แหล่งจ่ายไฟบนไดโอดซีเนอร์และทรานซิสเตอร์

แหล่งจ่ายไฟเสถียรที่พิจารณาด้านล่างเป็นหนึ่งในอุปกรณ์แรกที่ประกอบโดยแฮมเริ่มต้น นี่เป็นอุปกรณ์ที่เรียบง่าย แต่มีประโยชน์มาก สำหรับการประกอบนั้นไม่จำเป็นต้องมีส่วนประกอบที่มีราคาแพงซึ่งค่อนข้างง่ายต่อการหยิบสำหรับผู้เริ่มต้นขึ้นอยู่กับลักษณะที่ต้องการของแหล่งจ่ายไฟ
เนื้อหาจะเป็นประโยชน์ต่อผู้ที่ต้องการทำความเข้าใจในรายละเอียดเกี่ยวกับวัตถุประสงค์และการคำนวณส่วนประกอบวิทยุที่ง่ายที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งคุณจะได้เรียนรู้รายละเอียดเกี่ยวกับส่วนประกอบของแหล่งจ่ายไฟเช่น:

• หม้อแปลงไฟฟ้า
  
• สะพานไดโอด
  
• ตัวเก็บประจุปรับให้เรียบ;
  
• ซีเนอร์ไดโอด;
  
• ตัวต้านทานสำหรับไดโอดซีเนอร์;
  
• ทรานซิสเตอร์;
  
• ตัวต้านทานโหลด
  
• LED และตัวต้านทานสำหรับมัน

นอกจากนี้ในบทความอธิบายไว้ในรายละเอียดวิธีการเลือกส่วนประกอบวิทยุสำหรับแหล่งจ่ายไฟของคุณและจะทำอย่างไรถ้าไม่มีการจัดอันดับที่จำเป็น การพัฒนาของแผงวงจรพิมพ์จะแสดงอย่างชัดเจนและความแตกต่างของการดำเนินการนี้จะถูกเปิดเผย มีการพูดสองสามคำโดยเฉพาะเกี่ยวกับการตรวจสอบส่วนประกอบวิทยุก่อนการบัดกรีรวมถึงการประกอบอุปกรณ์และทดสอบ

วงจรจ่ายไฟที่เสถียรโดยทั่วไป

มีหลายรูปแบบต่าง ๆ ของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีความเสถียรของแรงดันไฟฟ้า แต่หนึ่งในการกำหนดค่าที่ง่ายที่สุดที่ผู้เริ่มต้นควรเริ่มต้นนั้นสร้างขึ้นจากองค์ประกอบหลักเพียงสองอย่างเท่านั้นคือไดโอดซีเนอร์และทรานซิสเตอร์ที่ทรงพลัง ตามธรรมชาติแล้วยังมีรายละเอียดอื่น ๆ ในวงจร แต่มีส่วนช่วย

มันเป็นธรรมเนียมในการถอดแยกชิ้นส่วนวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในทิศทางที่กระแสไหลผ่านพวกมัน ในแหล่งจ่ายไฟที่มีแรงดันไฟฟ้าคงที่ทั้งหมดเริ่มต้นด้วยหม้อแปลง (TR1) มันทำหน้าที่หลายอย่างในครั้งเดียว ประการแรกหม้อแปลงจะลดแรงดันไฟ ประการที่สองจะช่วยให้มั่นใจการทำงานของวงจร ประการที่สามมันเป็นพลังของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับเครื่อง
Diode bridge (BR1) - ถูกออกแบบมาเพื่อแก้ไขแรงดันไฟเมนที่ลดลง กล่าวอีกนัยหนึ่งแรงดันไฟฟ้าสลับเข้าและมันก็คงที่แล้ว แหล่งจ่ายไฟเองหรืออุปกรณ์ที่จะเชื่อมต่อกับมันจะทำงานได้โดยไม่ต้องใช้ไดโอดบริดจ์
จำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์แบบเรียบ (C1) เพื่อกำจัดคลื่นที่อยู่ในเครือข่ายในครัวเรือน ในทางปฏิบัติพวกมันสร้างสัญญาณรบกวนที่ส่งผลเสียต่อการทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้า ตัวอย่างเช่นหากเราใช้แอมพลิฟายเออร์เสียงที่ขับเคลื่อนโดยแหล่งจ่ายไฟที่ไม่มีตัวเก็บประจุแบบราบเรียบคลื่นเสียงเหล่านี้จะได้ยินชัดเจนในคอลัมน์ในรูปแบบของเสียงรบกวนภายนอก อุปกรณ์อื่น ๆ อาจก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนการทำงานผิดพลาดและปัญหาอื่น ๆ
Zener diode (D1) เป็นส่วนประกอบของแหล่งจ่ายไฟที่ทำให้ระดับแรงดันไฟฟ้าคงที่ ความจริงก็คือหม้อแปลงจะผลิต 12 โวลต์ที่ต้องการ (ตัวอย่าง) เฉพาะเมื่อเต้าเสียบไฟที่ 230 โวลต์อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติเงื่อนไขดังกล่าวไม่ได้อยู่ แรงดันไฟฟ้าสามารถลดลงและเพิ่มขึ้น หม้อแปลงตัวเดียวกันจะให้ที่เอาต์พุต เนื่องจากคุณสมบัติของซีเนอร์ไดโอดไดโอดเท่ากับแรงดันไฟฟ้าต่ำโดยไม่คำนึงถึงการกระชากในเครือข่าย เพื่อให้องค์ประกอบนี้ทำงานอย่างถูกต้องจำเป็นต้องมีตัวต้านทาน จำกัด (R1) ในปัจจุบัน เกี่ยวกับมันในรายละเอียดเพิ่มเติมด้านล่าง
ทรานซิสเตอร์ (Q1) - จำเป็นในการขยายกระแสความจริงก็คือไดโอดซีเนอร์ไม่สามารถผ่านตัวเองทั้งหมดที่ใช้ในปัจจุบันโดยอุปกรณ์ ยิ่งไปกว่านั้นมันจะทำงานได้อย่างถูกต้องเฉพาะในบางช่วงเช่นจาก 5 ถึง 20 mA เพื่อให้พลังงานแก่อุปกรณ์ใด ๆ สิ่งนี้ไม่ตรงไปตรงมา ทรานซิสเตอร์ที่ทรงพลังมีปัญหากับการเปิดและปิดซึ่งควบคุมโดยซีเนอร์ไดโอด
Smoothing Capacitor (C2) - ออกแบบมาเพื่อให้เหมือนกับ C1 ด้านบน วงจรแหล่งจ่ายไฟที่มีความเสถียรโดยทั่วไปยังมีตัวต้านทานโหลด (R2) มันเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้วงจรยังคงทำงานเมื่อไม่มีอะไรเชื่อมต่อกับขั้วเอาท์พุท
ส่วนประกอบอื่น ๆ อาจมีอยู่ในรูปแบบดังกล่าว นี่คือฟิวส์ที่วางอยู่ด้านหน้าของหม้อแปลงและสัญญาณไฟ LED ของหน่วยจะเปิดขึ้นและตัวเก็บประจุที่ราบเรียบเพิ่มเติมและทรานซิสเตอร์ขยายอีกตัวหนึ่งและสวิตช์ อย่างไรก็ตามวงจรทั้งหมดนั้นเพิ่มความซับซ้อนในการทำงานของอุปกรณ์

การคำนวณและการเลือกส่วนประกอบวิทยุสำหรับแหล่งจ่ายไฟที่ง่ายที่สุด

หม้อแปลงจะถูกเลือกตามเกณฑ์หลักสองประการคือแรงดันไฟฟ้าของขดลวดทุติยภูมิและพลังงาน มีพารามิเตอร์อื่น ๆ แต่ในวัสดุพวกเขาไม่สำคัญโดยเฉพาะ หากคุณต้องการแหล่งจ่ายไฟให้พูดที่ 12 V แล้วต้องเลือกหม้อแปลงเพื่อให้สามารถถอดขดลวดสำรองออกได้อีกเล็กน้อย ด้วยพลังที่เหมือนกันทั้งหมด - เราใช้เวลาเล็กน้อย
พารามิเตอร์หลักของไดโอดบริดจ์คือกระแสสูงสุดที่สามารถผ่านได้ มันคุ้มค่าที่จะมุ่งเน้นไปที่คุณลักษณะนี้ตั้งแต่แรก ลองดูตัวอย่าง หน่วยจะถูกใช้เพื่อให้พลังงานแก่อุปกรณ์โดยสิ้นเปลืองกระแสไฟ 1 A ซึ่งหมายความว่าต้องใช้ไดโอดบริดจ์ที่ประมาณ 1.5 A สมมติว่าคุณวางแผนที่จะจ่ายไฟอุปกรณ์ 12 โวลต์ที่มีกำลังไฟ 30 วัตต์ ซึ่งหมายความว่าการบริโภคในปัจจุบันจะอยู่ที่ประมาณ 2.5 A ดังนั้นสะพานไดโอดจะต้องมีอย่างน้อย 3 A. คุณสมบัติอื่น ๆ ของมัน (แรงดันไฟฟ้าสูงสุด ฯลฯ ) สามารถถูกทอดทิ้งในวงจรง่ายๆ

ยิ่งกว่านั้นมันก็คุ้มที่จะบอกว่าสะพานไดโอดนั้นไม่สามารถใช้งานได้ แต่รวบรวมจากไดโอดสี่ตัว ในกรณีนี้แต่ละคนจะต้องถูกจัดอันดับสำหรับกระแสที่ไหลผ่านวงจร
ในการคำนวณความสามารถของตัวเก็บประจุที่ปรับให้เรียบจะใช้สูตรที่ซับซ้อนซึ่งในกรณีนี้ไม่มีประโยชน์ โดยทั่วไปแล้วจะใช้ความจุ 1,000-2200 μFซึ่งจะเพียงพอสำหรับการจ่ายไฟแบบธรรมดา คุณสามารถใช้ตัวเก็บประจุและอื่น ๆ แต่สิ่งนี้จะเพิ่มต้นทุนของผลิตภัณฑ์อย่างมาก อีกตัวแปรที่สำคัญคือแรงดันไฟฟ้าสูงสุด ตามนั้นตัวเก็บประจุจะถูกเลือกขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่จะมีอยู่ในวงจร
โปรดทราบว่าในช่วงระหว่างสะพานไดโอดและซีเนอร์ไดโอดหลังจากเปิดตัวเก็บประจุแบบปรับให้เรียบแรงดันไฟฟ้าจะสูงกว่าประมาณ 30% ที่ขั้วของหม้อแปลง นั่นคือถ้าคุณทำแหล่งจ่ายไฟ 12 V และหม้อแปลงจะให้ระยะขอบ 15 V จากนั้นในส่วนนี้เนื่องจากตัวเก็บประจุที่ปรับให้เรียบจะมีค่าประมาณ 19.5 V ดังนั้นจึงควรออกแบบสำหรับแรงดันไฟฟ้านี้ (คะแนนมาตรฐานที่ใกล้เคียงที่สุด 25 V)
ตัวเก็บประจุแบบราบเรียบตัวที่สองในวงจร (C2) มักใช้กับความจุขนาดเล็ก - จาก 100 เป็น 470 microfarads แรงดันไฟฟ้าในส่วนนี้ของวงจรจะมีความเสถียรอยู่แล้วตัวอย่างเช่นถึงระดับ 12 V. ดังนั้นตัวเก็บประจุควรได้รับการออกแบบสำหรับสิ่งนี้ (คะแนนมาตรฐานที่ใกล้ที่สุดคือ 16 V)
และถ้าตัวเก็บประจุของการจัดอันดับที่ต้องการไม่พร้อมใช้งานและคุณลังเลที่จะไปที่ร้าน (หรือไม่มีการห้ามซื้อพวกเขา) ในกรณีนี้มันเป็นไปได้ที่จะใช้การเชื่อมต่อแบบขนานของตัวเก็บประจุหลายตัวที่มีความจุต่ำกว่า ควรสังเกตว่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดในการเชื่อมต่อดังกล่าวจะไม่ถูกรวมไว้!
ซีเนอร์ไดโอดถูกเลือกขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่เราต้องการเพื่อให้ได้ที่แหล่งจ่ายไฟ หากไม่มีการจัดอันดับที่เหมาะสมคุณสามารถเชื่อมต่อหลายชิ้นเป็นชุด แรงดันไฟฟ้าคงที่ในกรณีนี้จะถูกรวมเข้าด้วยกันตัวอย่างเช่นใช้สถานการณ์เมื่อเราต้องการรับ 12 V และมีไดโอดซีเนอร์เพียงสองตัวที่ 6 V. เท่านั้นที่มีอยู่โดยการเชื่อมต่อพวกมันเป็นอนุกรมเราจะได้แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ เป็นที่น่าสังเกตว่าการรับค่าเฉลี่ยเล็กน้อยการเชื่อมต่อแบบขนานของไดโอดซีเนอร์สองตัวจะไม่ทำงาน
คุณสามารถเลือกตัวต้านทาน จำกัด กระแสสำหรับไดโอดซีเนอร์ได้อย่างแม่นยำที่สุดเท่าที่จะทำได้เท่านั้น ในการทำเช่นนี้จะมีตัวต้านทานประมาณ 1 kOhm อยู่ในวงจรการทำงาน (ตัวอย่างเช่นบนเขียงหั่นขนม) และแอมป์มิเตอร์และตัวต้านทานปรับค่าจะอยู่ระหว่างวงจรและซีเนอร์ไดโอด หลังจากสลับวงจรแล้วจำเป็นต้องหมุนที่จับของตัวต้านทานแบบปรับค่าได้จนกว่ากระแสความคงตัวที่กำหนดไว้ที่ต้องการจะไหลผ่านส่วนวงจร (ระบุไว้ในคุณสมบัติของซีเนอร์ไดโอด)
ทรานซิสเตอร์ขยายจะถูกเลือกตามเกณฑ์หลักสองประการ ประการแรกสำหรับวงจรที่อยู่ระหว่างการพิจารณามันจำเป็นต้องเป็นโครงสร้าง n-p-n ประการที่สองในลักษณะของทรานซิสเตอร์ที่มีอยู่คุณจะต้องดูกระแสสะสมสูงสุด มันควรจะมีขนาดใหญ่กว่ากระแสสูงสุดเล็กน้อยที่จะออกแบบแหล่งจ่ายไฟประกอบ
ตัวต้านทานโหลดในแบบแผนทั่วไปจะใช้ค่าเล็กน้อย 1 kOhm ถึง 10 kOhm ไม่ควรใช้ความต้านทานน้อยลงเพราะในกรณีที่แหล่งจ่ายไฟไม่โหลดกระแสที่มากเกินไปจะไหลผ่านตัวต้านทานนี้และมันจะเผาไหม้

ออกแบบและผลิตแผงวงจรพิมพ์

ตอนนี้ให้พิจารณาตัวอย่างที่ดีของการพัฒนาและการประกอบของแหล่งจ่ายไฟที่มีเสถียรภาพแบบ do-it-yourself ประการแรกจำเป็นต้องหาส่วนประกอบทั้งหมดที่มีอยู่ในวงจร หากไม่มีตัวเก็บประจุตัวต้านทานหรือไดโอดซีเนอร์ของการจัดอันดับที่ต้องการเราจะออกจากสถานการณ์ด้วยวิธีที่อธิบายไว้ข้างต้น

ต่อไปคุณจะต้องออกแบบและผลิตแผงวงจรพิมพ์สำหรับอุปกรณ์ของเรา สำหรับผู้เริ่มต้นควรใช้อย่างง่ายและที่สำคัญที่สุดคือซอฟต์แวร์ฟรีเช่น Sprint Layout
เราติดตั้งส่วนประกอบทั้งหมดตามโครงร่างที่เลือกไว้บนกระดานเสมือน เราเพิ่มประสิทธิภาพตำแหน่งของพวกเขาปรับขึ้นอยู่กับรายละเอียดเฉพาะที่มีอยู่ ในขั้นตอนนี้ขอแนะนำให้ตรวจสอบขนาดจริงของส่วนประกอบอีกครั้งและเปรียบเทียบกับขนาดที่เพิ่มเข้ากับรูปแบบที่พัฒนา ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับขั้วของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า, ตำแหน่งของขั้วของทรานซิสเตอร์, ซีเนอร์ไดโอดและสะพานไดโอด
หากคุณไปเพิ่ม LED สัญญาณไปยังแหล่งจ่ายไฟก็สามารถรวมอยู่ในวงจรทั้งก่อนที่ซีเนอร์ไดโอดและหลัง (โดยเฉพาะอย่างยิ่ง) ในการเลือกตัวต้านทานที่ จำกัด กระแสนั้นจำเป็นต้องทำการคำนวณต่อไปนี้ ลบแรงดันไฟฟ้าตกบน LED จากแรงดันไฟฟ้าของส่วนวงจรและหารผลลัพธ์ด้วยกระแสไฟของแหล่งจ่ายไฟ ตัวอย่าง ในพื้นที่ที่เราวางแผนที่จะเชื่อมต่อสัญญาณไฟ LED มีความเสถียร 12 โวลต์แรงดันไฟฟ้าตกสำหรับ LED มาตรฐานอยู่ที่ประมาณ 3 V และกระแสไฟฟ้าที่จ่ายออกเล็กน้อยคือ 20 mA (0.02 A) เราได้ว่าความต้านทานของตัวต้านทาน จำกัด กระแสคือ R = 450 โอห์ม

การตรวจสอบส่วนประกอบและการประกอบพาวเวอร์ซัพพลาย

หลังจากพัฒนาบอร์ดในโปรแกรมให้ถ่ายโอนไปยังไฟเบอร์กลาสจำหลักแทร็กและกำจัดฟลักซ์ที่มากเกินไป






หลังจากนั้นเราจะติดตั้งส่วนประกอบวิทยุ มันคุ้มค่าที่จะบอกว่าที่นี่จะไม่ฟุ่มเฟือยที่จะตรวจสอบการแสดงของพวกเขาทันทีโดยเฉพาะหากพวกเขาไม่ใช่เรื่องใหม่ จะตรวจสอบอย่างไรและอย่างไร?
ขดลวดหม้อแปลงมีการตรวจสอบด้วยโอห์มมิเตอร์ ในกรณีที่มีการต่อต้านมากขึ้นจะมีขดลวดปฐมภูมิ ถัดไปคุณต้องเชื่อมต่อกับเครือข่ายและตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีแรงดันไฟฟ้าลดลงตามที่ต้องการ เมื่อทำการวัดให้ระวังอย่างมาก โปรดทราบว่าแรงดันเอาต์พุตเป็นตัวแปรดังนั้นโหมดที่เกี่ยวข้องจะเปิดใช้งานบนโวลต์มิเตอร์
ตัวต้านทานจะถูกตรวจสอบด้วยโอห์มมิเตอร์ ซีเนอร์ไดโอดควร "วงแหวน" ในทิศทางเดียวเท่านั้น เราตรวจสอบสะพานไดโอดตามแบบแผน ไดโอดที่อยู่ภายในนั้นจะต้องดำเนินกระแสในทิศทางเดียวเท่านั้น ในการตรวจสอบตัวเก็บประจุคุณจะต้องใช้อุปกรณ์พิเศษสำหรับวัดความจุไฟฟ้า ในทรานซิสเตอร์ของโครงสร้าง n-p-n กระแสต้องไหลจากฐานไปยังตัวส่งและตัวสะสม ในทิศทางอื่นมันไม่ควรไหล
เป็นการดีที่สุดที่จะเริ่มประกอบชิ้นส่วนขนาดเล็ก - ตัวต้านทาน, ไดโอดซีเนอร์, LED จากนั้นตัวเก็บประจุจะทำการบัดกรีไดโอดบริดจ์
ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับกระบวนการติดตั้งของทรานซิสเตอร์ที่ทรงพลัง หากคุณรวมข้อสรุปของเขาไว้ชุดรูปแบบจะไม่ทำงาน นอกจากนี้ส่วนประกอบนี้จะให้ความร้อนค่อนข้างแรงภายใต้โหลดเนื่องจากจะต้องติดตั้งบนหม้อน้ำ
คนสุดท้ายที่จะติดตั้งเป็นส่วนที่ใหญ่ที่สุด - หม้อแปลง นอกจากนี้เพื่อข้อสรุปของขดลวดหลักของเครือข่ายปลั๊กด้วยลวดจะถูกบัดกรี ที่เอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟจะมีการวางสายไฟไว้ด้วย

มันยังคงเป็นเพียงการตรวจสอบการติดตั้งส่วนประกอบที่ถูกต้องอีกครั้งอย่างละเอียดล้างการตกค้างของฟลักซ์และเปิดแหล่งจ่ายไฟ หากทุกอย่างทำอย่างถูกต้องแล้ว LED จะเรืองแสงและที่มัลติมิเตอร์จะแสดงแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ