Projektowanie prostych obwodów zasilania

Projektowanie prostych obwodów zasilania

W poście szczegółowo opisano, jak zaprojektować i zbudować prosty obwód zasilania, od podstawowego projektu po dość wyrafinowany zasilacz o rozszerzonych funkcjach.



Zasilanie jest niezbędne

Niezależnie od tego, czy jest to elektroniczny noob, czy ekspert inżynier, wszyscy potrzebują tego niezbędnego elementu wyposażenia, zwanego zasilaczem.

Dzieje się tak, ponieważ żadna elektronika nie może działać bez zasilania, a dokładniej niskonapięciowego prądu stałego, a zasilacz to urządzenie, które jest specjalnie przeznaczone do tego celu.





Jeśli ten sprzęt jest tak ważny, konieczne staje się, aby wszyscy w tej dziedzinie poznali wszystkie szczegóły dotyczące tego ważnego członka rodziny elektroniki.

Zacznijmy i nauczmy się, jak zaprojektować obwód zasilania, najpierw najprostszy, prawdopodobnie dla noobów, dla których ta informacja byłaby niezwykle przydatna.
DO podstawowy obwód zasilania będzie zasadniczo wymagać trzech głównych elementów, aby zapewnić zamierzone wyniki.
Transformator, dioda i kondensator. Transformator to urządzenie, które ma dwa zestawy uzwojeń, jeden pierwotny, a drugi wtórny.



Napięcie sieciowe 220 V lub 120 V jest doprowadzane do uzwojenia pierwotnego, które jest przenoszone do uzwojenia wtórnego, aby wytworzyć tam niższe napięcie indukowane.

Niskie obniżone napięcie dostępne na stronie wtórnej transformatora jest wykorzystywane do zamierzonego zastosowania w obwodach elektronicznych, jednak zanim to napięcie wtórne będzie mogło zostać użyte, musi być najpierw wyprostowane, co oznacza, że ​​napięcie musi być najpierw doprowadzone do prądu stałego.

Na przykład, jeśli obwód wtórny transfornmera ma napięcie 12 woltów, to pobrane 12 woltów z wtórnego transformatora będzie równe 12 woltom prądu przemiennego na odpowiednich przewodach.

Obwód elektroniczny nigdy nie może pracować z prądem przemiennym i dlatego napięcie to powinno zostać przekształcone w prąd stały.

Dioda to jedno urządzenie, które skutecznie przekształca prąd zmienny na prąd stały, istnieją trzy konfiguracje, za pomocą których można skonfigurować podstawowe projekty zasilaczy.


Możesz też chcieć się nauczyć jak zaprojektować zasilacz stołowy


Korzystanie z pojedynczej diody:

Najbardziej podstawową i prymitywną formą konstrukcji zasilacza jest ta, w której zastosowano pojedynczą diodę i kondensator. Ponieważ pojedyncza dioda prostuje tylko pół cyklu sygnału prądu przemiennego, ten typ konfiguracji wymaga dużego kondensatora filtru wyjściowego w celu skompensowania powyższego ograniczenia.

Kondensator filtrujący zapewnia, że ​​po wyprostowaniu, na opadających lub malejących sekcjach powstałego wzoru DC, gdzie napięcie ma tendencję do opadania, sekcje te są wypełnione i uzupełnione energią zmagazynowaną wewnątrz kondensatora.

Powyższe działanie kompensacyjne wykonane przez zmagazynowaną energię kondensatorów pomaga w utrzymaniu czystego i wolnego od tętnień wyjścia DC, co nie byłoby możliwe przy samych diodach.

W przypadku konstrukcji zasilacza z jedną diodą uzwojenie wtórne transformatora musi mieć tylko jedno uzwojenie z dwoma końcami.

Jednak powyższej konfiguracji nie można uznać za efektywny projekt zasilacza ze względu na prostą rektyfikację półfalową i ograniczone możliwości kondycjonowania wyjścia.

Korzystanie z dwóch diod:

Użycie kilku diod do wykonania zasilania wymaga transformatora z uzwojeniem wtórnym z odczepem środkowym. Schemat przedstawia sposób podłączenia diod do transformatora.

Chociaż dwie diody działają w tandemie i radzą sobie z obydwoma połówkami sygnału AC i wytwarzają prostowanie pełnookresowe, zastosowana metoda nie jest wydajna, ponieważ w każdej chwili wykorzystuje się tylko połowę uzwojenia transformatora. Skutkuje to słabym nasyceniem rdzenia i niepotrzebnym nagrzewaniem się transformatora, sprawiając, że tego typu konfiguracja zasilania jest mniej wydajna i zwyczajna konstrukcja.

Korzystanie z czterech diod:

To najlepsza i powszechnie akceptowana forma konfiguracji zasilacza w procesie prostowania.

Sprytne użycie czterech diod sprawia, że ​​wszystko jest bardzo proste, wystarczy jedno uzwojenie wtórne, a nasycenie rdzenia jest doskonale zoptymalizowane, co skutkuje wydajną konwersją prądu przemiennego na prąd stały.

Na rysunku pokazano, w jaki sposób zasilacz prostowany pełnookresowy jest wykonany przy użyciu czterech diod i stosunkowo niskiej wartości kondensatora filtrującego.

Ten typ konfiguracji diod jest powszechnie znany jako sieć mostkowa, możesz chcieć wiedzieć jak zbudować mostek prostowniczy .

Wszystkie powyższe konstrukcje zasilaczy zapewniają wyjścia ze zwykłą regulacją i dlatego nie można ich uznać za doskonałe, nie zapewniają one idealnych wyjść DC, a zatem nie są pożądane dla wielu wyrafinowanych układów elektronicznych. Ponadto te konfiguracje nie obejmują funkcji sterowania zmiennym napięciem i prądem.

Jednak powyższe cechy mogą być po prostu zintegrowane z powyższymi projektami, raczej z ostatnią konfiguracją zasilania pełnookresowego poprzez wprowadzenie pojedynczego układu scalonego i kilku innych elementów pasywnych.

Za pomocą IC LM317 lub LM338:

IC LM 317 jest bardzo wszechstronnym urządzeniem, które jest zwykle wyposażone w zasilacze w celu uzyskania dobrze wyregulowanych i zmiennych wyjść napięciowych / prądowych. Kilka przykładowe obwody zasilania wykorzystujące ten układ scalony

Ponieważ powyższy układ scalony może obsługiwać maksymalnie 1,5 ampera, dla wyższych prądów wyjściowych można zastosować inne podobne urządzenie, ale z wyższymi wartościami znamionowymi. IC LM 338 działa dokładnie tak samo, jak LM 317, ale może obsługiwać do 5 amperów prądu. Poniżej pokazano prosty projekt.

W celu uzyskania stałych poziomów napięcia można zastosować układy scalone serii 78XX z opisanymi powyżej obwodami zasilania. Plik Układy scalone 78XX są wyczerpująco wyjaśnione dla twojego odniesienia

dzisiaj beztransformatorowe zasilacze SMPS stają się ulubieńcami użytkowników ze względu na ich wysoką wydajność, dużą moc dostarczającą funkcje w zadziwiająco kompaktowych rozmiarach.
Choć budowanie obwodu zasilania SMPS w domu z pewnością nie jest dla nowicjuszy w tej dziedzinie, inżynierowie i pasjonaci posiadający wszechstronną wiedzę na ten temat mogą zająć się budową takich układów w domu.

Możesz też dowiedzieć się trochę o zgrabnych rzeczach projekt zasilacza impulsowego.

Istnieje kilka innych form zasilaczy, które mogą być zbudowane nawet przez nowych hobbystów elektroniki i nie wymagają transformatorów. Chociaż są bardzo tanie i łatwe w budowie, tego typu obwody zasilające nie mogą obsługiwać dużego prądu i są zwykle ograniczone do około 200 mA.

Beztransformatorowa konstrukcja zasilacza

Dwie koncepcje powyższych obwodów beztransformatorowych beztransformatorowych omówiono w kilku poniższych postach:

Używając kondensatorów wysokiego napięcia,

Używając układów scalonych Hi-End i FET

Opinia jednego z dedykowanych czytelników tego bloga

Drogi Swagatam Majumdar,

Chcę zrobić zasilacz dla mikrokontrolera i jego komponentów zależnych ...

Chcę uzyskać stabilne wyjście + 5V i +3,3V z zasilacza, nie jestem pewien ampera, ale myślę, że suma 5A powinna wystarczyć, będzie też mysz 5V i klawiatura 5V oraz 3 x Układy scalone SN74HC595 też i 2 x 512Kb SRAM ... Więc naprawdę nie wiem, do jakiego ampera dążyć ...

Myślę, że 5Amp wystarczy? .... Moje GŁÓWNE pytanie brzmi: jakiego TRANSFORMATORA użyć i jakich DIOD użyć? Wybrałem transformator po przeczytaniu gdzieś w sieci, że mostek prostowniczy powoduje ogólnie SPADEK NAPIĘCIA o wartości 1,4V i na Twoim blogu nad tobą stwierdzasz, że recitfier mostka spowoduje wzrost napięcia? ...

Więc nie jestem pewien (i tak nie jestem pewien, czy jestem nowy w elektronice) ..... PIERWSZY transformator, który wybrałem, to ten. Proszę o informację, który z nich jest NAJLEPSZY dla moich potrzeb i jakich DIOD też użyć .... Chciałbym użyć zasilacza do płyty bardzo podobnej do tej ....

Proszę, pomóż mi i poprowadź mnie, jak najlepiej wykonać odpowiedni zasilacz sieciowy 220 / 240V, który daje mi STABILNĄ 5 V i 3,3 V do użytku z moim projektem. Z góry dziękuję.

Jak uzyskać stałe 5 V i 3 V z obwodu zasilania

Witam, możesz to osiągnąć po prostu przez układ scalony 7805 do uzyskania 5 V i dodając kilka diod 1N4007 do tego 5 V, aby uzyskać około 3,3 V.

5 A wygląda na zbyt wysokie i nie sądzę, abyś potrzebował tak dużego prądu, chyba że używasz tego zasilacza z zewnętrznym stopniem sterownika przenoszącym większe obciążenia, takie jak dioda LED o dużej mocy lub silnik itp.

Jestem więc pewien, że Twoje wymaganie można łatwo spełnić za pomocą wyżej wymienionych procedur.

do zasilania MCU poprzez powyższą procedurę można użyć trafo 0-9V lub 0-12V o prądzie 1amp, diody mogą być 1N4007 x 4nos

Diody spadną o 1,4 V, gdy na wejściu jest prąd stały, ale gdy jest to prąd zmienny, jak w trafo, to moc wyjściowa zostanie zwiększona o współczynnik 1,21.

pamiętaj, aby użyć nasadki 2200 uF / 25 V za mostkiem do filtracji

Mam nadzieję, że te informacje Cię oświecą i odpowiedzą na Twoje pytania.

Na powyższym obrazku pokazano, jak uzyskać stałą 5 V i 3,3 V z danego obwodu zasilania.

Jak uzyskać zmienne napięcie 9 V z IC 7805

Normalnie IC 7805 jest uważany za stały regulator napięcia 5 V. Jednak przy podstawowym obejściu, układ scalony można przekształcić w obwód regulatora o zmiennej wartości od 5 V do 9 V, jak pokazano powyżej.

Tutaj widzimy, że ustawienie wstępne 500 omów jest dodawane z centralnym pinem masy układu scalonego, co pozwala układowi scalonemu wytwarzać podniesioną wartość wyjściową do 9 V, przy prądzie 850 mA. Preset można regulować, aby uzyskać wyjścia w zakresie od 5 V do 9 V.

Wykonanie stałego obwodu regulatora 12 V.

Na powyższym schemacie możemy zobaczyć, jak zwykły układ scalony regulatora 7805 mógłby zostać użyty do stworzenia stałego regulowanego wyjścia 5V.

Jeśli chcesz uzyskać stały zasilacz regulowany 12 V, tę samą konfigurację można zastosować w celu uzyskania wymaganych wyników, jak pokazano poniżej:

Obwód zasilacza regulowanego 12V z wykorzystaniem układu LM7812

Zasilacz regulowany 12 V, 5 V.

Załóżmy teraz, że masz aplikacje obwodów, które wymagają podwójnego zasilania w zakresie stałych zasilaczy 12 V, a także stałych regulowanych 5 V.

W takich zastosowaniach omawiany powyżej projekt można po prostu zmodyfikować, używając układu scalonego 7812, a następnie układu scalonego 7805, aby uzyskać wymagane napięcie wyjściowe regulowane 12 V i 5 V razem, jak pokazano poniżej:

Obwód zasilacza regulowanego 12,5 V wykorzystujący układy IC 7812 i IC 7805

Projektowanie prostego podwójnego zasilacza

W wielu zastosowaniach obwodów, szczególnie tych wykorzystujących wzmacniacze operacyjne, podwójne zasilanie staje się obowiązkowe, aby umożliwić zasilanie obwodu +/- i masy.

Projektowanie prostego podwójny zasilacz w rzeczywistości obejmuje tylko centralny zasilacz zaczepu i prostownik mostkowy wraz z kilkoma kondensatorami filtrującymi o wysokiej wartości, jak pokazano poniżej:

Jednak uzyskanie regulowanego podwójnego zasilania z pożądanym poziomem podwójnego napięcia na wyjściu jest czymś, co zwykle wymaga złożonej konstrukcji przy użyciu kosztownych układów scalonych .

Poniższy projekt pokazuje, jak prosto i dyskretnie można skonfigurować podwójny zasilacz za pomocą kilku BJT i ​​kilku rezystorów.

Tutaj Q1 i Q3 są sfałszowane jako poplecznik emitera przejść tranzystory , które decydują o ilości prądu, który może przepłynąć przez odpowiednie wyjścia +/-. Tutaj jest to około 2 amperów

Napięcie wyjściowe na odpowiednich podwójnych szynach zasilających jest określane przez tranzystory Q2 i Q4 wraz z ich bazową rezystywną siecią dzielnika.

Poziomy napięcia wyjściowego można było odpowiednio regulować i modyfikować, dostosowując wartości dzielników potencjału utworzonych przez rezystory R2, R3 i R5, R6.

Projektowanie zasilacza LM317 ze stałymi rezystorami

Poniżej przedstawiono niezwykle proste źródło napięcia / prądu oparte na LM317T, które można wykorzystać do ładowania ogniw niklowo-kadmowych lub za każdym razem, gdy potrzebny jest praktyczny zasilacz.

Jest to nieskomplikowane przedsięwzięcie dla początkującego użytkownika i ma być używane z wtykowym zasilaczem sieciowym zapewniającym nieregulowany prąd stały. wynik. IC1 jest właściwie regulowanym regulatorem typu LM317T.

Przełącznik obrotowy S1 wybiera ustawienie (prąd stały lub napięcie stałe) wraz z wartością prądu lub napięcia. Regulowane napięcie można uzyskać w SK3, a prąd w SK4.

Zwróć uwagę, że wbudowane jest regulowane ustawienie (pozycja 12), które umożliwia dostosowanie napięcia zmiennego za pomocą potencjometru VR1.

Wartości rezystorów należy wytwarzać na podstawie najbliższych możliwych do uzyskania stałych wartości, w razie potrzeby umieszczanych szeregowo.

Rezystor R6 ma moc 1 W, a R7 2 W, chociaż pozostała moc może wynosić 0,25 W. Regulator napięcia IC1 317 musi być zainstalowany na jakimś radiatorze, którego wielkość jest określona przez wymagane napięcia wejściowe i wyjściowe oraz prądy.




Poprzedni: Obwody aplikacji IC LM338 Dalej: Jak wykonać obwód optymalizatora timera inkubatora