Hogyan készítsünk 12 voltos tápegységet saját kezűleg - példák az áramkörökre

A 12 voltos állandó feszültségforrás hasznos eszköz otthon, nyaralóban vagy garázsban. Egy ilyen eszközt könnyű elkészíteni saját kezűleg. Az alábbiakban egy 12 V-os tápegység diagramja látható a barkácsoláshoz, valamint tippek az alkatrészek kiszámításához és kiválasztásához.

A tápegységek típusai

A mai napig az impulzusos feszültségforrások széles körben elterjedtek. Jelentős előnnyel rendelkeznek a hagyományos transzformátor áramkörökhöz képest az energiahatékonyság, valamint a tömeg és méret tekintetében. Úgy gondolják, hogy 5 ampernél nagyobb terhelési áramok esetén tagadhatatlan preferenciák vannak. De vannak hátrányai is - például rádiófrekvenciás interferencia generálása a táphálózatba és a terhelésbe.Az otthoni összeszerelés fő akadálya az áramkörök összetettsége és a tekercselő alkatrészek gyártásához szükséges speciális készségek szükségessége. Ezért jobb, ha egy közepesen képzett házi mester a megszokott elv szerint hálózati leléptető transzformátorral gyártja le a tápegységet.

Hol van a használt feszültségforrás

Az ilyen tápegység hatóköre a háztartásban széles:

• kisfeszültségű lámpák tápellátása;
• akkumulátor töltés;
• tápegység audio eszközökhöz.

Valamint sok más olyan célra, amely állandó 12 voltos feszültséget igényel.

A transzformátoros tápegység vázlata

A tápegység sematikus diagramja.

A 220 V-os hálózatról működő 12 V-os tápáramkör a következő csomópontokból áll:

1. Lecsökkentő transzformátor. Vasból, primer és szekunder (több is lehet) tekercsből áll. Anélkül, hogy a működési elv mélyére mennénk, meg kell jegyezni, hogy a kimeneti feszültség az elsődleges (n1) és a szekunder (n2) tekercsek fordulatszámától függ. A 12 voltos feszültség eléréséhez szükséges, hogy a szekunder tekercs 220/12 = 18,3-szor kevesebb fordulatot tartalmazzon, mint a primer tekercs.
2. Egyenirányító. Leggyakrabban teljes hullámú áramkör (diódahíd) formájában hajtják végre. A váltakozó feszültséget pulzálóvá alakítja. Az áram kétszer ugyanabban az irányban halad át a terhelésen.
   A teljes hullámú egyenirányító működése.
3. Szűrő. A pulzáló feszültséget DC-vé alakítja. Töltődik, amikor feszültség van rákapcsolva, és kisül a szünetekben. Ez egy nagy kapacitású oxidkondenzátorból áll, amellyel párhuzamosan gyakran egy kb. 1 μF kapacitású kerámia kondenzátort is csatlakoztatnak. Ennek a kiegészítő elemnek a szükségességének megértéséhez emlékezni kell arra, hogy az oxidkondenzátor tekercsbe hengerelt fóliacsíkok formájában van elrendezve.Ennek a tekercsnek parazita induktivitása van, ami jelentősen rontja a nagyfrekvenciás zajszűrés minőségét. Ehhez egy további kondenzátort kell bekapcsolni az RF impulzusok rövidre zárására.
   A szűrő egyenértékű áramköre oxiddal és további kondenzátorokkal.
4. Stabilizátor. Lehet, hogy hiányzik. Az alábbiakban az egyszerű, de hatékony csomópontok sémáit tárgyaljuk.

A következő szakaszok a 12 voltos egyenáramú forrás egyes elemeinek kiválasztását és kiszámítását tárgyalják.

Transzformátor kiválasztása

A megfelelő transzformátor beszerzésének két módja van. Leléptető blokk önálló gyártása és a megfelelő kiválasztása a gyárban. Mindenesetre ne feledje:

• a transzformátor lecsökkentő tekercsének kimenetén a feszültség mérésekor a voltmérő az effektív feszültséget mutatja (1,4-szer kisebb, mint az amplitúdó);
• a terhelés nélküli szűrőkondenzátoron az állandó feszültség megközelítőleg megegyezik az amplitúdóval (azt mondják, hogy a kondenzátor feszültsége 1,4-szeresére emelkedik);
• ha nincs stabilizátor, akkor terhelés alatt a kapacitás feszültsége az áramtól függően csökken;
• a stabilizátor működéséhez a bemeneti feszültség bizonyos túllépése szükséges a kimeneti feszültséghez képest, ezek aránya korlátozza a tápegység egészének hatékonyságát.

Az utolsó két pontból az következik, hogy a tápegység normál működéséhez a transzformátor feszültségének meg kell haladnia a 12 V-ot.

Öntekercselő transzformátor

A házilag készített teljesítménytranszformátor teljes számítása és gyártása bonyolult, időigényes, eszközöket és készségeket igényel. Ezért egy egyszerűsített utat kell megfontolni - a vasaláshoz alkalmas blokk kiválasztása és 12 V-ra történő módosítása.

Ha van kész transzformátor, de nincs bekötési rajza, akkor fel kell hívni a tekercsvizsgálóját egy teszterrel.A legnagyobb ellenállású tekercs valószínűleg hálózati. A többi tekercset el kell távolítani.

Ezután meg kell mérni a b vaskészlet vastagságát és a központi lemez szélességét a, és meg kell szorozni ezeket. A mag keresztmetszete S \u003d a * b (nm-ben). Meghatározza a transzformátor teljesítményét P=. Ezután kiszámítjuk a maximális áramerősséget amperben, amely eltávolítható egy 12 voltos feszültségű tekercsről: I \u003d P / 12.

A mag területének meghatározása.

Ezután az n=50/S képlet segítségével számítjuk ki a voltonkénti fordulatok számát. 12 voltos feszültség esetén 12 * n fordulatot kell tekercselni körülbelül 20% -os tartalékkal a rézben és a stabilizátoron bekövetkező veszteségek miatt. És ha nem, akkor a feszültségesés terhelés alatt. És az utolsó lépés a tekercshuzal keresztmetszetének kiválasztása a grafikon szerint 2-3 mA / négyzet mm áramsűrűség esetén.

Választható rézhuzal.

Például van egy 220 V-os primer tekercsű transzformátor 3,5 cm vastag vaskészlettel és 2,5 cm középső nyelvszélességgel. Ebből következik, hogy S = 2,5 * 3,5 = 8,75 és a transzformátor teljesítménye =3 W (körülbelül). Ekkor a maximálisan lehetséges áramerősség 12 voltnál I=P/U=3/12=0,25 A. Tekercselésre 0,35...0,4 nm átmérőjű vezetéket választhat. 1 voltnál 50 / 8,75 = 5,7 fordulat van, 12 * 5,7 = 33 fordulatot kell tekercselni. Az állományt figyelembe véve - körülbelül 40 fordulat.

Kész transzformátor kiválasztása

Ha van kész transzformátor áramnak és feszültségnek megfelelő szekunder tekercssel, akkor megpróbálhat egy kész transzformátort felvenni. Például a CCI sorozatban vannak megfelelő termékek, amelyek szekunder tekercsfeszültsége közel 12 volt.

A megoldás előnye a minimális munkaintenzitás és a gyári kivitelezés megbízhatósága. Mínusz - a transzformátor más tekercseket tartalmaz, a teljes teljesítményt a terhelésükhöz is kiszámítják.Ezért a súly és a méret tekintetében egy ilyen transzformátor veszít.

Diódaválasztás és egyenirányító gyártás

Az egyenirányítóban lévő diódákat három paraméter szerint kell kiválasztani:

• a legnagyobb megengedett előremenő feszültség;
• a legmagasabb fordított feszültség;
• maximális üzemi áram.

Az első két paraméter szerint a rendelkezésre álló félvezető eszközök 90 százaléka alkalmas 12 voltos áramkörben történő működésre, a választást elsősorban a maximális folyamatos áramerősség hozza meg. Ettől a paramétertől függ a diódaház kialakítása és az egyenirányító gyártási módja is.

Ha a terhelési áram nem haladja meg az 1 A-t, külföldi és hazai egyamperes diódák használhatók:

• 1N4001-1N4007;
• HER101-HER108;
• KD258 ("csepp");
• KD212 és mások.

Kisebb áramerősségre (0,3 A-ig) a KD105 (KD106) készülékeket tervezték. A felsorolt ​​diódák mindegyike függőlegesen és vízszintesen is felszerelhető nyomtatott áramkörre vagy áramköri lapra, vagy egyszerűen csapokra. Nem kell nekik radiátor.

Diódahíd kis teljesítményű elemekből.

Ha nagy üzemi áramra van szüksége, akkor más diódákat kell használnia (KD213, KD202, KD203 stb.). Ezeket az eszközöket hűtőbordákon történő működésre tervezték, nélkülük a maximális adattábla áramának legfeljebb 10%-át bírják. Ezért kész hűtőbordákat kell választania, vagy saját kezűleg kell elkészítenie rézből vagy alumíniumból.

A diódahíd másik kialakítása.

Kényelmes a kész KTS405, KVRS vagy hasonló híddióda szerelvények használata is. Nem kell őket összeszerelni - elegendő váltakozó feszültséget kapcsolni a megfelelő kimenetekre, és eltávolítani az állandót.

A KVRS3510 összeszerelése.

Kondenzátor kapacitása

A kondenzátor kapacitása a terheléstől és az általa megengedett hullámosságtól függ.A kapacitás pontos kiszámításához képletek és online számológépek találhatók az interneten. A gyakorláshoz a számokra koncentrálhat:

• kis terhelési áramoknál (tíz milliamper) a kapacitásnak 100...200 uF-nak kell lennie;
• 500 mA áramerősségig 470..560 uF-os kondenzátor szükséges;
• 1 A-ig - 1000..1500 uF.

Nagyobb áramok esetén a kapacitás arányosan növekszik. Az általános megközelítés az, hogy minél nagyobb a kondenzátor, annál jobb. A kapacitását tetszőleges mértékben növelheti, csak a méret és a költség korlátozza. Feszültség szempontjából komoly tartalékkal rendelkező kondenzátort kell venni. Tehát egy 12 voltos egyenirányítóhoz jobb egy 25 voltos elemet venni, mint egy 16 voltosat.

Ezek a megfontolások igazak a nem stabilizált forrásokra. Kapacitásstabilizátorral ellátott tápegység esetén többszörösére csökkenthető.

Kimeneti feszültség stabilizálása

A tápegység kimenetén nem mindig van szükség stabilizátorra. Tehát, ha a tápegységet hangvisszaadó berendezéssel együtt kell használni, akkor a kimenetnek stabil feszültségűnek kell lennie. És ha a fűtőelem szolgál terhelésként, a stabilizátor egyértelműen felesleges. Mert LED szalagos tápegység A legbonyolultabb tápegység modul nélkül is megteheti, másrészt a stabil feszültség biztosítja az izzás fényerejének függetlenségét a túlfeszültség alatt, és meghosszabbítja a LED lámpa élettartamát.

Ha a stabilizátor felszereléséről döntenek, akkor a legegyszerűbb módja egy speciális LM7812 chipre (KR142EN5A) történő összeszerelés. A kapcsolási áramkör egyszerű és nem igényel beállítást.

Stabilizátor a 7812-en.

Egy ilyen stabilizátor bemenetére 15 és 35 V közötti feszültség alkalmazható. A bemeneten legalább 0,33 mikrofarad kapacitású C1 kondenzátort, a kimeneten legalább 0,1 mikrofarad kapacitást kell beépíteni.A szűrőblokk kondenzátora általában C1-ként működik, ha a csatlakozó vezetékek hossza nem haladja meg a 7 cm-t, ha ez a hossz nem tartható fenn, akkor külön elemet kell beépíteni.

A 7812 chip túlmelegedés és rövidzárlat elleni védelemmel rendelkezik. De nem szereti a polaritás megfordítását a bemeneten és a külső feszültség ellátását a kimeneten - az életében töltött idejét ilyen helyzetekben másodpercekben számítják ki.

Fontos! 100 mA feletti terhelési áram esetén a hűtőbordára integrált stabilizátor felszerelése kötelező!

A stabilizátor kimeneti áramának növelése

A fenti séma lehetővé teszi, hogy a stabilizátort legfeljebb 1,5 A áramerősséggel terhelje. Ha ez nem elég, a csomópontot egy további tranzisztorral táplálhatja.

Áramkör n-p-n szerkezetű tranzisztorral

Külső tranzisztor n-p-n.

Ezt az áramkört a fejlesztők ajánlják, és a chip adatlapja tartalmazza. A kimeneti áram nem haladhatja meg a tranzisztor maximális kollektoráramát, amelyet hűtőbordával kell ellátni.

P-n-p tranzisztoros áramkör

Ha nincs n-p-n szerkezetű félvezető trióda, akkor a stabilizátort p-n-p félvezető trióddal lehet erősíteni.

Külső tranzisztor p-n-p.

A kis teljesítményű VD szilíciumdióda 0,6 V-tal növeli a 7812 kimeneti feszültségét, és kompenzálja a tranzisztor emitter csomópontján bekövetkező feszültségesést.

Paraméteres stabilizátor

Ha valamilyen oknál fogva az integrált szabályozó nem elérhető, futtathatja a csomópontot a zener diódán. Olyan zener-diódát kell választani, amelynek stabilizáló feszültsége 12 V, és a megfelelő terhelési áramra tervezték. Néhány 12 V-os hazai és importált zener-diódánál a legmagasabb áramerősség a táblázatban látható.

Egy egyszerű parametrikus stabilizátor vázlata.

Az ellenállás értékét a következő képlettel számítjuk ki:

R \u003d (Uin min-Ust) / (In max + Ist min), ahol:

• Uin min - minimális bemeneti stabilizálatlan feszültség (legalább 1,4 Ust legyen), volt;
• Ust - a Zener-dióda stabilizáló feszültsége (referenciaérték), volt;
• In max - a legnagyobb terhelési áram;
• Ist min - minimális stabilizáló áram (referenciaérték).

Ha nincs zener-dióda a kívánt feszültséghez, akkor két sorba kapcsolható elemből állhat. Ebben az esetben a teljes feszültségnek 12 V-nak kell lennie (például a D815A 5,6 V-nál és a D815B 6,8 V-nál 12,4 V-ot ad).

Fontos! A zener diódákat (még azonos típusú) sem lehet párhuzamosan csatlakoztatni "a stabilizáló áram növelése érdekében"!

A Zener diódák nincsenek párhuzamosan csatlakoztatva.

A parametrikus stabilizátort ugyanúgy bekapcsolhatja - külső tranzisztor bekapcsolásával.

Egy erős stabilizátor sémája.

Egy erős tranzisztorhoz radiátort kell biztosítani. A tápfeszültség ebben az esetben 0,6 V-tal kisebb lesz, mint a Zener-dióda Ust értéke. Ha szükséges, a kimeneti feszültséget felfelé lehet állítani egy szilíciumdióda (vagy diódalánc) bekapcsolásával. A lánc minden eleme körülbelül 0,6 V-tal növeli a Vout-ot.

Stabilizátor áramkör zener diódával és diódával.

Kimeneti feszültség szabályozás

Ha a tápfeszültséget nulláról kell szabályozni, akkor az optimális áramkör egy paraméteres stabilizátor lenne, változó ellenállás hozzáadásával.

Sima feszültségszabályozás.

A tranzisztor alapja és a közös vezeték közé csatlakoztatott 1 kΩ-os ellenállás megvédi a triódát a meghibásodástól, ha a potenciométer motor áramköre megszakad.Amikor a változtatható ellenállás gombját elforgatjuk, a tranzisztor alján lévő feszültség 0-ról a Zener-dióda Ust-jára változik, körülbelül 0,6 voltos késéssel. Figyelembe kell venni, hogy a csomópont paraméterei rosszabbak lesznek a potenciométer használata miatt - a mozgó érintkező jelenléte (még jó minőségű is) elkerülhetetlenül csökkenti a feszültség stabilitását a tranzisztor alján.

Olvassa el is

Hogyan készítsünk tápegységet energiatakarékos lámpából

 

A 0–12 voltos feszültség szabályozása a 78XX sorozatú integrált szabályozóval sokkal nehezebb. Ha az 5-12 V-os szabályozási tartomány elegendő, használhatja a 7805 chipet, és kapcsolja be a potenciométer áramkörének megfelelően. A zener diódának körülbelül 7 V feszültségűnek kell lennie (KS168 diódával vagy anélkül, KS175 stb.). A potenciométer csúszka alsó helyzetében a GND érintkező a közös vezetékre csatlakozik, és a kimenet 5 voltos lesz. Amikor a motort a felső kimenetre állítják, a rajta lévő feszültség a Zener-dióda Ust-jére nő, és összeadódik a mikroáramkör stabilizáló feszültségével.

Sima szabályozás 5-12 volt között.

Használhatja az LM317 chipet. Három terminállal is rendelkezik, és kifejezetten szabályozott források létrehozására tervezték. Ennek a stabilizátornak azonban alacsonyabb a feszültségküszöbe, 1,25 V-tól kezdve. Számos áramkör található az interneten az LM317-en nulláról állítható, de ezeknek az áramköröknek több mint 90 százaléka nem működik.

Szabványos LM317 kapcsolási rajz.

Olvassa el még:Házi készítésű tápegység 0-30V feszültség- és áramszabályozással

A hangszer elrendezése

Miután az összes csomópontot kiválasztotta, vagy világos elképzelése van arról, hogy mik lesznek, folytathatja az eszköz elrendezését. Azt is fontos megérteni, hogy milyen lesz a készülék jövőbeli háza.Választhat készen, megteheti saját maga is, ha van anyaga és képessége.

A tokon belüli csomópontok elrendezésére nincsenek speciális szabályok. De kívánatos a csomópontokat úgy elrendezni, hogy sorosan csatlakoztassa őket vezetőkkel, mint az ábrán, és a legrövidebb távolság mentén. A kimeneti csatlakozókat legjobban a hálózati kábellel ellentétes oldalon kell elhelyezni. Jobb, ha a főkapcsolót és a biztosítékot a készülék hátulján rögzíti. A tokok közötti tér ésszerű kihasználása érdekében néhány csomópont függőlegesen is felszerelhető, de jobb a diódahidat vízszintesen rögzíteni. Függőleges felszerelés esetén az alsó diódákból származó forró levegő konvekciós árama áramlik a felső elemek körül, és felmelegíti azokat.

Aki nem érti, nézze meg a videót: Egy egyszerű barkácsolt tápegység.

A rögzített teljesítményű egyenáramú tápegység összeszerelése egyszerű. Ez egy átlagos mesternek megvan, csak elemi elektrotechnikai ismeretekre és minimális szerelői ismeretekre van szükség.