Materiāls būs noderīgs arī tiem, kas vēlas sīkāk izprast vienkāršāko radio komponentu mērķi un aprēķinus. Jo īpaši jūs detalizēti uzzināsit par šādiem barošanas avotiem:
- strāvas transformators;
- diode tilts;
- izlīdzināšanas kondensators;
- zener diode;
- Zener diodes rezistors;
- tranzistors
- slodzes rezistors;
- LED un tā rezistors.
Arī rakstā ir sīki aprakstīts, kā izvēlēties radio komponentus barošanas avotam un ko darīt, ja nav nepieciešamā reitinga. Tiks skaidri parādīta iespiedshēmas plates attīstība un tiks atklātas šīs operācijas nianses. Daži vārdi tiek teikti īpaši par radio komponentu pārbaudi pirms lodēšanas, kā arī par ierīces salikšanu un testēšanu.
Tipiska stabilizēta barošanas ķēde
Mūsdienās ir ļoti daudz dažādu barošanas avotu shēmu ar sprieguma stabilizāciju. Bet viena no vienkāršākajām konfigurācijām, ar kuru jāsāk iesācējam, ir veidota tikai uz diviem galvenajiem komponentiem - zener diode un jaudīgs tranzistors. Protams, ķēdē ir arī citas detaļas, taču tās ir palīgdarbības.
Parasti elektronikā ir jāizjauc ķēdes virzienā, kurā caur tām plūst strāva. Barošanas avotā ar sprieguma stabilizāciju viss sākas ar transformatoru (TR1). Tas vienlaikus veic vairākas funkcijas. Pirmkārt, transformators pazemina tīkla spriegumu. Otrkārt, tas nodrošina ķēdes darbību. Treškārt, tas darbina ierīci, kas ir savienota ar ierīci.
Diodes tilts (BR1) - ir paredzēts samazināta tīkla sprieguma koriģēšanai. Citiem vārdiem sakot, tajā ienāk mainīgs spriegums, un jauda jau ir nemainīga. Ne pati barošanas avots, ne ierīces, kas tam pievienosies, nedarbosies bez diodes tilta.
Lai noņemtu sadzīves tīklā esošās rībiņas, ir nepieciešams izlīdzinošs elektrolītiskais kondensators (C1). Praksē tie rada traucējumus, kas nelabvēlīgi ietekmē elektrisko ierīču darbību. Ja, piemēram, mēs ņemam skaņas pastiprinātāju, kuru darbina no barošanas avota, bez izlīdzināšanas kondensatora, tad šie ļoti ripples ir skaidri dzirdami kolonnās sveša trokšņa veidā. Citas ierīces var izraisīt traucējumus, nepareizu darbību un citas problēmas.
Zenera diode (D1) ir barošanas avota sastāvdaļa, kas stabilizē sprieguma līmeni. Fakts ir tāds, ka transformators ražos vēlamo 12 V (piemēram) tikai tad, kad strāvas kontaktligzda ir precīzi 230 V. Tomēr praksē šādi apstākļi nepastāv. Spriegums var gan samazināties, gan palielināties. Tas pats transformators dos pie izejas. Zener diode savu īpašību dēļ izlīdzina zemo spriegumu neatkarīgi no tīkla pārsprieguma. Lai šī sastāvdaļa darbotos pareizi, ir nepieciešams strāvas ierobežojošais rezistors (R1). Par to sīkāk zemāk.
Tranzistors (Q1) - nepieciešams strāvas pastiprināšanai.Fakts ir tāds, ka zener diode nespēj iziet caur sevi visu ierīces patērēto strāvu. Turklāt tas darbosies pareizi tikai noteiktā diapazonā, piemēram, no 5 līdz 20 mA. Ar to, protams, nepietiek, lai darbinātu jebkuru ierīci. Ar šo problēmu tiek galā jaudīgs tranzistors, kura atvēršanu un aizvēršanu kontrolē Zenera diode.
Izlīdzināšanas kondensators (C2) - paredzēts tam pašam, kā minēts iepriekš. Tipiskās stabilizētās barošanas ķēdēs ietilpst arī slodzes rezistors (R2). Tas ir vajadzīgs, lai ķēde darbotos, kad nekas nav pievienots izejas spailēm.
Šādās shēmās var būt arī citi komponenti. Tas ir drošinātājs, kas tiek novietots transformatora priekšā, un ir ieslēgts LED, kas signalizē par vienību, un papildu izlīdzināšanas kondensatori, kā arī vēl viens pastiprinošs tranzistors un slēdzis. Visi no tiem sarežģī ķēdi, tomēr palielina ierīces funkcionalitāti.
Radio komponentu aprēķināšana un izvēle vienkāršākai enerģijas padevei
Transformators tiek izvēlēts pēc diviem galvenajiem kritērijiem - sekundārā tinuma sprieguma un jaudas. Ir arī citi parametri, taču materiālā tie nav īpaši svarīgi. Ja jums ir nepieciešams barošanas avots, teiksim, pie 12 V, tad transformators ir jāizvēlas tā, lai to varētu nedaudz vairāk noņemt no tā sekundārā tinuma. Ar jaudu vienādi - mēs ņemam ar nelielu rezervi.
Galvenais diodes tilta parametrs ir maksimālā strāva, ko tas var iziet. Pirmkārt, ir vērts koncentrēties uz šo īpašību. Apskatīsim dažus piemērus. Ierīce tiks izmantota ierīces strāvas padevei, patērējot 1 A. strāvu. Tas nozīmē, ka diode tiltam jāpieņem apmēram 1,5 A. Pieņemsim, ka jūs plānojat darbināt jebkuru 12 voltu ierīci ar jaudu 30 vati. Tas nozīmē, ka strāvas patēriņš būs aptuveni 2,5 A. Attiecīgi diodes tiltam jābūt vismaz 3 A. Tā citas vienkāršas shēmas (maksimālais spriegums utt.) Var neņemt vērā.
Turklāt ir vērts teikt, ka diožu tiltu nevar sagatavot, bet salieciet to no četrām diodēm. Šajā gadījumā katram no tiem jānovērtē strāva, kas iet caur ķēdi.
Lai aprēķinātu izlīdzināšanas kondensatora ietilpību, tiek izmantotas diezgan sarežģītas formulas, kuras šajā gadījumā ir bezjēdzīgas. Parasti tiek ņemta kapacitāte 1000–2200 μF, un ar to pietiks vienkāršai barošanas avotam. Jūs varat ņemt kondensatoru un vairāk, bet tas ievērojami palielinās produkta izmaksas. Vēl viens svarīgs parametrs ir maksimālais spriegums. Saskaņā ar to kondensators tiek izvēlēts atkarībā no tā, kāds spriegums būs ķēdē.
Jāpatur prātā, ka intervālā starp diodes tiltu un Zener diodi pēc izlīdzināšanas kondensatora ieslēgšanas spriegums būs aptuveni par 30% lielāks nekā transformatora spailēs. Tas ir, ja jūs veicat 12 V barošanas avotu, un transformators izstaro ar rezervi 15 V, tad šajā sadaļā izlīdzināšanas kondensatora dēļ tas būs aptuveni 19,5 V. Attiecīgi tas ir jāprojektē šim spriegumam (tuvākais standarta vērtējums 25 V).
Otrais izlīdzināšanas kondensators ķēdē (C2) parasti tiek ņemts ar nelielu kapacitāti - no 100 līdz 470 mikrofarādēm. Šajā ķēdes sadaļā spriegums jau būs stabilizēts, piemēram, līdz 12 V līmenim. Attiecīgi tam ir jāprojektē kondensators (tuvākais standarta vērtējums ir 16 V).
Un ko tad, ja nav pieejami nepieciešamo reitingu kondensatori, un jūs nevēlaties doties uz veikalu (vai arī vienkārši nav vēlēšanās tos iegādāties)? Šajā gadījumā ir pilnīgi iespējams izmantot vairāku zemākas ietilpības kondensatoru paralēlu savienojumu. Jāatzīmē, ka maksimālais darba spriegums ar šādu savienojumu netiks summēts!
Zener diode tiek izvēlēta atkarībā no tā, kāds spriegums mums jāsaņem pie barošanas avota izejas. Ja nav piemērota vērtējuma, vairākus gabalus var savienot virknē. Šajā gadījumā stabilizētais spriegums tiks summēts.Piemēram, ņemiet situāciju, kad mums jāiegūst 12 V, un ir tikai divas Zener diodes pie 6 V. Savienojot tās virknē, mēs iegūstam vēlamo spriegumu. Ir vērts atzīmēt, ka, lai iegūtu vidējo nominālo vērtību, divu Zener diožu paralēls savienojums nedarbosies.
Ir iespējams pēc iespējas precīzāk izvēlēties strāvas ierobežojošo pretestību Zener diodei, tikai eksperimentāli. Lai to izdarītu, darba ķēdē ir iekļauts rezistors aptuveni 1 kOhm (piemēram, uz maizes dēļa), un ampērmetrs un mainīgs rezistors ir novietots starp ķēdi un Zener diodi. Pēc ķēdes ieslēgšanas ir nepieciešams pagriezt mainīgā rezistora rokturi, līdz nepieciešamā nominālā stabilizācijas strāva plūst caur ķēdes sekciju (norādīta Zener diodes raksturlielumos).
Pastiprinošo tranzistoru izvēlas pēc diviem galvenajiem kritērijiem. Pirmkārt, aplūkojamajai shēmai obligāti jābūt n-p-n struktūrai. Otrkārt, esošā tranzistora raksturlielumos jums jāaplūko maksimālā kolektora strāva. Tam vajadzētu būt nedaudz lielākam par maksimālo strāvu, kurai tiks projektēts samontētais barošanas avots.
Slodzes rezistors tipiskās shēmās tiek ņemts ar nominālo vērtību no 1 kOhm līdz 10 kOhm. Nevajadzētu ņemt mazāku pretestību, jo gadījumā, ja barošanas avots netiek ielādēts, caur šo rezistoru plūst pārāk daudz strāvas un tas sadedzinās.
Iespiedshēmu plates projektēšana un izgatavošana
Tagad īsi apsveriet labu stabilizētas barošanas avota izstrādes un montāžas piemēru. Pirmkārt, ir jāatrod visas ķēdē esošās sastāvdaļas. Ja nav vajadzīgo nominālo kondensatoru, rezistoru vai Zener diožu, mēs izejam no situācijas iepriekš aprakstītajos veidos.
Tālāk jums būs jāizstrādā un jāizgatavo mūsu ierīces iespiedshēmas plates. Iesācējiem vislabāk ir izmantot vienkāršu un, pats galvenais, bezmaksas programmatūru, piemēram, Sprint Layout.
Mēs izvietojam uz virtuālā dēļa visas sastāvdaļas saskaņā ar izvēlēto shēmu. Mēs optimizējam viņu atrašanās vietu, pielāgojamies atkarībā no tā, kāda konkrēta informācija ir pieejama. Šajā posmā ieteicams vēlreiz pārbaudīt komponentu faktiskos izmērus un salīdzināt tos ar tiem, kas pievienoti izstrādātajai shēmai. Pievērsiet īpašu uzmanību elektrolītisko kondensatoru polaritātei, tranzistora, zener diodes un diodes tilta spaiļu izvietojumam.
Ja pievienojat barošanas avotam signāla gaismas diodi, tad to var iekļaut ķēdē gan pirms Zener diodes, gan pēc (vēlams). Lai tam izvēlētos strāvu ierobežojošu rezistoru, ir jāveic šāds aprēķins. Atņemiet sprieguma kritumu uz gaismas diodes no ķēdes sekcijas sprieguma un izdaliet rezultātu ar tā barošanas nominālo strāvu. Piemērs. Apgabalā, pie kura mēs plānojam pieslēgt signāllampiņu, ir stabilizēti 12 V. Standarta gaismas diožu sprieguma kritums ir aptuveni 3 V, un nominālā barošanas strāva ir 20 mA (0,02 A). Mēs iegūstam, ka strāvu ierobežojošā rezistora pretestība ir R = 450 omi.
Detaļu pārbaude un barošanas bloks
Pēc tāfeles izstrādāšanas programmā pārvietojiet to uz stikla šķiedru, kodiniet, pielīmējiet sliedes un noņemiet lieko plūsmu.
Pēc tam mēs instalējam radio komponentus. Šeit ir vērts teikt, ka nebūs lieki nekavējoties divreiz pārbaudīt viņu veiktspēju, it īpaši, ja tie nav jauni. Kā un ko pārbaudīt?
Transformatoru tinumus pārbauda ar ommetru. Kur ir lielāka pretestība, tur ir primārais tinums. Tālāk jums tas jāpievieno tīklam un jāpārliecinās, ka tas nodrošina nepieciešamo samazinātu spriegumu. Mērot to, jābūt īpaši uzmanīgam. Ņemiet vērā arī to, ka izejas spriegums ir mainīgs, tāpēc voltmetram tiek aktivizēts atbilstošais režīms.
Rezistorus pārbauda ar ommetru. Zener diodei vajadzētu "zvana" tikai vienā virzienā. Mēs pārbaudām diodes tiltu saskaņā ar shēmu. Tajā iebūvētajām diodēm ir jāvada strāva tikai vienā virzienā. Lai pārbaudītu kondensatorus, jums būs nepieciešama īpaša ierīce elektriskās kapacitātes mērīšanai. N-p-n struktūras tranzistorā strāvai jāplūst no pamatnes uz emitētāju un kolektoru. Citos virzienos tai nevajadzētu plūst.
Vislabāk ir sākt montāžu ar mazām detaļām - rezistoriem, Zener diodi, LED. Tad kondensatori tiek pielodēti, diodes tilts.
Pievērsiet īpašu uzmanību jaudīga tranzistora uzstādīšanas procesam. Ja jūs sajaucat viņa secinājumus, shēma nedarbosies. Turklāt šī sastāvdaļa tiek diezgan karsēta zem slodzes, jo tā jāuzstāda uz radiatora.
Pēdējā uzstādītā ir lielākā daļa - transformators. Tālāk, ņemot vērā tā primārā tinuma secinājumus, ir pielodēts tīkla spraudnis ar vadu. Strāvas padeves izejā tiek nodrošināti arī vadi.
Atliek tikai rūpīgi pārbaudīt visu sastāvdaļu pareizu uzstādīšanu, nomazgāt plūsmas atlikumus un ieslēgt strāvas padevi. Ja viss tiek izdarīts pareizi, tad gaismas diode mirgos, un izejā multimetrs parādīs vēlamo spriegumu.
