Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος στη δίοδο zener και το τρανζίστορ

Η σταθεροποιημένη παροχή ρεύματος που εξετάζεται παρακάτω είναι μία από τις πρώτες συσκευές που συναρμολογούνται από αρχάριους ζαμπόν. Πρόκειται για μια πολύ απλή αλλά πολύ χρήσιμη συσκευή. Για τη συναρμολόγησή του, δεν χρειάζονται ακριβή εξαρτήματα, τα οποία είναι αρκετά εύκολο να πάρουν για έναν αρχάριο, ανάλογα με τα απαιτούμενα χαρακτηριστικά της τροφοδοσίας.
Το υλικό θα είναι επίσης χρήσιμο σε όσους επιθυμούν να κατανοήσουν λεπτομερέστερα το σκοπό και τον υπολογισμό των απλούστερων ραδιοσυχνοτήτων. Συγκεκριμένα, θα μάθετε λεπτομερώς σχετικά με αυτά τα εξαρτήματα του τροφοδοτικού όπως:

• Μετασχηματιστής ισχύος.
• γέφυρα δίοδος?
• εξομάλυνση πυκνωτή?
• δίοδος zener;
• αντίσταση για δίοδο zener;
• τρανζίστορ
• αντίσταση φορτίου.
• LED και αντίσταση για αυτό.

Επίσης στο άρθρο περιγράφεται λεπτομερώς ο τρόπος επιλογής ραδιοσυσκευών για την τροφοδοσία ρεύματος και τι πρέπει να κάνετε αν δεν υπάρχει βαθμολογία. Η ανάπτυξη της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος θα παρουσιαστεί σαφώς και θα αποκαλυφθούν οι αποχρώσεις αυτής της λειτουργίας. Λίγες λέξεις λέγονται ειδικά για τον έλεγχο ραδιοσυσκευών πριν από την συγκόλληση, καθώς και για τη συναρμολόγηση της συσκευής και τη δοκιμή της.

Τυπικό σταθεροποιημένο κύκλωμα παροχής ισχύος

Υπάρχουν πολλά διαφορετικά σχέδια τροφοδοτικών με σταθεροποίηση τάσης σήμερα. Αλλά μία από τις απλούστερες διαμορφώσεις, τις οποίες πρέπει να ξεκινήσει ένας αρχάριος, βασίζεται μόνο σε δύο βασικά συστατικά στοιχεία - μια δίοδο zener και ένα ισχυρό τρανζίστορ. Φυσικά, υπάρχουν άλλα στοιχεία στο κύκλωμα, αλλά είναι βοηθητικά.
Είναι συνηθισμένο να αποσυναρμολογούνται τα κυκλώματα των ηλεκτρονικών στην κατεύθυνση στην οποία ρέει ρεύμα μέσω αυτών. Σε μια παροχή ρεύματος με σταθεροποίηση τάσης, όλα ξεκινούν με έναν μετασχηματιστή (TR1). Εκτελεί διάφορες λειτουργίες ταυτόχρονα. Πρώτον, ο μετασχηματιστής μειώνει την τάση δικτύου. Δεύτερον, εξασφαλίζει τη λειτουργία του κυκλώματος. Τρίτον, ενεργοποιεί τη συσκευή που είναι συνδεδεμένη στη μονάδα.
Η δίοδος γέφυρας (BR1) - έχει σχεδιαστεί για την αποκατάσταση της μειωμένης τάσης δικτύου. Με άλλα λόγια, εισέρχεται μια εναλλασσόμενη τάση και η έξοδος είναι ήδη σταθερή. Ούτε το ίδιο το τροφοδοτικό ούτε οι συσκευές που θα συνδεθούν με αυτό θα λειτουργούν χωρίς γέφυρα δίοδος.
Απαιτείται ένας εξομαλυντικός ηλεκτρολυτικός πυκνωτής (C1) προκειμένου να αφαιρεθούν οι κυματισμοί που υπάρχουν στο οικιακό δίκτυο. Στην πράξη δημιουργούν παρεμβολές που επηρεάζουν δυσμενώς τη λειτουργία των ηλεκτρικών συσκευών. Εάν, για παράδειγμα, παίρνουμε έναν ενισχυτή ήχου που τροφοδοτείται από μια τροφοδοσία ρεύματος χωρίς έναν εξομαλυντικό πυκνωτή, τότε αυτές οι πολύ κυματισμοί θα ακουστούν σαφώς στις στήλες με τη μορφή εξωτερικού θορύβου. Άλλες συσκευές ενδέχεται να προκαλέσουν παρεμβολές, δυσλειτουργία και άλλα προβλήματα.
Η δίοδος Zener (D1) είναι ένα στοιχείο της τροφοδοσίας που σταθεροποιεί το επίπεδο τάσης. Το γεγονός είναι ότι ο μετασχηματιστής θα παράγει τα επιθυμητά 12 V (για παράδειγμα) μόνο όταν η έξοδος ισχύος είναι ακριβώς 230 V. Ωστόσο, στην πράξη τέτοιες συνθήκες δεν υπάρχουν. Η τάση μπορεί τόσο να χαλαρώσει όσο και να αυξηθεί. Ο ίδιος μετασχηματιστής θα δώσει στην έξοδο. Λόγω των ιδιοτήτων του, η δίοδος zener εξισώνει τη χαμηλή τάση ανεξάρτητα από τις υπερτάσεις στο δίκτυο. Για να λειτουργήσει σωστά αυτό το στοιχείο, απαιτείται μια αντίσταση περιορισμού ρεύματος (R1). Σχετικά με αυτό με περισσότερες λεπτομέρειες παρακάτω.
Τρανζίστορ (Q1) - που απαιτείται για την ενίσχυση του ρεύματος. Το γεγονός είναι ότι η δίοδος zener δεν είναι σε θέση να περάσει μέσα από το ίδιο το ρεύμα που καταναλώνεται από τη συσκευή. Επιπλέον, θα λειτουργεί σωστά μόνο σε ένα συγκεκριμένο εύρος, για παράδειγμα από 5 έως 20 mA. Για την τροφοδοσία οποιωνδήποτε συσκευών, αυτό δεν είναι απολύτως αρκετό. Ένα ισχυρό τρανζίστορ αντιμετωπίζει αυτό το πρόβλημα, το άνοιγμα και το κλείσιμο του οποίου ελέγχεται από μια δίοδο zener.
Ρυθμιζόμενος πυκνωτής (C2) - σχεδιασμένος για το ίδιο με τον παραπάνω C1. Τυπικά σταθεροποιημένα κυκλώματα τροφοδοσίας περιλαμβάνουν επίσης μια αντίσταση φορτίου (R2). Απαιτείται έτσι ώστε το κύκλωμα να παραμένει λειτουργικό όταν δεν συνδέεται τίποτα με τους ακροδέκτες εξόδου.
Άλλα εξαρτήματα ενδέχεται να υπάρχουν σε τέτοια συστήματα. Αυτή είναι μια ασφάλεια που είναι τοποθετημένη μπροστά από το μετασχηματιστή και μια ενδεικτική λυχνία LED της μονάδας είναι ενεργοποιημένη και πρόσθετοι πυκνωτές εξομάλυνσης, ένα άλλο τρανζίστορ ενίσχυσης και ένας διακόπτης. Όλοι τους περιπλέκουν το κύκλωμα, ωστόσο, αυξάνουν τη λειτουργικότητα της συσκευής.

Υπολογισμός και επιλογή ραδιοσυχνοτήτων για την απλούστερη παροχή ρεύματος

Ο μετασχηματιστής επιλέγεται σύμφωνα με δύο βασικά κριτήρια - τάση δευτερεύουσας περιέλιξης και ισχύος. Υπάρχουν και άλλες παράμετροι, αλλά μέσα στο υλικό δεν είναι ιδιαίτερα σημαντικές. Εάν χρειάζεστε μια παροχή ρεύματος, ας πούμε, στα 12 V, τότε ο μετασχηματιστής πρέπει να επιλεγεί έτσι ώστε να μπορεί να αφαιρεθεί λίγο περισσότερο από το δευτερεύον του τύλιγμα. Με την εξουσία όλα τα ίδια - παίρνουμε με ένα μικρό περιθώριο.
Η κύρια παράμετρος της γέφυρας δίοδος είναι το μέγιστο ρεύμα που μπορεί να περάσει. Αξίζει να επικεντρωθεί σε αυτό το χαρακτηριστικό στην πρώτη θέση. Ας δούμε μερικά παραδείγματα. Η μονάδα θα χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία μιας συσκευής που καταναλώνει ρεύμα 1 Α. Αυτό σημαίνει ότι η γέφυρα διόδου πρέπει να ληφθεί σε περίπου 1,5 Α. Ας υποθέσουμε ότι σκοπεύετε να τροφοδοτήσετε μια συσκευή 12 βολτ με ισχύ 30 watt. Αυτό σημαίνει ότι η κατανάλωση ρεύματος θα είναι περίπου 2,5 Α. Κατά συνέπεια, η γέφυρα των δίοδων πρέπει να είναι τουλάχιστον 3 A. Τα άλλα χαρακτηριστικά της (μέγιστη τάση κ.λπ.) μπορούν να παραμεληθούν σε ένα τέτοιο απλό κύκλωμα.
Επιπλέον, αξίζει να πούμε ότι η γέφυρα δίοδος δεν μπορεί να είναι έτοιμη, αλλά να συναρμολογηθεί από τέσσερις δίοδοι. Σε αυτή την περίπτωση, κάθε ένα από αυτά πρέπει να βαθμολογηθεί για το ρεύμα που διέρχεται από το κύκλωμα.
Για τον υπολογισμό της χωρητικότητας του εξομαλυντικού πυκνωτή, χρησιμοποιούνται πολύ σύνθετοι τύποι, οι οποίοι σε αυτή την περίπτωση είναι άχρηστοι. Συνήθως, μια χωρητικότητα 1000-2200 μF λαμβάνεται, και αυτό θα είναι αρκετό για μια απλή παροχή ηλεκτρικού ρεύματος. Μπορείτε να πάρετε έναν πυκνωτή και πολλά άλλα, αλλά αυτό θα αυξήσει σημαντικά το κόστος του προϊόντος. Μια άλλη σημαντική παράμετρος είναι η μέγιστη τάση. Σύμφωνα με αυτό, ο πυκνωτής επιλέγεται ανάλογα με την τάση που θα υπάρχει στο κύκλωμα.
Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι στο διάστημα μεταξύ της γέφυρας δίοδος και της διόδου zener μετά την ενεργοποίηση του πυκνωτή εξομάλυνσης, η τάση θα είναι περίπου 30% υψηλότερη από ό, τι στους ακροδέκτες του μετασχηματιστή. Δηλαδή, αν κάνετε μια τροφοδοσία 12 V και ο μετασχηματιστής δίνει ένα περιθώριο 15 V, τότε σε αυτό το τμήμα, λόγω του εξομαλυντικού πυκνωτή, θα είναι περίπου 19,5 V. Συνεπώς, θα πρέπει να σχεδιαστεί για αυτή την τάση 25 V).
Ο δεύτερος πυκνωτής εξομάλυνσης στο κύκλωμα (C2) λαμβάνεται συνήθως με μικρή χωρητικότητα - από 100 έως 470 microfarads. Η τάση σε αυτό το τμήμα του κυκλώματος θα σταθεροποιηθεί ήδη, για παράδειγμα, στο επίπεδο των 12 V. Συνεπώς, ο πυκνωτής θα πρέπει να σχεδιαστεί για αυτό (η πλησιέστερη στάνταρ βαθμολογία είναι 16 V).
Και τι εάν οι πυκνωτές των απαιτούμενων βαθμολογιών δεν είναι διαθέσιμοι και είστε απρόθυμοι να πάτε στο κατάστημα (ή απλά δεν επιθυμείτε να τις αγοράσετε); Σε αυτή την περίπτωση, είναι πολύ πιθανό να χρησιμοποιηθεί η παράλληλη σύνδεση πολλών πυκνωτών χαμηλότερης χωρητικότητας. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η μέγιστη τάση λειτουργίας με μια τέτοια σύνδεση δεν θα αθροιστεί!
Η δίοδος zener επιλέγεται ανάλογα με την τάση που χρειάζεται για να φτάσουμε στην έξοδο του τροφοδοτικού. Αν δεν υπάρχει κατάλληλη βαθμολογία, τότε μπορούν να συνδεθούν σε σειρά διάφορα κομμάτια. Η σταθεροποιημένη τάση, σε αυτή την περίπτωση, θα προστεθεί. Για παράδειγμα, πάρτε την κατάσταση όταν πρέπει να πάρουμε 12 V, και υπάρχουν μόνο δύο διόδους zener στα 6 V. είναι διαθέσιμες. Με τη σύνδεσή τους σε σειρά, έχουμε την επιθυμητή τάση. Αξίζει να σημειωθεί ότι για να επιτευχθεί μια μέση ονομαστική τιμή, η παράλληλη σύνδεση δύο διόδων zener δεν θα λειτουργήσει.
Είναι δυνατή η επιλογή της αντιστάσεως περιορισμού ρεύματος για τη δίοδο zener όσο το δυνατόν ακριβέστερα μόνο πειραματικά. Για να γίνει αυτό, ένας αντιστάτης περίπου 1 kOhm περιλαμβάνεται στο ήδη λειτουργούν κύκλωμα (για παράδειγμα, σε ένα breadboard), και ένα αμπερόμετρο και μια μεταβλητή αντίσταση τοποθετούνται μεταξύ του κυκλώματος και της διόδου zener. Μετά την ενεργοποίηση του κυκλώματος, είναι απαραίτητο να περιστρέψετε τη λαβή της μεταβλητής αντιστάσεως έως ότου το απαιτούμενο ονομαστικό ρεύμα σταθεροποίησης ρέει διαμέσου του τμήματος κυκλώματος (που υποδεικνύεται στα χαρακτηριστικά της δίοδος zener).
Το ενισχυτικό τρανζίστορ επιλέγεται σύμφωνα με δύο βασικά κριτήρια. Πρώτον, για το υπό εξέταση κύκλωμα, πρέπει απαραίτητα να είναι μια n-p-n δομή. Δεύτερον, στα χαρακτηριστικά του υφιστάμενου τρανζίστορ, πρέπει να δούμε το μέγιστο ρεύμα συλλέκτη. Θα πρέπει να είναι ελαφρώς μεγαλύτερο από το μέγιστο ρεύμα για το οποίο θα σχεδιαστεί η συναρμολογημένη τροφοδοσία ρεύματος.
Η αντίσταση φορτίου σε τυπικά σχήματα λαμβάνεται με ονομαστική τιμή από 1 kOhm έως 10 kOhm. Δεν πρέπει να λαμβάνεται λιγότερη αντίσταση, επειδή στην περίπτωση που δεν τροφοδοτείται η τροφοδοσία ρεύματος, θα περάσει υπερβολικά μεγάλο ρεύμα μέσω αυτής της αντίστασης και θα καεί.

Σχεδιασμός και κατασκευή πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων

Τώρα, εξετάστε εν συντομία ένα καλό παράδειγμα ανάπτυξης και συναρμολόγησης ενός σταθεροποιημένου ηλεκτρικού ρεύματος. Πρώτα απ 'όλα, είναι απαραίτητο να βρείτε όλα τα εξαρτήματα που υπάρχουν στο κύκλωμα. Εάν δεν υπάρχουν πυκνωτές, αντιστάσεις ή διόδους zener των απαιτούμενων χαρακτηριστικών, βγαίνουμε από την κατάσταση με τους τρόπους που περιγράφονται παραπάνω.
Στη συνέχεια, θα χρειαστεί να σχεδιάσετε και να φτιάξετε έναν πίνακα τυπωμένου κυκλώματος για τη συσκευή μας. Για αρχάριους, είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε το απλό και, το σημαντικότερο, δωρεάν λογισμικό, για παράδειγμα, το Sprint Layout.
Τοποθετούμε στην εικονική πλακέτα όλα τα εξαρτήματα σύμφωνα με το επιλεγμένο σχήμα. Βελτιστοποιούμε την τοποθεσία τους, προσαρμόζουμε ανάλογα με τις συγκεκριμένες λεπτομέρειες που είναι διαθέσιμες. Σε αυτό το στάδιο, συνιστάται να κάνετε διπλό έλεγχο των πραγματικών διαστάσεων των στοιχείων και να τα συγκρίνετε με αυτά που προστέθηκαν στο αναπτυγμένο σχήμα. Δώστε ιδιαίτερη προσοχή στην πολικότητα των ηλεκτρολυτικών πυκνωτών, στη θέση των ακροδεκτών του τρανζίστορ, στη δίοδο zener και στη γέφυρα διόδων.
Αν πάτε για να προσθέσετε ένα σήμα LED στην τροφοδοσία, τότε μπορεί να συμπεριληφθεί στο κύκλωμα τόσο πριν από τη δίοδο zener και μετά (κατά προτίμηση). Προκειμένου να επιλεγεί ένας αντιστάτης περιορισμού ρεύματος για αυτό, είναι απαραίτητο να εκτελεστεί ο ακόλουθος υπολογισμός. Αφαιρέστε την πτώση τάσης στη λυχνία LED από την τάση του τμήματος κυκλώματος και διαιρέστε το αποτέλεσμα με το ονομαστικό ρεύμα της τροφοδοσίας του. Ένα παράδειγμα. Στην περιοχή στην οποία σχεδιάζουμε τη σύνδεση του σήματος LED, σταθεροποιούνται τα 12 V. Η πτώση τάσης για τα πρότυπα LED είναι περίπου 3 V και το ονομαστικό ρεύμα τροφοδοσίας είναι 20 mA (0,02 A). Φτιάχνουμε ότι η αντίσταση της αντιστάσεως περιορισμού ρεύματος είναι R = 450 Ohms.

Έλεγχος εξαρτημάτων και συναρμολόγηση τροφοδοτικού

Αφού αναπτύξετε την πλακέτα στο πρόγραμμα, μεταφέρετε το σε υαλοβάμβακα, χαράξτε, κολλήστε τα κομμάτια και αφαιρέστε την υπερβολική ροή.
Μετά από αυτό, εγκαθιστούμε τα ραδιοσυστήματα. Αξίζει να πούμε εδώ ότι δεν θα ήταν περιττό να ελέγξουμε αμέσως τις επιδόσεις τους, ειδικά αν δεν είναι καινούργιες. Πώς και τι να ελέγξετε;
Οι περιελίξεις του μετασχηματιστή ελέγχονται με ένα ωμόμετρο. Όπου υπάρχει μεγαλύτερη αντίσταση, υπάρχει η πρωτεύουσα περιέλιξη. Στη συνέχεια, πρέπει να το συνδέσετε στο δίκτυο και να βεβαιωθείτε ότι παρέχει την απαιτούμενη μειωμένη τάση. Κατά τη μέτρησή του, να είστε εξαιρετικά προσεκτικοί. Σημειώστε επίσης ότι η τάση εξόδου είναι μεταβλητή, επομένως η αντίστοιχη λειτουργία ενεργοποιείται στο βολτόμετρο.
Οι αντιστάτες ελέγχονται με ένα ωμόμετρο. Η δίοδος zener πρέπει να "χτυπά" μόνο σε μία κατεύθυνση. Ελέγουμε τη γέφυρα δίοδος σύμφωνα με το σχέδιο. Οι διόδους που είναι ενσωματωμένες σε αυτό πρέπει να πραγματοποιούν ρεύμα μόνο σε μία κατεύθυνση. Για να ελέγξετε τους πυκνωτές θα χρειαστείτε μια ειδική συσκευή για τη μέτρηση της ηλεκτρικής χωρητικότητας. Στο τρανζίστορ μιας δομής n-p-n, το ρεύμα πρέπει να ρέει από τη βάση στον εκπομπό και στον συλλέκτη. Σε άλλες κατευθύνσεις, δεν πρέπει να ρέει.
Είναι καλύτερο να αρχίσετε να συναρμολογείτε με μικρά μέρη - αντιστάσεις, δίοδο zener, LED. Κατόπιν οι πυκνωτές είναι συγκολλημένοι, η γέφυρα δίοδος.
Δώστε ιδιαίτερη προσοχή στη διαδικασία εγκατάστασης ενός ισχυρού τρανζίστορ. Εάν συγχέουμε τα συμπεράσματά του, το σύστημα δεν θα λειτουργήσει. Επιπλέον, αυτό το στοιχείο θα θερμανθεί αρκετά έντονα υπό φορτίο, επειδή πρέπει να εγκατασταθεί σε ένα ψυγείο.
Το τελευταίο που θα εγκατασταθεί είναι το μεγαλύτερο μέρος - ο μετασχηματιστής. Περαιτέρω, στα συμπεράσματα της κύριας περιέλιξης του, ένα βύσμα δικτύου με σύρμα είναι συγκολλημένο. Στην έξοδο της τροφοδοσίας παρέχονται επίσης καλώδια.
Απομένει μόνο να ελέγξετε διεξοδικά τη σωστή εγκατάσταση όλων των εξαρτημάτων, να ξεπλύνετε τα κατάλοιπα ροής και να ενεργοποιήσετε την παροχή ρεύματος. Εάν όλα γίνονται σωστά, τότε η λυχνία LED θα ανάβει και στην έξοδο το πολύμετρο θα δείξει την επιθυμητή τάση.

Δείτε το βίντεο: 16 απαντήσεις γύρω από την αλλαγή παρόχου ηλεκτρικού ρεύματος στην Ελλάδα (Νοέμβριος 2024).