da un alimentatore senza un condensatore di livellamento, allora queste stesse increspature saranno chiaramente udibili nelle colonne sotto forma di rumore estraneo. Altri dispositivi possono causare interferenze, malfunzionamenti e altri problemi.
Il diodo Zener (D1) è un componente dell'alimentatore che stabilizza il livello di tensione. Il fatto è che il trasformatore produrrà i 12 V desiderati (ad esempio) solo quando la presa di corrente è esattamente 230 V. Tuttavia, in pratica tali condizioni non esistono. La tensione può abbassarsi e aumentare. Lo stesso trasformatore darà in uscita. Grazie alle sue proprietà, il diodo zener equalizza la bassa tensione indipendentemente dalle sovratensioni nella rete. Perché questo componente funzioni correttamente, è necessario un resistore di limitazione della corrente (R1). Su di esso in modo più dettagliato di seguito.
Transistor (Q1) - necessario per amplificare la corrente.Il fatto è che il diodo zener non è in grado di attraversare tutta la corrente consumata dal dispositivo. Inoltre, funzionerà correttamente solo in un determinato intervallo, ad esempio da 5 a 20 mA. Per alimentare qualsiasi dispositivo, questo non è francamente sufficiente. Un potente transistor affronta questo problema, la cui apertura e chiusura è controllata da un diodo zener.
Condensatore di livellamento (C2) - progettato per lo stesso del precedente C1. I circuiti di alimentazione stabilizzati tipici includono anche una resistenza di carico (R2). È necessario affinché il circuito rimanga operativo quando nulla è collegato ai terminali di uscita.
Altri componenti possono essere presenti in tali schemi. Questo è un fusibile che si trova di fronte al trasformatore e un LED che segnala l'accensione dell'unità, condensatori di livellamento aggiuntivi, un altro transistor di amplificazione e un interruttore. Tutti complicano il circuito, tuttavia, aumentano la funzionalità del dispositivo.
Calcolo e selezione dei componenti radio per l'alimentazione più semplice
Il trasformatore viene selezionato in base a due criteri principali: tensione dell'avvolgimento secondario e potenza. Esistono altri parametri, ma all'interno del materiale non sono particolarmente importanti. Se hai bisogno di un alimentatore, diciamo, a 12 V, il trasformatore deve essere selezionato in modo che possa essere rimosso un po 'di più dal suo avvolgimento secondario. Con il potere lo stesso - prendiamo con un piccolo margine.
Il parametro principale del ponte a diodi è la corrente massima che può passare. Vale la pena concentrarsi su questa caratteristica in primo luogo. Diamo un'occhiata ad alcuni esempi. L'unità verrà utilizzata per alimentare il dispositivo, consumando una corrente di 1 A. Ciò significa che il ponte a diodi deve essere preso a circa 1,5 A. Supponiamo di avere in programma di alimentare qualsiasi dispositivo da 12 volt con una potenza di 30 watt. Ciò significa che il consumo di corrente sarà di circa 2,5 A. Di conseguenza, il ponte a diodi deve essere almeno 3 A. Le sue altre caratteristiche (tensione massima, ecc.) Possono essere trascurate in un circuito così semplice.
Inoltre, vale la pena dire che il ponte a diodi non può essere pronto, ma assemblato da quattro diodi. In questo caso, ciascuno di essi deve essere valutato per la corrente che passa attraverso il circuito.
Per calcolare la capacità del condensatore di livellamento, vengono utilizzate formule piuttosto complesse, che in questo caso sono inutili. In genere, viene presa una capacità di 1000-2200 μF, e questo sarà sufficiente per un semplice alimentatore. Puoi prendere un condensatore e altro, ma ciò aumenterà in modo significativo il costo del prodotto. Un altro parametro importante è la massima tensione. Secondo esso, il condensatore viene selezionato in base alla tensione che sarà presente nel circuito.
Va tenuto presente che nell'intervallo tra il ponte del diodo e il diodo zener dopo l'accensione del condensatore di livellamento, la tensione sarà di circa il 30% superiore rispetto ai terminali del trasformatore. Cioè, se si produce un alimentatore da 12 V e il trasformatore emette con un margine di 15 V, quindi in questa sezione, a causa del condensatore di livellamento, sarà di circa 19,5 V. Di conseguenza, dovrebbe essere progettato per questa tensione (la classificazione standard più vicina 25 V).
Il secondo condensatore di livellamento nel circuito (C2) viene normalmente utilizzato con una piccola capacità - da 100 a 470 microfarad. La tensione in questa sezione del circuito sarà già stabilizzata, ad esempio, al livello di 12 V. Di conseguenza, il condensatore dovrebbe essere progettato per questo (il valore nominale più vicino è 16 V).
E se i condensatori delle classificazioni richieste non fossero disponibili e si fosse riluttanti ad andare al negozio (o semplicemente non si desideri acquistarli)? In questo caso, è del tutto possibile utilizzare la connessione parallela di più condensatori di capacità inferiore. Va notato che la massima tensione operativa con tale connessione non verrà sommata!
Il diodo zener viene selezionato in base alla tensione che dobbiamo ottenere all'uscita dell'alimentatore. Se non esiste una classificazione adeguata, è possibile collegare più pezzi in serie. La tensione stabilizzata, in questo caso, verrà sommata.Ad esempio, prendiamo la situazione quando abbiamo bisogno di ottenere 12 V e sono disponibili solo due diodi zener a 6 V. Collegandoli in serie, otteniamo la tensione desiderata. Vale la pena notare che per ottenere un valore nominale medio, la connessione parallela di due diodi zener non funzionerà.
È possibile selezionare la resistenza di limitazione della corrente per il diodo zener nel modo più preciso possibile solo sperimentalmente. Per fare ciò, nel circuito di lavoro è incluso un resistore di circa 1 kOhm (ad esempio, su una breadboard) e un amperometro e un resistore variabile sono posti tra il circuito e il diodo zener. Dopo aver acceso il circuito, è necessario ruotare la maniglia del resistore variabile fino a quando la corrente di stabilizzazione nominale richiesta fluisce attraverso la sezione del circuito (indicata nelle caratteristiche del diodo zener).
Il transistor di amplificazione è selezionato in base a due criteri principali. Innanzitutto, per il circuito in esame, deve necessariamente essere una struttura n-p-n. In secondo luogo, nelle caratteristiche del transistor esistente, è necessario esaminare la massima corrente del collettore. Dovrebbe essere leggermente più grande della corrente massima per la quale verrà progettato l'alimentatore assemblato.
La resistenza di carico negli schemi tipici è presa con un valore nominale da 1 kOhm a 10 kOhm. Meno resistenza non dovrebbe essere presa, perché nel caso in cui l'alimentazione non sia caricata, troppa corrente scorrerà attraverso questo resistore e brucerà.
Progettazione e produzione di circuiti stampati
Ora, considera brevemente un buon esempio di sviluppo e assemblaggio di un alimentatore stabilizzato fai-da-te. Prima di tutto, è necessario trovare tutti i componenti presenti nel circuito. Se non ci sono condensatori, resistori o diodi zener dei valori nominali richiesti, si esce dalla situazione nei modi sopra descritti.
Successivamente, dovrai progettare e produrre un circuito stampato per il nostro dispositivo. Per i principianti, è meglio usare software semplice e, soprattutto, gratuito, ad esempio Sprint Layout.
Posizioniamo sulla scheda virtuale tutti i componenti secondo lo schema selezionato. Ottimizziamo la loro posizione, regoliamo in base a quali dettagli specifici sono disponibili. In questa fase, si consiglia di ricontrollare le dimensioni effettive dei componenti e confrontarle con quelle aggiunte allo schema sviluppato. Prestare particolare attenzione alla polarità dei condensatori elettrolitici, alla posizione dei terminali del transistor, al diodo zener e al ponte a diodi.
Se si aggiunge un LED di segnale all'alimentatore, è possibile includerlo nel circuito sia prima del diodo zener che dopo (preferibilmente). Per selezionare un resistore limitatore di corrente, è necessario eseguire il seguente calcolo. Sottrarre la caduta di tensione sul LED dalla tensione della sezione del circuito e dividere il risultato per la corrente nominale della sua alimentazione. Un esempio Nell'area in cui intendiamo collegare il LED di segnale, sono stabilizzati 12 V. La caduta di tensione per i LED standard è di circa 3 V e la corrente di alimentazione nominale è di 20 mA (0,02 A). Otteniamo che la resistenza del resistore di limitazione della corrente è R = 450 Ohm.
Ispezione dei componenti e gruppo di alimentazione
Dopo aver sviluppato la scheda nel programma, trasferirla su fibra di vetro, incidere, fissare i binari e rimuovere il flusso in eccesso.
Successivamente, installiamo i componenti radio. Vale la pena qui dire che non sarà superfluo ricontrollare immediatamente le loro prestazioni, soprattutto se non sono nuove. Come e cosa controllare?
Gli avvolgimenti del trasformatore vengono controllati con un ohmmetro. Dove c'è più resistenza, c'è l'avvolgimento primario. Successivamente, è necessario collegarlo alla rete e assicurarsi che fornisca la tensione ridotta richiesta. Quando lo misurate, state estremamente attenti. Si noti inoltre che la tensione di uscita è variabile, pertanto la modalità corrispondente è attivata sul voltmetro.
I resistori sono controllati con un ohmmetro. Il diodo zener dovrebbe "suonare" solo in una direzione. Controlliamo il ponte a diodi secondo lo schema. I diodi incorporati devono condurre la corrente in una sola direzione. Per controllare i condensatori è necessario un dispositivo speciale per misurare la capacità elettrica. Nel transistor di una struttura n-p-n, la corrente deve fluire dalla base all'emettitore e al collettore. In altre direzioni, non dovrebbe fluire.
È meglio iniziare l'assemblaggio con piccole parti: resistori, un diodo zener, un LED. Quindi i condensatori vengono saldati, il ponte a diodi.
Prestare particolare attenzione al processo di installazione di un potente transistor. Se mescoli le sue conclusioni, lo schema non funzionerà. Inoltre, questo componente verrà riscaldato abbastanza fortemente sotto carico, perché deve essere installato su un radiatore.
L'ultimo da installare è la parte più grande: il trasformatore. Inoltre, alle conclusioni del suo avvolgimento primario, viene saldata una spina di rete con un filo. All'uscita dell'alimentatore sono forniti anche fili.
Resta solo da ricontrollare accuratamente la corretta installazione di tutti i componenti, lavare i residui di flusso e accendere l'alimentazione. Se tutto è fatto correttamente, il LED si illuminerà e all'uscita il multimetro mostrerà la tensione desiderata.
