Den stabiliserte strømforsyningen diskutert nedenfor er en av de første enhetene som er satt sammen av nybegynnere radioamatører. Dette er en veldig enkel, men veldig nyttig enhet. Dens montering krever ikke dyre komponenter, som er ganske enkle for en nybegynner å velge avhengig av de nødvendige egenskapene til strømforsyningen.
Materialet vil også være nyttig for de som ønsker å forstå nærmere formålet med og beregningen av enkle radiokomponenter. Inkludert vil du lære i detalj om slike komponenter i strømforsyningen som:
- kraft transformator;
- diode bro;
- utjevning kondensator;
- Zener diode;
- motstand for zenerdiode;
- transistor;
- belastning motstand;
- Lysdiode og en motstand for det.
Artikkelen beskriver også i detalj hvordan du velger radiokomponenter for strømforsyningen din og hva du skal gjøre hvis du ikke har den nødvendige karakteren. Utviklingen av et trykt kretskort vil bli tydelig vist og nyansene i denne operasjonen vil bli avslørt. Noen få ord sies spesifikt om å kontrollere radiokomponenter før lodding, samt om å montere enheten og teste den.
Typisk krets for en stabilisert strømforsyning
Det finnes mange forskjellige strømforsyningskretser med spenningsstabilisering i dag. Men en av de enkleste konfigurasjonene, som en nybegynner bør starte med, er bygget på bare to nøkkelkomponenter - en zenerdiode og en kraftig transistor. Naturligvis er det andre detaljer i diagrammet, men de er hjelpemidler.
Kretser i radioelektronikk demonteres vanligvis i den retningen strømmen går gjennom dem. I en spenningsregulert strømforsyning starter det hele med transformatoren (TR1). Den utfører flere funksjoner samtidig. For det første reduserer transformatoren nettspenningen. For det andre sikrer det driften av kretsen. For det tredje gir den strøm til enheten som er koblet til enheten.
Diodebro (BR1) – designet for å rette opp lav nettspenning. Med andre ord kommer en vekselspenning inn i den, og utgangen er konstant. Uten en diodebro vil verken selve strømforsyningen eller enhetene som skal kobles til den fungere.
En utjevnende elektrolytisk kondensator (C1) er nødvendig for å fjerne krusninger som finnes i husholdningsnettverket. I praksis skaper de forstyrrelser som påvirker driften av elektriske apparater negativt. Hvis vi for eksempel tar en lydforsterker drevet fra en strømforsyning uten utjevningskondensator, så vil de samme pulseringene være tydelig hørbare i høyttalerne i form av fremmed støy. I andre enheter kan interferens føre til feil drift, funksjonsfeil og andre problemer.
Zener-dioden (D1) er en komponent i strømforsyningen som stabiliserer spenningsnivået.Faktum er at transformatoren vil produsere ønsket 12 V (for eksempel) bare når det er nøyaktig 230 V i stikkontakten, men i praksis eksisterer ikke slike forhold. Spenningen kan enten falle eller stige. Transformatoren vil produsere det samme ved utgangen. Takket være sine egenskaper utjevner zenerdioden lavspenningen uavhengig av overspenninger i nettverket. For korrekt drift av denne komponenten kreves en strømbegrensende motstand (R1). Det diskuteres mer detaljert nedenfor.
Transistor (Q1) - nødvendig for å forsterke strømmen. Faktum er at zenerdioden ikke er i stand til å passere gjennom seg selv all strømmen som forbrukes av enheten. Dessuten vil den bare fungere riktig i et visst område, for eksempel fra 5 til 20 mA. Dette er ærlig talt ikke nok til å drive noen enheter. Dette problemet løses av en kraftig transistor, hvis åpning og lukking styres av en zenerdiode.
Utjevningskondensator (C2) - designet for det samme som C1 beskrevet ovenfor. I typiske kretser med stabiliserte strømforsyninger er det også en belastningsmotstand (R2). Det er nødvendig slik at kretsen forblir operativ når ingenting er koblet til utgangsterminalene.
Andre komponenter kan være tilstede i slike kretser. Dette er en sikring som er plassert foran transformatoren, og Lysdiode, som signaliserer at enheten er slått på, og ytterligere utjevningskondensatorer, og en annen forsterkertransistor, og en bryter. Alle kompliserer kretsen, men de øker funksjonaliteten til enheten.
Beregning og valg av radiokomponenter for enkel strømforsyning
Transformatoren velges i henhold til to hovedkriterier - sekundærviklingsspenning og effekt.Det er andre parametere, men innenfor rammen av materialet er de ikke spesielt viktige. Hvis du trenger en strømforsyning, for eksempel 12 V, må transformatoren velges slik at litt mer kan fjernes fra sekundærviklingen. Med kraft er alt det samme – vi tar det med liten margin.
Hovedparameteren til en diodebro er den maksimale strømmen den kan passere. Denne egenskapen er verdt å fokusere på først. La oss se på eksempler. Blokken vil bli brukt til å drive en enhet som bruker en strøm på 1 A. Dette betyr at diodebroen må tas på omtrent 1,5 A. La oss si at du planlegger å drive en 12-volts enhet med en effekt på 30 W. Dette betyr at strømforbruket vil være ca. 2,5 A. Følgelig må diodebroen være minst 3 A. Dens øvrige egenskaper (maksimal spenning, etc.) kan neglisjeres innenfor rammen av en så enkel krets.
I tillegg er det verdt å si at du ikke trenger å ta en ferdig diodebro, men sette den sammen fra fire dioder. I dette tilfellet må hver av dem være designet for strømmen som går gjennom kretsen.
For å beregne kapasiteten til utjevningskondensatoren brukes ganske komplekse formler, som i dette tilfellet ikke er til nytte. Vanligvis tas en kapasitans på 1000-2200 uF, og dette vil være ganske nok for en enkel strømforsyning. Du kan ta en større kondensator, men dette vil øke kostnadene for produktet betydelig. En annen viktig parameter er maksimal spenning. I henhold til den velges kondensatoren avhengig av hvilken spenning som vil være til stede i kretsen.
Her er det verdt å vurdere at i segmentet mellom diodebroen og zenerdioden, etter å ha slått på utjevningskondensatoren, vil spenningen være omtrent 30% høyere enn ved transformatorterminalene.Det vil si, hvis du lager en 12 V strømforsyning, og transformatoren produserer 15 V med en reserve, vil det i denne delen på grunn av driften av utjevningskondensatoren være omtrent 19,5 V. Følgelig må den være designet for dette spenning (nærmeste standardverdi 25 V).
Den andre utjevningskondensatoren i kretsen (C2) tas vanligvis med en liten kapasitans - fra 100 til 470 μF. Spenningen i denne delen av kretsen vil allerede være stabilisert, for eksempel til et nivå på 12 V. Følgelig må kondensatoren være designet for dette (nærmeste standardvurdering er 16 V).
Men hva skal du gjøre hvis kondensatorer med de nødvendige karakterene ikke er tilgjengelige, og du ikke vil gå til butikken (eller rett og slett ikke vil kjøpe dem)? I dette tilfellet er det fullt mulig å bruke parallellkobling av flere kondensatorer med mindre kapasitet. Det er verdt å tenke på at maksimal driftsspenning med en slik tilkobling ikke vil bli summert!
Zenerdioden velges avhengig av hvilken spenning vi trenger for å få ved utgangen av strømforsyningen. Hvis det ikke er noen passende verdi, kan du koble flere stykker i serie. Den stabiliserte spenningen vil bli summert. La oss for eksempel ta en situasjon hvor vi må få 12 V, men det er kun to 6 V zenerdioder tilgjengelig. Ved å koble dem i serie vil vi få ønsket spenning. Det er verdt å merke seg at for å oppnå gjennomsnittlig vurdering, vil det ikke fungere å koble to zenerdioder parallelt.
Det er mulig å velge den strømbegrensende motstanden for en zenerdiode så nøyaktig som mulig kun eksperimentelt.For å gjøre dette er en motstand med en nominell verdi på omtrent 1 kOhm koblet til en allerede fungerende krets (for eksempel på et brødbrett), og et amperemeter og en variabel motstand er plassert mellom den og zenerdioden i den åpne kretsen. Etter å ha slått på kretsen, må du rotere den variable motstandsknappen til den nødvendige nominelle stabiliseringsstrømmen flyter gjennom kretsseksjonen (angitt i egenskapene til zenerdioden).
Forsterkertransistoren velges i henhold til to hovedkriterier. For det første må den for den aktuelle kretsen være en n-p-n-struktur. For det andre, i egenskapene til den eksisterende transistoren må du se på den maksimale kollektorstrømmen. Den skal være litt større enn den maksimale strømmen som den sammensatte strømforsyningen vil bli designet for.
Belastningsmotstanden i typiske kretser er tatt med en nominell verdi fra 1 kOhm til 10 kOhm. Du bør ikke ta en mindre motstand, siden hvis strømforsyningen ikke er lastet, vil for mye strøm flyte gjennom denne motstanden og den vil brenne ut.
PCB design og produksjon
La oss nå kort se på et tydelig eksempel på utvikling og montering av en stabilisert strømforsyning med egne hender. Først av alt må du finne alle komponentene som er tilstede i kretsen. Hvis det ikke er kondensatorer, motstander eller zenerdioder med de nødvendige karakterene, kommer vi ut av situasjonen ved å bruke metodene beskrevet ovenfor.
Deretter må vi designe og produsere et trykt kretskort for enheten vår. For nybegynnere er det best å bruke enkel og, viktigst av alt, gratis programvare, som Sprint Layout.
Vi plasserer alle komponentene på det virtuelle kortet i henhold til den valgte kretsen. Vi optimaliserer deres plassering og justerer dem avhengig av hvilke spesifikke deler som er tilgjengelige.På dette stadiet anbefales det å dobbeltsjekke de faktiske dimensjonene til komponentene og sammenligne dem med de som er lagt til den utviklede kretsen. Vær spesielt oppmerksom på polariteten til elektrolytiske kondensatorer, plasseringen av terminalene til transistoren, zenerdioden og diodebroen.
Hvis du ønsker å legge til et signal til strømforsyningen Lysdiode, så kan den inkluderes i kretsen både før zenerdioden og etter (helst). For å velge en strømbegrensende motstand for den, må du utføre følgende beregning. Fra spenningen til kretsseksjonen trekker vi spenningsfallet over LED-en og deler resultatet med nominell strøm til forsyningen. Eksempel. I området som vi planlegger å koble signalet til Lysdiode, det er stabilisert 12 V. Spenningsfall for standard LED-er ca. 3 V, og den nominelle forsyningsstrømmen er 20 mA (0,02 A). Vi finner at motstanden til den strømbegrensende motstanden er R = 450 Ohm.
Kontroll av komponenter og montering av strømforsyning
Etter å ha utviklet brettet i programmet, overfører vi det til glassfiberlaminat, etser det, fortinner sporene og fjerner overflødig fluss.
Etter dette installerer vi radiokomponentene. Her er det verdt å si at det ikke ville være galt å umiddelbart dobbeltsjekke ytelsen deres, spesielt hvis de ikke er nye. Hvordan og hva skal man sjekke?
Transformatorviklingene kontrolleres med et ohmmeter. Der motstanden er større er primærviklingen. Deretter må du koble den til nettverket og sørge for at den produserer den nødvendige reduserte spenningen. Vær ekstremt forsiktig når du måler den. Vær også oppmerksom på at utgangsspenningen er variabel, så den tilsvarende modusen er slått på på voltmeteret.
Motstander kontrolleres med ohmmeter. Zenerdioden skal bare "ringe" i én retning. Vi sjekker diodebroen i henhold til diagrammet.Diodene som er innebygd i den må lede strøm i bare én retning. For å teste kondensatorer trenger du en spesiell enhet for måling av elektrisk kapasitans. I en n-p-n transistor må strøm flyte fra basen til emitteren til kollektoren. Det skal ikke flyte i andre retninger.
Det er best å starte montering med små deler - motstander, zenerdiode, LED. Deretter loddes kondensatorene og diodebroen inn.
Vær spesielt oppmerksom på prosessen med å installere en kraftig transistor. Hvis du forvirrer konklusjonene, vil ikke kretsen fungere. I tillegg vil denne komponenten bli ganske varm under belastning, så den må installeres på en radiator.
Den største delen er installert sist - transformatoren. Deretter loddes en strømplugg med en ledning til terminalene til primærviklingen. Ledninger er også gitt ved utgangen av strømforsyningen.
Alt som gjenstår er å grundig dobbeltsjekke riktig installasjon av alle komponentene, vaske av den gjenværende fluksen og slå på strømforsyningen til nettverket. Hvis alt er gjort riktig, vil LED-en lyse, og utgangen multimeter vil vise ønsket spenning.
