Как стабилизировать блок питания
Всевозможных схем блоков питания со стабилизацией напряжения существует сегодня очень много. Но одна из самых простых конфигураций, с которой и стоит начинать новичку, построена всего на двух ключевых компонентах – стабилитроне и мощном транзисторе. Естественно, в схеме присутствуют и другие детали, но они вспомогательные.
Схемы в радиоэлектронике принято разбирать в том направлении, в котором по ним протекает ток. В блоке питания со стабилизацией напряжения все начинается с трансформатора (TR1). Он выполняет сразу несколько функций. Во-первых, трансформатор понижает сетевое напряжение. Во-вторых, обеспечивает работу схемы. В-третьих, питает то устройство, которое подключено к блоку.
Диодный мост (BR1) – предназначен для выпрямления пониженного сетевого напряжения. Если говорить другими словами, то в него заходит переменное напряжение, а на выходе получается уже постоянное. Без диодного моста не будет работать ни сам блок питания, ни устройства, которые будут к нему подключаться.
Сглаживающий электролитический конденсатор (C1) нужен для того, чтобы убирать пульсации, присутствующие в бытовой сети. На практике они создают помехи, которые отрицательно сказываются на работе электроприборов. Если для примера взять усилитель звука, запитанный от блока питания без сглаживающего конденсатора, то эти самые пульсации будут отчетливо слышны в колонках в виде постороннего шума. В других приборах помехи могут привести к некорректной работе, сбоям и прочим проблемам.
Стабилитрон (D1) – это компонент блока питания, который стабилизирует уровень напряжения. Дело в том, что трансформатор будет выдавать желаемые 12 В (например) только тогда, когда в сетевой розетке будет ровно 230 В. Однако на практике таких условий не бывает. Напряжение может как просаживаться, так и повышаться. То же самое трансформатор будет давать и на выходе. Благодаря своим свойствам стабилитрон выравнивает пониженное напряжение независимо от скачков в сети. Для корректной работы этого компонента нужен токоограничивающий резистор (R1). О нем более детально сказано ниже.
Транзистор (Q1) – нужен для усиления тока. Дело в том, что стабилитрон не способен пропускать через себя весь потребляемый прибором ток. Более того, корректно он будет работать только в определенном диапазоне, например, от 5 до 20 мА. Для питания каких-либо приборов этого откровенно мало. С данной проблемой и справляется мощный транзистор, открывание и закрывание которого управляется стабилитроном.
Сглаживающий конденсатор (C2) – предназначен для того же, что и вышеописанный C1. В типовых схемах стабилизированных блоков питания присутствует также нагрузочный резистор (R2). Он нужен для того, чтобы схема сохраняла работоспособность тогда, когда к выходным клеммам ничего не подключено.
В подобных схемах могут присутствовать и другие компоненты. Это и предохранитель, который ставится перед трансформатором, и светодиод, сигнализирующий о включении блока, и дополнительные сглаживающие конденсаторы, и еще один усиливающий транзистор, и выключатель. Все они усложняют схему, однако, повышают функциональность устройства.
Разработка и изготовление печатной платы
Теперь вкратце рассмотрим наглядный пример разработки и сборки стабилизированного блока питания своими руками. В первую очередь, необходимо найти все присутствующие в схеме компоненты. Если нет конденсаторов, резисторов или стабилитронов нужных номиналов – выходим из ситуации вышеописанными путями.
На написание этой статьи меня натолкнул разговор с покупателем одного из VEF`ов. Который хотел запитать приемник от импульсного бп, просил что-то подсказать по китайским модулям. Я его отговаривал от этой этой затеи, хороший импульсник который не будет создавать помех будет ценой практически как VEF, самому собрать такое без опыта - задача нереальная. Найти готовый довольно сложно, но можно. Начал на пальцах объяснять как сделать трансформаторный БП, потом понял что это бесполезно и сказал просто запитать от двух последовательно соединенных банок лития.
Поэтому сейчас постараюсь рассказать как устроен трансформаторный бп со стабилизацией чтобы любой понял и смог собрать. Рассмотрим подробно за что отвечает каждый элемент схемы. Схема кстати реальная, если по ней собрать бп от нее можно легко запитать VEF или любое другое устройство которое питается от постоянки 9в, например - транзитор тестер.
Для начала рассмотрим схему блока питания:
1.Предохранитель
Многие этой штукой пренебрегают. А зря - очень важная вещь. В случае КЗ на выходе схемы или в ней сгорит копеечный предохранитель, а не какой то из элементов схемы или того хуже помещение в котором все это находится. Представляет собой стеклянную колбочку с тоненькой проволокой которая перегорает при превышении номинального тока, тем самым обесточивая схему.
2.Трансформатор
Очень простая, и в то же время классная и многофункциональная штука.
Трансформаторы бывают понижающие (выходное напряжение ниже чем входное), повышающие (выходное напряжение выше чем входное) и развязывающие (выходное напряжение равно входному).
Для низкочастотных схем (сетевых) используются трансформаторы с железным сердечником, самые распространенные типы это Ш-образные (вот те самые непонятные штуки которые в изобилии валяются на заброшках и есть пластины сердечника такого трансформатора) и тороидальные. Эти своим видом напоминают бублик.
Трансформатор по сути нужен для повышения, либо понижения напряжения. Еще он выполняет одну важную функцию - гальванически развязывает выход от сети. т.е. электрическая связь только через магнитную индукцию.
Обмотку которая подключается в сеть принято называть первичной, с которой снимается напряжение - вторичной, либо вторичными, если таковых несколько.
Основные параметры трансформатора:
1.Габаритная мощность - этот параметр определяет сколько мощности способен протащить через себя трансформатор. А габаритная - потому что напрямую зависит от габаритов, т.е. чем больше трансформатор тем большую мощность с него можно снять. Если вы когда-нибудь видели железный трансформатор с габаритной мощностью ватт так в 300-500 понимаете о чем я. Размеров и веса эта штука - внушительных.
2.Колличество и напряжение вторичных обмоток. Тут бывают либо трансформаторы с одной вторичкой, либо с несколькими, если их несколько их можно включать последовательно или параллельно варьируя выходное напряжение или ток. Параллельно можно включать только одинаковые обмотки!
3.Выходной ток вторичной обмотки. Тут все просто - сколько ампер способна отдать обмотка без ущерба для себя.
Нам подойдет трансформатор с напряжением вторичной обмотки 9-10 вольт переменного напряжения, и током около 500 мА. т.е. довольно скромных размеров трансформатор.
Далее буду приводить рисованные осцилограммы, т.к. с 1-20 несовершенен то на сетевых частотах у него довольно медленная разветрка, луч затухает - фото выходят некрасивыми. Будет у нас виртуальный С1-20 который способен передавать и постоянную составляющую сигнала и с неограниченной полосой пропускания. Пусть у меня будет хороший осциллограф, хотя бы на картинке)
На выходе трансформатора если ткемся в него щупами осциллографа увидим следующую картину:
3.Выпрямитель
Блочно состоит из двух частей: диодного моста и сглаживающих конденсаторов. В данной схеме сглаживающие кондесаторы являются и заодно частью входного фильтра для стабилизатора.
3.1.Диодный мост
Можно собрать как из отдельных диодов навроде 1n4007, так и взять готовую сборку диодного моста. там все еще проще - один элемент, два входа, два выхода.
Если мы ткнем щупы осциллографа в выходы диодного моста увидим следующее:
Нижняя часть синуса переместилась вверх и мы получили постоянное пульсирующее напряжение у которого уже нет переменной составляющей но оно скачает вверх вниз, так что это никуда не годится. Поэтому добавляется следующий элемент.
3.2 Сглаживающий конденсатор
Таковых, как правило, ставится пара. Электролитический и в пару ему керамика небольшой емкости для сглаживания ВЧ-помех "иголок". Электролиты хуже работают на высоких частотах. Таким образом мы и убираем из напряжения ВЧ помехи и продлеваем жизнь электролиту.
Если ткнуться осциллографом за сглаживающим конденсатором увидим примерно следующее:
Тут для демонстрации выбран конденсатор емкости заведомо меньшей чем нужная, чтобы показать принцип работы, в идеале там должен быть "пульс трупа" Эмм.. Прямую линию, а на с1-20 на самом деле вообще бы ничего не увидели. У него на входе конденсатор и постоянную составляющую он отсекает. Кстати, после выпрямителя и сглаживающих конденсаторов переменное напряжение увеличится в 1,41 раза. На самом деле никакой магии тут нет. При измерении "переменки" используют среднеквадратичное значение напряжения, а при выпрямлении в постоянку напряжение получается уже из действующего (амплитудного) напряжения.
На этом этапе мы получаем источник постоянного нестабилизированного напряжения около 12 вольт (если был использован трансформатор на 9 вольт переменки). Но у этого источника есть фатальный недостаток: напряжение на его выходе "гуляет" вместе с сетевым.
"ГОСТ гласит что в розетке 230вольт +/- 10%. По факту в некоторых сетях напряжение гуляет даже гораздо сильнее чем +/- 10%, у меня, допустим, днем в розетке 225-228в, а ночью 240-246в. Кстати, занятный факт: это же явление объясняет что микроволновка за одно и то же время иногда то еле разогревает пищу, а иногда вроде и то же количество пищи, и время то же, но как из адского пламени. Все просто - достаточно вспомнить закон Ома. Мощность равна отношению квадрата напряжения и сопротивления. P=U^2/R Т.е. у выходной мощности квадратичная зависимость от напряжения"
Для устранения этого недостатка вводим в цепь следующий элемент.
4.Линейный стабилизатор
Трехногая штука похожая на транзистор. Из доступных как правило используются отечественные КР142ЕН** либо импортные серии 78**, последние удобны тем что две последних цифры означают напряжение стабилизации, а вот чтобы понять какая КРЕНка нужна, надо уже курить даташит, хотя какой даташит микросхема то отечественная! Значит будем курить документацию =) Линейный стабилизатор сглаживает напряжение, а излишки его переводит в тепло. Поэтому КПД у него низковат, зато помех не создает. Ну, и ему нужен запас по напряжению сверху в пару вольт. Если сильно выше - в больше энергии будет угодить в нагрев, выше потери и ниже кпд. Зато никаких пульсаций! Вот после нее напряжение уже будет стабильным, без существенных колебаний, то что нам нужно! Но так как стабилизатор не может мгновенно отдать большой ток и имеет собственный шум ему на выход также ставится парочка из электролита и керамики.
Готово, поздравляю , Вы освоили принцип построения и работы однополярных стабилизированных блоков питания и теперь даже сможете собрать свой. Но как всегда помните об опасности работы со схемами в которых присутствует сетевое напряжение. Будьте аккуратны и соблюдайте технику безопасности.
Стабилизаторы напряжения в блоках питания при конструировании стабилизированных блоков питания различной аппаратуры, как правило, используют микросхемы стабилизаторов напряжения. Большая номенклатура таких микросхем предоставляет конструкторам широкую возможность их выбора для создания стабилизатора с требуемыми параметрами. В некоторых случаях, однако, для построения относительно мощных стабилизаторов вполне применимы маломощные микросхемы. Примером в этом отношении может служить построение стабилизатора напряжения, встраиваемого в сетевой адаптер.
В большинстве случаев, как известно, такие адаптеры, особенно импортные, обеспечивают выходной ток до 0,5 А и не содержат стабилизатора напряжения. Если для повышения “качества” выпрямленного напряжения необходим стабилизатор, можно использовать микросхемы ИМС. Из-за доступности микросхем серии КР142. Для получения выходного напряжения 9В обычно выбирают КР142ЕН8А, КР142ЕН8Г. Однако они обеспечивают ток нагрузки до 1 …1,5А при еще большем токе короткого замыкания (КЗ). Из-за этого при возникновении аварийной ситуации могут выйти из строя трансформатор и выпрямительные диоды адаптера. Чтобы избежать этого, нужен стабилизатор с током нагрузки до 0,5 А и током КЗ не более 0,6 А. Но найти микросхемы с такими параметрами и с выходным напряжением 9 В затруднительно.
Стабилизаторы напряжения в блоках питания выход из положения есть. Нужно использовать маломощную микросхему и “умощнить” ее с помощью транзистора (на рисунке выше в статье). В таком устройстве при токе нагрузки более 20 мА падения напряжения на резисторе R1 окажется достаточно для открывания транзистора VT1. Ток потечет “в обход” DA1, выходное напряжение будет определяться ее параметрами, а ток нагрузки может превысить допустимый выходной ток микросхемы во много раз. Правда, ток КЗ достигнет 1…1.5А, что чревато вышеуказанными последствиями.
Ограничить ток КЗ нетрудно введением еще одного транзистора (VT2 на рисунке).
Тогда при токе нагрузки до 20 мА по-прежнему будет работать только DA1, а транзисторы окажутся закрытыми. Когда ток превысит указанное значение, откроется транзистор VT1 и ток потечет через него. Как только ток достигнет значения 400…500 мА либо в цепи нагрузки возникнет КЗ, на резисторе R1 появится такое напряжение, которое откроет транзистор VT2. Теперь оба транзистора начнут работать в режиме стабилизатора тока.
Резистором R1 задают ориентировочное значение тока стабилизации: lCT = 0,6/R1. При этом ток КЗ составит: lK3 = lCT + 1КЗ.МС, где кз.мс ток КЗ микросхемы. В обоих устройствах транзисторы VT1 — любые из серий КТ814, КТ816. Транзистор VT2 должен быть с малым напряжением насыщения коллектор—эмиттер, поэтому желательно применить, кроме указанного на схеме, транзисторы КТ208А—КТ208М, КТ209А—КТ209М, КТ3107А-КТ3107И, КТ3108А— КТ3108В. Конденсатор С1 — конденсатор фильтра адаптера.
Разработка и изготовление печатной платы
Теперь вкратце рассмотрим наглядный пример разработки и сборки стабилизированного блока питания своими руками. В первую очередь, необходимо найти все присутствующие в схеме компоненты. Если нет конденсаторов, резисторов или стабилитронов нужных номиналов – выходим из ситуации вышеописанными путями.
Далее нужно будет спроектировать и изготовить печатную плату для нашего прибора. Начинающим лучше всего использовать для этого простое и, самое главное, бесплатное программное обеспечение, например, Sprint Layout.
Размещаем на виртуальной плате все компоненты согласно выбранной схемы. Оптимизируем их расположение, корректируем в зависимости от того, какие конкретно детали есть в наличии. На этом этапе рекомендуется перепроверять реальные размеры компонентов и сравнивать их с добавляемыми в разрабатываемую схему. Особое внимание обратите на полярность электролитических конденсаторов, расположение выводов транзистора, стабилитрона и диодного моста.
Если вы заходите добавить в блок питания сигнальный светодиод, то его можно будет включить в схему как до стабилитрона, так и после (предпочтительнее). Чтобы подобрать для него токоограничивающий резистор, необходимо выполнить следующий расчет. Из напряжения участка цепи вычитаем падение напряжения на светодиоде и делим результат на номинальный ток его питания. Пример. На участке, к которому мы планируем подключать сигнальный светодиод, имеется стабилизированные 12 В. Падение напряжения у стандартных светодиодов около 3 В, а номинальный ток питания 20 мА (0,02 А). Получаем, что сопротивление токоограничивающего резистора R=450 Ом.
Проверка компонентов и сборка блока питания
После разработки платы в программе переносим ее на стеклотекстолит, травим, лудим дорожки и удаляем излишки флюса.
После этого выполняем установку радиокомпонентов. Здесь стоит сказать, что не лишним будет сразу же перепроверить их работоспособность, особенно, если они не новые. Как и что проверять?
Обмотки трансформатора проверяются омметром. Где сопротивление больше – там первичная обмотка. Далее его нужно включить в сеть и убедиться, что он выдает требуемое пониженное напряжение. При его измерении соблюдайте предельную осторожность. Также учтите, что напряжение на выходе переменное, потому на вольтметре включается соответствующий режим.
Резисторы проверяются омметром. Стабилитрон должен «звониться» только в одном направлении. Диодный мост проверяем по схеме. Встроенные в него диоды должны проводить ток только в одном направлении. Для проверки конденсаторов потребуется специальный прибор для измерения электрической емкости. В транзисторе n-p-n структуры ток должен протекать от базы к эмиттеру и к коллектору. В остальных направлениях он протекать не должен.
Начинать сборку лучше всего с мелких деталей – резисторов, стабилитрона, светодиода. Затем впаиваются конденсаторы, диодный мост.
Особое внимание обращайте на процесс установки мощного транзистора. Если перепутать его выводы – схема не заработает. Кроме того, этот компонент будет достаточно сильно греется под нагрузкой, потому его необходимо устанавливать на радиатор.
Последним устанавливается самая большая деталь – трансформатор. Далее к выводам его первичной обмотки припаивается сетевая вилка с проводом. На выходе блока питания тоже предусматриваются провода.
Осталось только хорошенько перепроверить правильность установки всех компонентов, смыть остатки флюса и включить блок питания в сеть. Если все сделано правильно, то светодиод будет светиться, а на выходе мультиметр покажет желаемое напряжение.
Приветствую на канале. Сегодня я покажу как сделать компьютерный блок питания более стабильным. Не многие знают, что под нагрузкой у компьютерных блоков питания просаживается напряжение. Это происходит как на линии 5 вольт, так и на линии 12 вольт. Причина тому, общая обратная связь по обеим линиям.
Буду показывать на примере такого блока питания. На глаз ватт 300.
Важно. Включать блок в сеть, после каких либо изменений в схеме, рекомендую через лампочку 220 вольт 40-60 Ватт.
Включаем блок питания без нагрузки, к выходу подключаем провода мультиметра, и видим напряжение 12,48 вольт.
Да, чтобы блок запустился нужно контакт PS-ON, он же зеленый провод на разъёме, подключить к минусу.
При подключении лампочки накаливания 12 вольт и всего 5 ватт, напряжение просело до 11,98 вольт. Просадка составила 0,5 вольта.
С линией 5 вольт, та же история.
Напряжение просело на 0,02 вольта. Но это только при небольшой нагрузке. С мощной нагрузкой, все будет куда более существенно.
Если посмотреть на упрощённую схему выходной части компьютерного блока питания, то можно заметить, что обратная связь подключена как к 5-ти вольтовой линии, так и к 12-ти. На схеме это резисторы R1 и R2. Мой блок устроен на ШИМ контроллере TL494, поэтому вход обратной связи, это первая нога, у других микросхем, естественно будут другие ноги.
Что происходит при работе? Когда появляется нагрузка, например на линии 12 вольт, блок пытается стабилизировать, то есть приподнять напряжение, в месте с этим поднимает напряжение на 5-ти вольтовой линии. (Трансформатор ведь общий). Но к ней тоже подключена обратная связь, микросхема видит, что напряжение 5 вольт растет, понимая это, пытается его снизить. Тем самым затрагивая напряжение на 12-ти вольтовой линии. В итоге обратная связь по 5-ти вольтовой линии мешает корректно стабилизировать напряжение на 12-ти вольтовой линии. Все тоже самое происходит, если нагружать 5-ти вольтовую линию.
Что делать? Все просто, убираем резистор обратной связи. Нужны 12 вольт, значит убираем резистор с 5-ти вольт. Нужны 5 вольт убираем резистор с 12-ти вольт.
При удалении резистора обратной связи напряжение немного подрастет, например на линии 12 вольт может подняться более 13 вольт, его можно подстроить подбором резистора обратной связи по 12 ти вольтам. На схеме это R2.
Если нужен регулируемый блок питания, то вместо резистора обратной связи, устанавливаем переменный резистор. Чем меньше сопротивление, тем меньше напряжение и наоборот. Более 22 -23 вольт на 12-ти вольтовой линии, поднимать напряжение не рекомендую. И да, если поднимаете напряжение более 14-15 вольт не забудьте заменить выходные электролитические конденсаторы на напряжение 25-35 вольт. Рекомендую 35 вольт.
Если произойдет обрыв переменного резистора, то на выходе напряжение взлетит на максимум. Это чревато выходом из строя нагрузки. Поэтому рекомендую поставить переменный резистор вместо R3. Зависимость будет обратная, чем ниже сопротивление тем выше напряжение и наоборот. Еще в таком случае рекомендую увеличить сопротивления, как R1 так и R3, так как суммарное низкое сопротивление приведет к повышенному току на делителе и он будет греться, что приведет к изменению сопротивления, а соответственно напряжения, ну и в итоге к вероятному сгоранию резисторов делителя.
Если сильно изменить напряжение, от номинальных, то супервизор может вырубит TL494. Что бы этого избежать нужно от 4 ноги TL494 отпаять диод, через который супервизор управляет выключением блока. В данном блоке, супервизор сделан на компараторе LM339N.
В итоге получаем адекватный с нормальной стабилизацией блок питания. Сейчас конечно, все больше блоков с DC-DC преобразователями. С ними такой проблемы нет. В них каждое напряжение стабилизируется независимо. Ну, а если нужен просто нормальный блок питания , то можно купить на всем известном сайте .
В видео ниже, можно наглядно посмотреть просадку напряжения, и какой эффект достигается при удалении резистора ОС.
На этом думаю всё. Не забываем подписываться, ставить лайки, писать комментарии. Ну, и по желанию поддержать канал.
Рассмотренный далее стабилизированный блок питания является одним из первых устройств, которые собираются начинающими радиолюбителями. Это очень простой, но весьма полезный прибор. Для его сборки не нужны дорогостоящие компоненты, которые достаточно легко подобрать новичку в зависимости от требуемых характеристик блока питания.
Материал будет также полезен тем, кто желает более детально разобраться в назначении и расчете простейших радиодеталей. В том числе, вы подробно узнаете о таких компонентах блока питания, как:
- силовой трансформатор;
- диодный мост;
- сглаживающий конденсатор;
- стабилитрон;
- резистор для стабилитрона;
- транзистор;
- нагрузочный резистор;
- светодиод и резистор для него.
Также в статье детально рассказано, как подобрать радиодетали для своего блока питания и что делать, если нет нужного номинала. Наглядно будет показана разработка печатной платы и раскрыты нюансы этой операции. Несколько слов сказано конкретно о проверке радиодеталей перед пайкой, а также о сборке устройства и его тестировании.
Схема стабилизированного блока питания
Всевозможных схем блоков питания со стабилизацией напряжения существует сегодня очень много. Но одна из самых простых конфигураций, с которой и стоит начинать новичку, построена всего на двух ключевых компонентах – стабилитроне и мощном транзисторе. Естественно, в схеме присутствуют и другие детали, но они вспомогательные.
Схемы в радиоэлектронике принято разбирать в том направлении, в котором по ним протекает ток. В блоке питания со стабилизацией напряжения все начинается с трансформатора (TR1). Он выполняет сразу несколько функций. Во-первых, трансформатор понижает сетевое напряжение. Во-вторых, обеспечивает работу схемы. В-третьих, питает то устройство, которое подключено к блоку.
Диодный мост (BR1) – предназначен для выпрямления пониженного сетевого напряжения. Если говорить другими словами, то в него заходит переменное напряжение, а на выходе получается уже постоянное. Без диодного моста не будет работать ни сам блок питания, ни устройства, которые будут к нему подключаться.
Сглаживающий электролитический конденсатор (C1) нужен для того, чтобы убирать пульсации, присутствующие в бытовой сети. На практике они создают помехи, которые отрицательно сказываются на работе электроприборов. Если для примера взять усилитель звука, запитанный от блока питания без сглаживающего конденсатора, то эти самые пульсации будут отчетливо слышны в колонках в виде постороннего шума. В других приборах помехи могут привести к некорректной работе, сбоям и прочим проблемам.
Стабилитрон (D1) – это компонент блока питания, который стабилизирует уровень напряжения. Дело в том, что трансформатор будет выдавать желаемые 12 В (например) только тогда, когда в сетевой розетке будет ровно 230 В. Однако на практике таких условий не бывает. Напряжение может как просаживаться, так и повышаться. То же самое трансформатор будет давать и на выходе. Благодаря своим свойствам стабилитрон выравнивает пониженное напряжение независимо от скачков в сети. Для корректной работы этого компонента нужен токоограничивающий резистор (R1). О нем более детально сказано ниже.
Транзистор (Q1) – нужен для усиления тока. Дело в том, что стабилитрон не способен пропускать через себя весь потребляемый прибором ток. Более того, корректно он будет работать только в определенном диапазоне, например, от 5 до 20 мА. Для питания каких-либо приборов этого откровенно мало. С данной проблемой и справляется мощный транзистор, открывание и закрывание которого управляется стабилитроном.
Сглаживающий конденсатор (C2) – предназначен для того же, что и вышеописанный C1. В типовых схемах стабилизированных блоков питания присутствует также нагрузочный резистор (R2). Он нужен для того, чтобы схема сохраняла работоспособность тогда, когда к выходным клеммам ничего не подключено.
В подобных схемах могут присутствовать и другие компоненты. Это и предохранитель, который ставится перед трансформатором, и светодиод, сигнализирующий о включении блока, и дополнительные сглаживающие конденсаторы, и еще один усиливающий транзистор, и выключатель. Все они усложняют схему, однако, повышают функциональность устройства.
Расчет и подбор радиокомпонентов для простейшего блока питания
Трансформатор подбирается по двум основным критериям – напряжению вторичной обмотки и по мощности. Есть и другие параметры, но в рамках материала они не особо важны. Если вам нужен блок питания, скажем, на 12 В, то трансформатор нужно подбирать такой, чтобы с его вторичной обмотки можно было снять чуть больше. С мощностью все то же самое – берем с небольшим запасом.
Основной параметр диодного моста – это максимальный ток, который он способен пропускать. На эту характеристику и стоит ориентироваться в первую очередь. Рассмотрим примеры. Блок будет использоваться для питания прибора, потребляющего ток 1 А. Это значит, что диодный мост нужно брать примерно на 1,5 А. Допустим, вы планируете питать какой-либо 12-вольтовый прибор мощностью 30 Вт. Это значит, что потребляемый ток будет около 2,5 А. Соответственно, диодный мост должен быть, как минимум, на 3 А. Другими его характеристиками (максимальное напряжение и прочее) в рамках такой простой схемы можно пренебрегать.
Дополнительно стоит сказать, что диодный мост можно не брать уже готовый, а собрать его из четырех диодов. В таком случае каждый из них должен быть рассчитан на ток, проходящий по схеме.
Для расчета емкости сглаживающего конденсатора применяются достаточно сложные формулы, которые в данном случае ни к чему. Обычно берется емкость 1000-2200 мкФ, и этого для простого блока питания будет вполне достаточно. Можно взять конденсатор и побольше, но это существенно удорожит изделие. Другой важный параметр – максимальное напряжение. По нему конденсатор подбирается в зависимости от того, какое напряжение будет присутствовать в схеме.
Здесь стоит учитывать, что на отрезке между диодным мостом и стабилитроном после включения сглаживающего конденсатора напряжение будет примерно на 30% выше, чем на выводах трансформатора. То есть, если вы делаете блок питания на 12 В, а трансформатор выдает с запасом 15 В, то на данном участке из-за работы сглаживающего конденсатора будет примерно 19,5 В. Соответственно, он должен быть рассчитан на это напряжение (ближайший стандартный номинал 25 В).
Второй сглаживающий конденсатор в схеме (C2) обычно берется небольшой емкости – от 100 до 470 мкФ. Напряжение на этом участке схемы будет уже стабилизированным, например, до уровня 12 В. Соответственно, конденсатор должен быть рассчитан на это (ближайший стандартный номинал 16 В).
А что делать, если конденсаторов нужных номиналов нет в наличии, и в магазин идти неохота (или банально нет желания их покупать)? В таком случае вполне возможно воспользоваться параллельным подключением нескольких конденсаторов меньшей емкости. При этом стоит учесть, что максимальное рабочее напряжение при таком подсоединении суммироваться не будет!
Стабилитрон подбирается в зависимости от того, какое напряжение нам нужно получить на выходе блока питания. Если подходящего номинала нет, то можно соединить несколько штук последовательно. Стабилизируемое напряжение, при этом, будет суммироваться. Для примера возьмем ситуацию, когда нам надо получить 12 В, а в наличии есть только два стабилитрона на 6 В. Соединив их последовательно мы и получим желаемое напряжение. Стоит отметить, что для получения усредненного номинала параллельное подключение двух стабилитронов не сработает.
Максимально точно подобрать токоограничивающий резистор для стабилитрона можно только экспериментально. Для этого в уже рабочую схему (например, на макетной плате) включается резистор номиналом примерно 1 кОм, а между ним и стабилитроном в разрыв цепи ставится амперметр и переменный резистор. После включения схемы нужно вращать ручку переменного резистора до тех пор, пока через участок цепи не потечет требуемый номинальный ток стабилизации (указывается в характеристиках стабилитрона).
Усиливающий транзистор подбирается по двум основным критериям. Во-первых, для рассматриваемой схемы он обязательно должен быть n-p-n структуры. Во-вторых, в характеристиках имеющегося транзистора нужно посмотреть на максимальный ток коллектора. Он должен быть немного больше, чем максимальный ток, на который будет рассчитан собираемый блок питания.
Нагрузочный резистор в типовых схемах берется номиналом от 1 кОм до 10 кОм. Меньшее сопротивление брать не стоит, так как в случае, когда блок питания не будет нагружен, через этот резистор потечет слишком большой ток, и он сгорит.
Расчет и подбор радиокомпонентов для простейшего блока питания
Трансформатор подбирается по двум основным критериям – напряжению вторичной обмотки и по мощности. Есть и другие параметры, но в рамках материала они не особо важны. Если вам нужен блок питания, скажем, на 12 В, то трансформатор нужно подбирать такой, чтобы с его вторичной обмотки можно было снять чуть больше. С мощностью все то же самое – берем с небольшим запасом.
Основной параметр диодного моста – это максимальный ток, который он способен пропускать. На эту характеристику и стоит ориентироваться в первую очередь. Рассмотрим примеры. Блок будет использоваться для питания прибора, потребляющего ток 1 А. Это значит, что диодный мост нужно брать примерно на 1,5 А. Допустим, вы планируете питать какой-либо 12-вольтовый прибор мощностью 30 Вт. Это значит, что потребляемый ток будет около 2,5 А. Соответственно, диодный мост должен быть, как минимум, на 3 А. Другими его характеристиками (максимальное напряжение и прочее) в рамках такой простой схемы можно пренебрегать.
Дополнительно стоит сказать, что диодный мост можно не брать уже готовый, а собрать его из четырех диодов. В таком случае каждый из них должен быть рассчитан на ток, проходящий по схеме.
Для расчета емкости сглаживающего конденсатора применяются достаточно сложные формулы, которые в данном случае ни к чему. Обычно берется емкость 1000-2200 мкФ, и этого для простого блока питания будет вполне достаточно. Можно взять конденсатор и побольше, но это существенно удорожит изделие. Другой важный параметр – максимальное напряжение. По нему конденсатор подбирается в зависимости от того, какое напряжение будет присутствовать в схеме.
Здесь стоит учитывать, что на отрезке между диодным мостом и стабилитроном после включения сглаживающего конденсатора напряжение будет примерно на 30% выше, чем на выводах трансформатора. То есть, если вы делаете блок питания на 12 В, а трансформатор выдает с запасом 15 В, то на данном участке из-за работы сглаживающего конденсатора будет примерно 19,5 В. Соответственно, он должен быть рассчитан на это напряжение (ближайший стандартный номинал 25 В).
Второй сглаживающий конденсатор в схеме (C2) обычно берется небольшой емкости – от 100 до 470 мкФ. Напряжение на этом участке схемы будет уже стабилизированным, например, до уровня 12 В. Соответственно, конденсатор должен быть рассчитан на это (ближайший стандартный номинал 16 В).
А что делать, если конденсаторов нужных номиналов нет в наличии, и в магазин идти неохота (или банально нет желания их покупать)? В таком случае вполне возможно воспользоваться параллельным подключением нескольких конденсаторов меньшей емкости. При этом стоит учесть, что максимальное рабочее напряжение при таком подсоединении суммироваться не будет!
Стабилитрон подбирается в зависимости от того, какое напряжение нам нужно получить на выходе блока питания. Если подходящего номинала нет, то можно соединить несколько штук последовательно. Стабилизируемое напряжение, при этом, будет суммироваться. Для примера возьмем ситуацию, когда нам надо получить 12 В, а в наличии есть только два стабилитрона на 6 В. Соединив их последовательно мы и получим желаемое напряжение. Стоит отметить, что для получения усредненного номинала параллельное подключение двух стабилитронов не сработает.
Максимально точно подобрать токоограничивающий резистор для стабилитрона можно только экспериментально. Для этого в уже рабочую схему (например, на макетной плате) включается резистор номиналом примерно 1 кОм, а между ним и стабилитроном в разрыв цепи ставится амперметр и переменный резистор. После включения схемы нужно вращать ручку переменного резистора до тех пор, пока через участок цепи не потечет требуемый номинальный ток стабилизации (указывается в характеристиках стабилитрона).
Усиливающий транзистор подбирается по двум основным критериям. Во-первых, для рассматриваемой схемы он обязательно должен быть n-p-n структуры. Во-вторых, в характеристиках имеющегося транзистора нужно посмотреть на максимальный ток коллектора. Он должен быть немного больше, чем максимальный ток, на который будет рассчитан собираемый блок питания.
Нагрузочный резистор в типовых схемах берется номиналом от 1 кОм до 10 кОм. Меньшее сопротивление брать не стоит, так как в случае, когда блок питания не будет нагружен, через этот резистор потечет слишком большой ток, и он сгорит.
Читайте также: