DIY 9v 1a napajanje. Laboratorijsko napajanje od kineskih komponenti. Pogledajmo kako napajanje izgleda u radu

Ispravljač je uređaj za pretvaranje naizmjeničnog napona u jednosmjerni. Ovo je jedan od najčešćih dijelova u električnim aparatima, počevši od sušila za kosu do svih vrsta napajanja sa DC izlaznim naponom. Postoje različiti ispravljački krugovi i svaki od njih se u određenoj mjeri nosi sa svojim zadatkom. U ovom članku ćemo govoriti o tome kako napraviti jednofazni ispravljač i zašto je to potrebno.

Definicija

Ispravljač je uređaj dizajniran za pretvaranje naizmjenične struje u jednosmjernu. Riječ "konstanta" nije sasvim točna; činjenica je da će na izlazu ispravljača, u krugu sinusoidnog naizmjeničnog napona, u svakom slučaju postojati nestabilizirani pulsirajući napon. Jednostavnim riječima: konstantan u predznaku, ali varira u veličini.

Postoje dvije vrste ispravljača:

Poluvalni. Ispravlja samo jedan poluval ulaznog napona. Karakteriziraju ga jaki talasi i nizak napon u odnosu na ulaz.

Pun talas. Shodno tome, dva polutalasa se ispravljaju. Mreškanje je manje, napon je veći nego na ulazu ispravljača - to su dvije glavne karakteristike.

Šta znači stabilizirani i nestabilizirani napon?

Stabilizirani je napon koji se ne mijenja u vrijednosti bez obzira na udare opterećenja ili ulaznog napona. Za napajanje transformatora ovo je posebno važno jer izlazni napon zavisi od ulaznog napona i razlikuje se od njega za Ktransformacioni napon.

Nestabilizirani napon - mijenja se ovisno o naponima u opskrbnoj mreži i karakteristikama opterećenja. S takvim napajanjem, zbog nestanka, povezani uređaji mogu pokvariti ili postati potpuno neispravni i otkazati.

Izlazni napon

Glavne veličine naizmjeničnog napona su amplituda i efektivna vrijednost. Kada kažu "u mreži od 220 V", misle na efektivni napon.

Ako govorimo o vrijednosti amplitude, onda mislimo na koliko volti od nule do gornje tačke polutalasa sinusnog vala.

Izostavljajući teoriju i niz formula, možemo reći da je 1,41 puta manji od amplitude. Ili:

Amplitudni napon u mreži od 220V jednak je:

Prva shema je češća. Sastoji se od diodnog mosta - međusobno povezanih "kvadratom", a teret je spojen na njegova ramena. Ispravljač mostnog tipa sastavlja se prema donjem dijagramu:

Može se povezati direktno na mrežu od 220V, kao što je urađeno u, ili na sekundarne namotaje mrežnog (50 Hz) transformatora. Diodni mostovi prema ovoj shemi mogu se sastaviti od diskretnih (pojedinačnih) dioda ili koristiti gotov sklop diodnog mosta u jednom kućištu.

Drugi krug - ispravljač srednje tačke ne može se povezati direktno na mrežu. Njegovo značenje je korištenje transformatora sa slavinom iz sredine.

U svojoj srži, to su dva poluvalna ispravljača spojena na krajeve sekundarnog namota; opterećenje je spojeno jednim kontaktom na točku spajanja diode, a drugim na slavinu iz sredine namotaja.

Njegova prednost u odnosu na prvi krug je manji broj poluvodičkih dioda. Nedostatak je upotreba transformatora sa središnjom tačkom ili, kako je još zovu, slavinom iz sredine. Manje su uobičajeni od konvencionalnih transformatora sa sekundarnim namotom bez slavina.

Ripple Smoothing

Napajanje s pulsirajućim naponom neprihvatljivo je za brojne potrošače, na primjer, izvore svjetlosti i audio opremu. Štaviše, dozvoljene pulsacije svjetlosti su regulirane državnim i industrijskim propisima.

Da bi izgladili talase, koriste paralelno instalirani kondenzator, LC filter, razne P- i G-filtre...

Ali najčešća i najjednostavnija opcija je kondenzator instaliran paralelno s opterećenjem. Njegov nedostatak je u tome što ćete za smanjenje talasanja na vrlo snažnom opterećenju morati instalirati vrlo velike kondenzatore - desetine hiljada mikrofarada.

Njegov princip rada je da je kondenzator napunjen, njegov napon dostiže amplitudu, napon napajanja nakon tačke maksimalne amplitude počinje da se smanjuje, od ovog trenutka opterećenje se napaja kondenzatorom. Kondenzator se prazni u zavisnosti od otpora opterećenja (ili njegovog ekvivalentnog otpora ako nije otporan). Što je kapacitivnost kondenzatora veća, to će talasanje biti manje u poređenju sa kondenzatorom sa nižim kapacitetom priključenim na isto opterećenje.

Jednostavnim riječima: što se kondenzator sporije prazni, to je manje mreškanja.

Brzina pražnjenja kondenzatora ovisi o struji koju troši opterećenje. Može se odrediti pomoću formule vremenske konstante:

gdje je R otpor opterećenja, a C je kapacitet kondenzatora za izravnavanje.

Dakle, iz potpuno napunjenog stanja u potpuno ispražnjeno stanje, kondenzator će se isprazniti za 3-5 t. Puni se istom brzinom ako se punjenje odvija preko otpornika, tako da u našem slučaju to nije bitno.

Iz toga slijedi da je za postizanje prihvatljivog nivoa valovitosti (određeno je zahtjevima opterećenja za izvor napajanja) potreban kapacitet koji će se isprazniti u vremenu nekoliko puta većem od t. Budući da je otpor većine opterećenja relativno mali, potreban je veliki kapacitet, pa se, kako bi se izgladile talase na izlazu ispravljača, koriste, nazivaju se i polarnim ili polariziranim.

Imajte na umu da se ne preporučuje brkati polaritet elektrolitskog kondenzatora, jer to može dovesti do njegovog kvara, pa čak i eksplozije. Moderni kondenzatori su zaštićeni od eksplozije - na gornjem poklopcu imaju žigosanje u obliku križa, duž kojeg će kućište jednostavno puknuti. Ali iz kondenzatora će izaći mlaz dima; bit će loše ako vam uđe u oči.

Kapacitet se izračunava na osnovu faktora talasanja koji treba osigurati. Jednostavno rečeno, koeficijent valovitosti pokazuje za koji postotak napon pada (pulsira).

C=3200*In/Un*Kp,

Gdje je In struja opterećenja, Un je napon opterećenja, Kn je faktor valovitosti.

Za većinu tipova opreme koeficijent valovitosti se uzima kao 0,01-0,001. Dodatno, preporučljivo je instalirati što veći kapacitet za filtriranje visokofrekventnih smetnji.

Kako napraviti napajanje vlastitim rukama?

Najjednostavniji DC napajanje sastoji se od tri elementa:

1. Transformer;

3. Kondenzator.

Ovo je neregulisano jednosmerno napajanje sa kondenzatorom za izravnavanje. Napon na njegovom izlazu je veći od naizmjeničnog napona na sekundarnom namotu. To znači da ako imate transformator 220/12 (primarni je 220V, a sekundar 12V), onda ćete na izlazu dobiti konstantu 15-17V. Ova vrijednost ovisi o kapacitetu kondenzatora za izravnavanje. Ovaj krug se može koristiti za napajanje bilo kojeg opterećenja, ako mu nije važno da napon može "plutati" kada se napon napajanja promijeni.

Kondenzator ima dvije glavne karakteristike - kapacitivnost i napon. Shvatili smo kako odabrati kapacitivnost, ali ne i kako odabrati napon. Napon kondenzatora mora premašiti amplitudni napon na izlazu ispravljača za najmanje polovicu. Ako stvarni napon na pločama kondenzatora premašuje nazivni napon, postoji velika vjerovatnoća njegovog kvara.

Stari sovjetski kondenzatori napravljeni su s dobrom rezervom napona, ali sada svi koriste jeftine elektrolite iz Kine, gdje u najboljem slučaju postoji mala rezerva, au najgorem slučaju neće izdržati navedeni nazivni napon. Stoga ne štedite na pouzdanosti.

Stabilizirano napajanje razlikuje se od prethodnog samo po prisutnosti stabilizatora napona (ili struje). Najjednostavnija opcija je korištenje L78xx ili drugih, kao što je domaći KREN.

Na ovaj način možete dobiti bilo koji napon, jedini uslov pri korištenju ovakvih stabilizatora je da napon na stabilizatoru mora premašiti stabiliziranu (izlaznu) vrijednost za najmanje 1,5V. Pogledajmo šta je napisano u podatkovnoj tablici 12V stabilizatora L7812:

Ulazni napon ne bi trebalo da prelazi 35V, za stabilizatore od 5 do 12V, i 40V za stabilizatore 20-24V.

Ulazni napon mora biti veći od izlaznog za 2-2,5V.

One. za stabilizirano napajanje od 12V sa stabilizatorom serije L7812 potrebno je da ispravljeni napon bude u rasponu od 14,5-35V, kako bi se izbjeglo propadanje, bilo bi idealno rješenje koristiti transformator sa sekundarom od 12V namotavanje.

Ali izlazna struja je prilično skromna - samo 1,5 A, može se pojačati pomoću prolaznog tranzistora. Ako imate, možete koristiti ovu šemu:

Prikazuje samo vezu linearnog stabilizatora, izostavljen je "lijevi" dio kola s transformatorom i ispravljačem.

Ako imate NPN tranzistore kao što je KT803/KT805/KT808, onda će ovaj učiniti:

Vrijedi napomenuti da će u drugom krugu izlazni napon biti 0,6V manji od napona stabilizacije - ovo je pad na prijelazu emiter-baza, pisali smo više o tome. Da bi se kompenzirao ovaj pad, dioda D1 je uvedena u kolo.

Moguće je ugraditi dva linearna stabilizatora paralelno, ali to nije neophodno! Zbog mogućih odstupanja tokom proizvodnje, opterećenje će biti neravnomjerno raspoređeno i zbog toga jedan od njih može izgorjeti.

Instalirajte i tranzistor i linearni stabilizator na radijator, po mogućnosti na različite radijatore. Postaju veoma vruće.

Regulisana napajanja

Najjednostavnije podesivo napajanje može se napraviti s podesivim linearnim stabilizatorom LM317, njegova struja je također do 1,5 A, krug možete pojačati prolaznim tranzistorom, kao što je gore opisano.

Evo vizualnijeg dijagrama za sastavljanje podesivog napajanja.

Sa tiristorskim regulatorom u primarnom namotaju, u suštini isto regulirano napajanje.

Usput, slična shema se koristi za regulaciju struje zavarivanja:

Zaključak

Ispravljač se koristi u izvorima napajanja za proizvodnju istosmjerne struje iz naizmjenične struje. Bez njegovog sudjelovanja neće biti moguće napajati DC opterećenje, na primjer LED traku ili radio.

Također se koriste u raznim punjačima za automobilske akumulatore, postoji niz krugova koji koriste transformator sa grupom slavina iz primarnog namota, koji se preklapaju preklopnim prekidačem, a samo diodni most je ugrađen u sekundarni namotaj. Prekidač je instaliran na strani visokog napona, jer je struja nekoliko puta manja i njegovi kontakti neće izgorjeti od toga.

Koristeći dijagrame iz članka, možete sastaviti jednostavno napajanje kako za stalan rad s nekim uređajem tako i za testiranje vaših elektroničkih domaćih proizvoda.

Krugovi se ne odlikuju visokom efikasnošću, ali proizvode stabilizirani napon bez mnogo mreškanja; potrebno je provjeriti kapacitet kondenzatora i izračunati ga za određeno opterećenje. Savršeni su za audio pojačala male snage i neće stvarati dodatni šum u pozadini. Podesivo napajanje će biti korisno za ljubitelje automobila i autoelektričare za testiranje releja regulatora napona generatora.

Regulirano napajanje se koristi u svim područjima elektronike, a ako ga poboljšate zaštitom od kratkog spoja ili strujnim stabilizatorom na dva tranzistora, dobit ćete gotovo potpuno laboratorijsko napajanje.

Izrada napajanja vlastitim rukama ima smisla ne samo za entuzijastične radio-amatere. Domaća jedinica za napajanje (PSU) stvorit će praktičnost i uštedjeti znatnu količinu u sljedećim slučajevima:

Za napajanje niskonaponskih električnih alata, za uštedu života skupe punjive baterije;
Za elektrifikaciju objekata koji su posebno opasni po stepenu strujnog udara: podrumi, garaže, šupe i dr. Kada se napaja naizmjeničnom strujom, velika količina toga u niskonaponskom ožičenju može stvoriti smetnje kod kućanskih aparata i elektronike;
U dizajnu i kreativnosti za precizno, sigurno i bez otpada rezanje pjenaste plastike, pjenaste gume, niskotopljive plastike sa grijanim nihromom;
U dizajnu rasvjete, korištenje posebnih izvora napajanja produžit će vijek trajanja LED trake i postići stabilne svjetlosne efekte. Napajanje podvodnih iluminatora, itd. iz kućne električne mreže je općenito neprihvatljivo;
Za punjenje telefona, pametnih telefona, tableta, laptopa daleko od stabilnih izvora napajanja;
Za elektroakupunkturu;
I mnoge druge svrhe koje nisu direktno povezane s elektronikom.

Prihvatljiva pojednostavljenja

Profesionalni izvori napajanja dizajnirani su za napajanje bilo koje vrste opterećenja, uklj. reaktivan. Mogući potrošači uključuju preciznu opremu. Pro-BP mora održavati navedeni napon s najvećom preciznošću neograničeno dugo vremena, a njegov dizajn, zaštita i automatizacija moraju omogućiti rad nekvalifikovanom osoblju u teškim uvjetima, na primjer. biolozi da napajaju svoje instrumente u stakleniku ili na ekspediciji.

Amatersko laboratorijsko napajanje je oslobođeno ovih ograničenja i stoga može biti značajno pojednostavljeno uz održavanje pokazatelja kvaliteta dovoljnih za ličnu upotrebu. Dalje, kroz takođe jednostavna poboljšanja, moguće je od njega dobiti napajanje posebne namjene. Šta ćemo sada?

Skraćenice

KZ – kratki spoj.
XX – broj obrtaja u praznom hodu, tj. iznenadno isključenje opterećenja (potrošača) ili prekid u njegovom strujnom krugu.
VS – koeficijent stabilizacije napona. On je jednak omjeru promjene ulaznog napona (u % ili puta) prema istom izlaznom naponu pri konstantnoj potrošnji struje. Npr. Napon mreže je potpuno pao, sa 245 na 185 V. U odnosu na normu od 220V, to će biti 27%. Ako je VS napajanja 100, izlazni napon će se promijeniti za 0,27%, što će sa svojom vrijednošću od 12V dati pomak od 0,033V. Više nego prihvatljivo za amatersku praksu.
IPN je izvor nestabilizovanog primarnog napona. To može biti željezni transformator sa ispravljačem ili impulsni mrežni pretvarač napona (VIN).
IIN - rade na višoj (8-100 kHz) frekvenciji, što omogućava upotrebu lakih kompaktnih feritnih transformatora sa namotajima od nekoliko do nekoliko desetina zavoja, ali oni nisu bez nedostataka, vidi dolje.
RE – regulacioni element stabilizatora napona (SV). Održava izlaz na određenoj vrijednosti.
ION – izvor referentnog napona. Postavlja svoju referentnu vrijednost prema kojoj, zajedno sa povratnim signalima OS, upravljački uređaj kontrolne jedinice utječe na RE.
SNN – kontinuirani stabilizator napona; jednostavno "analogno".
ISN – impulsni stabilizator napona.
UPS je prekidački izvor napajanja.

Bilješka: i SNN i ISN mogu raditi i iz napajanja industrijske frekvencije s transformatorom na željezo, i iz električnog napajanja.

O napajanjima računara

UPS-ovi su kompaktni i ekonomični. A u ostavi mnogi ljudi imaju napajanje sa starog kompjutera koji leži unaokolo, zastareo, ali prilično ispravan. Dakle, da li je moguće prilagoditi prekidačko napajanje sa računara za amaterske/radne svrhe? Nažalost, računarski UPS je prilično visoko specijalizovan uređaj i mogućnosti njegove upotrebe kod kuće/na poslu su vrlo ograničene:

Možda je preporučljivo za prosječnog amatera da koristi UPS pretvoren iz kompjuterskog samo u električne alate; o ovome pogledajte u nastavku. Drugi slučaj je ako se amater bavi popravkom računara i/ili kreiranjem logičkih kola. Ali tada već zna kako prilagoditi napajanje iz računara za ovo:

Opteretiti glavne kanale +5V i +12V (crvene i žute žice) nihrom spiralama na 10-15% nazivnog opterećenja;
Zelena žica za meki start (niskonaponsko dugme na prednjoj ploči sistemske jedinice) na računaru je kratko spojena na zajednički, tj. na bilo kojoj od crnih žica;
Uključivanje/isključivanje se vrši mehanički, pomoću prekidača na stražnjoj ploči jedinice za napajanje;
Sa mehaničkim (gvozdenim) I/O „dežurnim“, tj. nezavisno napajanje USB portova +5V će takođe biti isključeno.

Na posao!

Zbog nedostataka UPS-a, plus njihove fundamentalne i sklopovske složenosti, na kraju ćemo pogledati samo nekoliko njih, ali jednostavnih i korisnih, i govoriti o načinu popravljanja IPS-a. Glavni dio materijala posvećen je SNN i IPN sa industrijskim frekvencijskim transformatorima. Oni omogućavaju osobi koja je upravo uzela lemilicu da napravi napajanje veoma visokog kvaliteta. A imajući ga na farmi, bit će lakše savladati "fine" tehnike.

IPN

Prvo, pogledajmo IPN. Pulsne ćemo ostaviti detaljnije do odjeljka o popravcima, ali imaju nešto zajedničko sa "gvozdenim": energetski transformator, ispravljač i filter za suzbijanje talasa. Zajedno se mogu implementirati na različite načine ovisno o namjeni napajanja.

Pos. 1 na sl. 1 – polutalasni (1P) ispravljač. Pad napona na diodi je najmanji, cca. 2B. Ali pulsiranje ispravljenog napona je sa frekvencijom od 50 Hz i "rastrpano", tj. sa intervalima između impulsa, tako da bi kondenzator pulsacionog filtera Sf trebao biti 4-6 puta veći po kapacitetu nego u drugim krugovima. Upotreba energetskog transformatora Tr za napajanje je 50%, jer Samo 1 poluval je ispravljen. Iz istog razloga dolazi do neravnoteže magnetskog toka u magnetnom kolu Tr i mreža ga "vidi" ne kao aktivno opterećenje, već kao induktivnost. Stoga se 1P ispravljači koriste samo za male snage i gdje nema drugog načina, na primjer. u IIN-u na generatorima za blokiranje i sa prigušnom diodom, vidi dolje.

Bilješka: zašto 2V, a ne 0,7V, na kojem se otvara p-n spoj u silicijumu? Razlog je struja, o čemu se govori u nastavku.

Pos. 2 – 2 polutalasa sa srednjom tačkom (2PS). Gubici diode su isti kao i prije. slučaj. Mreškanje je kontinuirano od 100 Hz, tako da je potreban najmanji mogući Sf. Upotreba Tr – 100% nedostatak – dvostruka potrošnja bakra na sekundarnom namotu. U vrijeme kada su se ispravljači pravili pomoću kenotronskih lampi, to nije bilo važno, ali sada je presudno. Zbog toga se 2PS koriste u niskonaponskim ispravljačima, uglavnom na višim frekvencijama sa Schottky diodama u UPS-ovima, ali 2PS nemaju fundamentalna ograničenja u snazi.

Pos. 3 – 2-polutalasni most, 2RM. Gubici na diodama su udvostručeni u odnosu na poz. 1 i 2. Ostalo je isto kao 2PS, ali je sekundarnog bakra potrebno skoro upola manje. Gotovo - jer se mora namotati nekoliko zavoja kako bi se nadoknadili gubici na paru "dodatnih" dioda. Najčešće korišteno kolo je za napone od 12V.

Pos. 3 – bipolarni. „Most“ je prikazan konvencionalno, kao što je uobičajeno u dijagramima strujnih kola (naviknite se!), i rotiran je za 90 stepeni u smeru suprotnom od kazaljke na satu, ali u stvari je to par 2PS spojenih u suprotnim polaritetima, kao što se jasno vidi u nastavku. Fig. 6. Potrošnja bakra je ista kao 2PS, gubici dioda su isti kao 2PM, ostalo je isto kao i jedno i drugo. Napravljen je uglavnom za napajanje analognih uređaja koji zahtijevaju simetriju napona: Hi-Fi UMZCH, DAC/ADC, itd.

Pos. 4 – bipolarni prema šemi paralelnog udvostručavanja. Pruža povećanu simetriju napona bez dodatnih mjera, jer asimetrija sekundarnog namotaja je isključena. Koristeći Tr 100%, valovitost od 100 Hz, ali potrgana, tako da je Sf potreban dvostruki kapacitet. Gubici na diodama su oko 2,7V zbog međusobne izmjene prolaznih struja, vidi dolje, a pri snazi većoj od 15-20 W naglo rastu. Građeni su uglavnom kao pomoćni uređaji male snage za nezavisno napajanje operacionih pojačala (op-pojačala) i drugih malih, ali zahtevnih analognih komponenti u pogledu kvaliteta napajanja.

Kako odabrati transformator?

U UPS-u se cijelo kolo najčešće jasno vezuje za standardnu veličinu (tačnije, za zapreminu i površinu poprečnog presjeka Sc) transformatora/transformatora, jer upotreba finih procesa u feritu omogućava pojednostavljenje kola dok ga čini pouzdanijim. Ovdje se "nekako na svoj način" svodi na striktno pridržavanje preporuka programera.

Transformator na bazi željeza odabire se uzimajući u obzir karakteristike SNN-a ili se uzima u obzir prilikom njegovog izračunavanja. Pad napona na RE Ure ne bi trebao biti manji od 3V, inače će VS naglo pasti. Kako se Ure povećava, VS se neznatno povećava, ali raspršena RE snaga raste mnogo brže. Stoga se Ure uzima na 4-6 V. Njemu dodajemo 2(4) V gubitaka na diodama i pad napona na sekundarnom namotu Tr U2; za raspon snage od 30-100 W i napone od 12-60 V, uzimamo ga na 2,5 V. U2 prvenstveno ne nastaje zbog omskog otpora namotaja (u moćnim transformatorima je općenito zanemariv), već zbog gubitaka zbog preokretanja magnetizacije jezgre i stvaranja lutajućeg polja. Jednostavno, dio energije mreže, “upumpavan” primarnim namotajem u magnetsko kolo, isparava u vanjski prostor, o čemu se uzima u obzir vrijednost U2.

Tako smo izračunali, na primjer, za mostni ispravljač, 4 + 4 + 2,5 = 10,5 V ekstra. Dodajemo ga potrebnom izlaznom naponu jedinice za napajanje; neka bude 12V, i podijelimo sa 1,414, dobijemo 22,5/1,414 = 15,9 ili 16V, to će biti najniži dozvoljeni napon sekundarnog namota. Ako je TP tvornički proizveden, uzimamo 18V iz standardnog raspona.

Sada dolazi u igru sekundarna struja, koja je, naravno, jednaka maksimalnoj struji opterećenja. Recimo da nam treba 3A; pomnožite sa 18V, biće 54W. Dobili smo ukupnu snagu Tr, Pg, a nazivnu snagu P naći ćemo dijeljenjem Pg sa efikasnošću Tr η, koja zavisi od Pg:

do 10W, η = 0,6.
10-20 W, η = 0,7.
20-40 W, η = 0,75.
40-60 W, η = 0,8.
60-80 W, η = 0,85.
80-120 W, η = 0,9.
od 120 W, η = 0,95.

U našem slučaju bit će P = 54/0,8 = 67,5 W, ali ne postoji takva standardna vrijednost, pa ćete morati uzeti 80 W. Da biste dobili 12Vx3A = 36W na izlazu. Parna lokomotiva, i to je sve. Vrijeme je da naučite kako sami izračunati i naviti "transove". Štaviše, u SSSR-u su razvijene metode za proračun transformatora na željezo koje omogućavaju, bez gubitka pouzdanosti, da se iz jezgre istisne 600 W, koje, kada se izračunaju prema radioamaterskim referentnim knjigama, može proizvesti samo 250 W. W. "Iron Trance" nije tako glup kao što se čini.

SNN

Ispravljeni napon treba stabilizirati i najčešće regulirati. Ako je opterećenje jače od 30-40 W, neophodna je i zaštita od kratkog spoja, inače kvar napajanja može uzrokovati kvar mreže. SNN sve ovo radi zajedno.

Jednostavna referenca

Za početnika je bolje da ne ide odmah na veliku snagu, već da napravi jednostavan, visoko stabilan 12V ELV za testiranje prema krugu na sl. 2. Zatim se može koristiti kao izvor referentnog napona (njegovu tačnu vrijednost postavlja R5), za provjeru uređaja ili kao visokokvalitetni ELV ION. Maksimalna struja opterećenja ovog kola je samo 40mA, ali VSC na pretpotopnom GT403 i jednako drevnom K140UD1 je više od 1000, a pri zamjeni VT1 silikonskim srednje snage i DA1 na bilo kojem od modernih op-pojačala će premašiti 2000, pa čak i 2500. Struja opterećenja će se također povećati na 150 -200 mA, što je već korisno.

0-30

Sljedeća faza je napajanje sa regulacijom napona. Prethodni je rađen po tzv. kompenzacijski uporedni krug, ali ga je teško pretvoriti u visoku struju. Napravit ćemo novi SNN baziran na emiterskom sljedbeniku (EF), u kojem su RE i CU kombinovani u samo jednom tranzistoru. KSN će biti negdje oko 80-150, ali ovo će biti dovoljno za amatera. Ali SNN na ED-u omogućava, bez ikakvih posebnih trikova, da se dobije izlazna struja do 10A ili više, onoliko koliko će Tr dati i RE će izdržati.

Krug jednostavnog napajanja 0-30V prikazan je na poz. 1 Fig. 3. IPN za njega je gotov transformator tipa TPP ili TS za 40-60 W sa sekundarnim namotajem za 2x24V. Tip ispravljača 2PS sa diodama od 3-5A ili više (KD202, KD213, D242, itd.). VT1 se ugrađuje na radijator površine 50 četvornih metara ili više. cm; Stari PC procesor će raditi vrlo dobro. U takvim uvjetima ovaj ELV se ne boji kratkog spoja, samo će se VT1 i Tr zagrijati, pa je za zaštitu dovoljan osigurač od 0,5A u krugu primarnog namota Tr.

Pos. Slika 2 pokazuje koliko je napajanje električnom energijom zgodno za amatera: postoji strujni krug od 5 A sa podešavanjem od 12 do 36 V. Ovo napajanje može napajati 10 A za opterećenje ako postoji napajanje od 400 W od 36 V . Njegova prva karakteristika je da integrirani SNN K142EN8 (po mogućnosti sa indeksom B) djeluje u neobičnoj ulozi kontrolne jedinice: na vlastiti izlaz od 12V dodaje se, djelomično ili potpuno, svih 24V, napon od ION-a do R1, R2, VD5 , VD6. Kondenzatori C2 i C3 sprečavaju pobudu na HF DA1 koji radi u neobičnom režimu.

Sljedeća točka je uređaj za zaštitu od kratkog spoja (PD) na R3, VT2, R4. Ako pad napona na R4 prijeđe približno 0,7V, VT2 će se otvoriti, zatvoriti osnovni krug VT1 na zajedničku žicu, zatvorit će se i isključiti opterećenje iz napona. R3 je potreban kako dodatna struja ne bi oštetila DA1 kada se ultrazvuk aktivira. Nema potrebe za povećanjem njegovog apoena, jer kada se ultrazvuk aktivira, morate sigurno zaključati VT1.

I posljednja stvar je naizgled prevelika kapacitivnost izlaznog filterskog kondenzatora C4. U ovom slučaju je sigurno, jer Maksimalna struja kolektora VT1 od 25A osigurava njegovo punjenje kada je uključen. Ali ovaj ELV može opskrbiti opterećenje strujom do 30A u roku od 50-70 ms, tako da je ovo jednostavno napajanje pogodno za napajanje niskonaponskih električnih alata: njegova početna struja ne prelazi ovu vrijednost. Samo trebate napraviti (barem od pleksiglasa) kontaktnu cipelu sa kablom, staviti na petu ručke i pustiti "Akumych" da se odmori i uštedi resurse prije odlaska.

O hlađenju

Recimo da je u ovom krugu izlaz 12V sa maksimalno 5A. Ovo je samo prosječna snaga ubodne testere, ali, za razliku od bušilice ili odvijača, potrebno je cijelo vrijeme. Na C1 ostaje na oko 45V, tj. na RE VT1 ostaje negdje oko 33V pri struji od 5A. Rasipanje snage je više od 150 W, čak i više od 160, ako uzmete u obzir da VD1-VD4 također treba hladiti. Iz ovoga je jasno da svako moćno podesivo napajanje mora biti opremljeno vrlo efikasnim sistemom hlađenja.

Rebrasti/igličasti radijator koji koristi prirodnu konvekciju ne rješava problem: proračuni pokazuju da je potrebna disipirajuća površina od 2000 kvadratnih metara. vidi i debljina tijela radijatora (ploče iz koje se protežu peraje ili igle) je od 16 mm. Posjedovati ovoliku količinu aluminija u oblikovanom proizvodu bio je i ostao san u kristalnom dvorcu za amatera. CPU hladnjak sa protokom zraka također nije prikladan, dizajniran je za manje energije.

Jedna od opcija za kućnog majstora je aluminijska ploča debljine 6 mm i dimenzija 150x250 mm s rupama sve većeg promjera izbušenim duž radijusa od mjesta ugradnje hlađenog elementa u šahovskom uzorku. Takođe će služiti kao zadnji zid kućišta napajanja, kao na sl. 4.

Neizostavan uslov za efikasnost ovakvog hladnjaka je slab, ali kontinuiran protok vazduha kroz perforacije spolja ka unutra. Da biste to učinili, ugradite ispušni ventilator male snage u kućište (po mogućnosti na vrhu). Pogodan je, na primjer, računar promjera 76 mm ili više. dodati. HDD hladnjak ili video kartica. Spojen je na pinove 2 i 8 DA1, uvijek ima 12V.

Bilješka: Zapravo, radikalan način za prevazilaženje ovog problema je sekundarni namotaj Tr sa slavinama za 18, 27 i 36V. Primarni napon se mijenja ovisno o tome koji alat se koristi.

A ipak UPS

Opisano napajanje za radionicu je dobro i vrlo pouzdano, ali ga je teško nositi sa sobom na putovanja. Ovdje će se uklopiti kompjutersko napajanje: električni alat je neosjetljiv na većinu svojih nedostataka. Neka modifikacija se najčešće svodi na ugradnju izlaznog (najbližeg opterećenju) elektrolitskog kondenzatora velikog kapaciteta za gore opisanu svrhu. U RuNetu postoji mnogo recepata za pretvaranje računarskih napajanja za električne alate (uglavnom odvijače, koji nisu jako moćni, ali vrlo korisni), a jedna od metoda prikazana je u videu ispod, za alat od 12 V.

Video: 12V napajanje iz računara

Sa 18V alatima je još lakše: za istu snagu troše manje struje. Ovdje bi mogao biti koristan mnogo pristupačniji uređaj za paljenje (balast) od 40 W ili više štedljive lampe; može se u potpunosti postaviti u slučaju loše baterije, a spolja će ostati samo kabel sa utikačem. Kako napraviti napajanje za odvijač od 18 V od balasta od spaljene domaćice, pogledajte sljedeći video.

Video: 18V napajanje za odvijač

Visoko društvo

No, vratimo se na SNN na ES-u; njihove mogućnosti su daleko od toga da su iscrpljene. Na sl. 5 – bipolarno snažno napajanje sa 0-30 V regulacijom, pogodno za Hi-Fi audio opremu i druge izbirljive potrošače. Izlazni napon se podešava pomoću jednog dugmeta (R8), a simetrija kanala se održava automatski na bilo kojoj vrednosti napona i struji opterećenja. Pedant-formalista može posijedeti pred očima kada vidi ovo kolo, ali autor ima takvo napajanje koje radi ispravno već oko 30 godina.

Glavni kamen spoticanja prilikom njegovog stvaranja bio je δr = δu/δi, gdje su δu i δi mali trenutni priraštaji napona i struje, respektivno. Za razvoj i postavljanje visokokvalitetne opreme potrebno je da δr ne prelazi 0,05-0,07 Ohm. Jednostavno, δr određuje sposobnost napajanja da trenutno reaguje na skokove u potrošnji struje.

Za SNN na EP, δr je jednako onom ION-a, tj. zener dioda podijeljena sa koeficijentom prijenosa struje β RE. Ali za moćne tranzistore, β značajno opada pri velikoj struji kolektora, a δr zener diode kreće se od nekoliko do desetina oma. Ovdje, da bismo kompenzirali pad napona na RE i smanjili temperaturni drift izlaznog napona, morali smo sastaviti cijeli njihov lanac na pola sa diodama: VD8-VD10. Stoga se referentni napon iz ION-a uklanja kroz dodatni ED na VT1, njegov β se množi sa β RE.

Sljedeća karakteristika ovog dizajna je zaštita od kratkog spoja. Najjednostavniji, gore opisan, nikako se ne uklapa u bipolarno kolo, pa je problem zaštite riješen po principu "nema trika protiv otpada": zaštitni modul kao takav ne postoji, ali postoji redundantnost u parametri moćnih elemenata - KT825 i KT827 na 25A i KD2997A na 30A. T2 nije u stanju pružiti takvu struju, a dok se zagrije, FU1 i/ili FU2 će imati vremena da izgore.

Bilješka: Nije potrebno naznačiti pregorele osigurače na minijaturnim žaruljama sa žarnom niti. Samo što je u to vrijeme LED dioda još uvijek bilo prilično malo, a u zalihama je bilo nekoliko šačica SMOK-ova.

Ostaje zaštititi RE od dodatnih struja pražnjenja pulsirajućeg filtera C3, C4 tijekom kratkog spoja. Da bi se to postiglo, oni su povezani putem ograničavajućih otpornika niskog otpora. U tom slučaju mogu se pojaviti pulsacije u kolu sa periodom jednakim vremenskoj konstanti R(3,4)C(3,4). Sprečavaju ih C5, C6 manjeg kapaciteta. Njihove dodatne struje više nisu opasne za RE: punjenje se troši brže nego što se kristali moćnog KT825/827 zagrijavaju.

Izlazna simetrija je osigurana op-amp DA1. RE negativnog kanala VT2 se otvara strujom kroz R6. Čim minus izlaza premaši plus u apsolutnoj vrijednosti, on će lagano otvoriti VT3, koji će zatvoriti VT2 i apsolutne vrijednosti izlaznih napona će biti jednake. Operativna kontrola nad simetrijom izlaza vrši se pomoću brojčanika sa nulom u sredini skale P1 (njegov izgled je prikazan na umetku), a podešavanje, ako je potrebno, vrši se pomoću R11.

Posljednji naglasak je izlazni filter C9-C12, L1, L2. Ovaj dizajn je neophodan da apsorbuje moguće VF smetnje od opterećenja, kako vam ne bi smetao mozak: prototip je pokvaren ili je napajanje "klimavo". Sa samim elektrolitičkim kondenzatorima, šantovanim keramikom, ovdje nema potpune sigurnosti; velika samoinduktivnost "elektrolita" interferira. A prigušnice L1, L2 dijele "povratak" opterećenja po spektru, i svakom svoj.

Ova jedinica za napajanje, za razliku od prethodnih, zahtijeva određena podešavanja:

Povežite opterećenje od 1-2 A na 30V;
R8 je postavljen na maksimum, u najvišoj poziciji prema dijagramu;
Koristeći referentni voltmetar (bilo koji digitalni multimetar će sada poslužiti) i R11, naponi kanala su postavljeni da budu jednaki u apsolutnoj vrijednosti. Možda, ako op-pojačalo nema mogućnost balansiranja, morat ćete odabrati R10 ili R12;
Koristite trimer R14 da postavite P1 tačno na nulu.

O popravci napajanja

PSU-ovi pokvare češće od drugih elektroničkih uređaja: oni podnose prvi udar mrežnih prenapona, a također dobijaju mnogo od opterećenja. Čak i ako nemate nameru da sami pravite napajanje, UPS se pored računara može naći u mikrotalasnoj pećnici, veš mašini i drugim kućanskim aparatima. Sposobnost dijagnoze napajanja i poznavanje osnova električne sigurnosti omogućit će, ako ne sami otklonite kvar, onda kompetentno pregovarati o cijeni s serviserima. Stoga, pogledajmo kako se dijagnosticira i popravlja napajanje, posebno sa IIN-om, jer preko 80% kvarova je njihov udeo.

Zasićenost i nacrt

Prije svega, o nekim efektima, bez razumijevanja kojih je nemoguće raditi sa UPS-om. Prvi od njih je zasićenje feromagneta. Nisu u stanju apsorbirati energije veće od određene vrijednosti, ovisno o svojstvima materijala. Hobisti se rijetko susreću sa zasićenjem željeza; ono se može magnetizirati na nekoliko Tesla (Tesla, jedinica mjere magnetne indukcije). Prilikom proračuna željeznih transformatora, indukcija se uzima od 0,7-1,7 Tesla. Feriti mogu izdržati samo 0,15-0,35 T, njihova histerezna petlja je „pravokutnija“ i rade na višim frekvencijama, pa je njihova vjerovatnoća „skoka u zasićenje“ za redove veličine veća.

Ako je magnetni krug zasićen, indukcija u njemu više ne raste i EMF sekundarnih namotaja nestaje, čak i ako se primarni već otopio (sjećate se školske fizike?). Sada isključite primarnu struju. Magnetno polje u mekim magnetnim materijalima (tvrdi magneti su trajni magneti) ne može postojati stacionarno, poput električnog naboja ili vode u spremniku. Počeće da se rasipa, indukcija će pasti, a EMF suprotnog polariteta u odnosu na originalni polaritet će se inducirati u svim namotajima. Ovaj efekat se prilično široko koristi u IIN-u.

Za razliku od zasićenja, struja u poluvodičkim uređajima (jednostavno nacrt) je apsolutno štetna pojava. Nastaje zbog formiranja/resorpcije prostornih naboja u p i n regijama; za bipolarne tranzistore - uglavnom u bazi. Tranzistori sa efektom polja i Schottky diode su praktički bez propuha.

Na primjer, kada se napon primjenjuje/ukloni na diodu, ona provodi struju u oba smjera sve dok se naboji ne skupe/rastvore. Zbog toga je gubitak napona na diodama u ispravljačima veći od 0,7 V: u trenutku prebacivanja, dio punjenja filterskog kondenzatora ima vremena da prođe kroz namotaj. U paralelnom udvostručenom ispravljaču, propuh teče kroz obje diode odjednom.

Promaja tranzistora uzrokuje skok napona na kolektoru, što može oštetiti uređaj ili, ako je priključeno opterećenje, oštetiti ga dodatnom strujom. Ali čak i bez toga, tranzistorski napon povećava dinamičke gubitke energije, poput diode, i smanjuje efikasnost uređaja. Snažni tranzistori sa efektom polja gotovo da nisu podložni tome, jer ne akumuliraju naboj u bazi zbog njegovog odsustva, te se stoga vrlo brzo i glatko prebacuju. “Skoro”, jer su njihova kola izvor-gejt zaštićena od obrnutog napona Šotkijevim diodama, koje su malo, ali prolazne.

TIN tipovi

UPS vodi svoje porijeklo do generatora blokiranja, poz. 1 na sl. 6. Kada je uključen, Uin VT1 se lagano otvara strujom kroz Rb, struja teče kroz namotaj Wk. Ne može trenutno narasti do granice (sjetite se ponovo školske fizike); emf se indukuje u bazi Wb i namotaju opterećenja Wn. Od Wb, preko Sb, prisiljava otključavanje VT1. Struja još ne teče kroz Wn i VD1 se ne pokreće.

Kada je magnetno kolo zasićeno, struje u Wb i Wn prestaju. Zatim, zbog disipacije (resorpcije) energije, indukcija opada, EMF suprotnog polariteta se inducira u namotima, a obrnuti napon Wb trenutno zaključava (blokira) VT1, spašavajući ga od pregrijavanja i termičkog sloma. Stoga se takva shema naziva generator blokiranja ili jednostavno blokiranje. Rk i Sk prekidaju VF smetnje, kojih blokiranje proizvodi više nego dovoljno. Sada se neka korisna snaga može ukloniti iz Wn, ali samo preko 1P ispravljača. Ova faza se nastavlja sve dok se Sat potpuno ne napuni ili dok se uskladištena magnetska energija ne iscrpi.

Ova snaga je, međutim, mala, do 10W. Ako pokušate uzeti više, VT1 će izgorjeti od jakog propuha prije nego što se zaključa. Budući da je Tp zasićen, efikasnost blokiranja nije dobra: više od polovine energije pohranjene u magnetnom kolu odleti da zagrije druge svjetove. Istina, zbog istog zasićenja, blokiranje u određenoj mjeri stabilizira trajanje i amplitudu njegovih impulsa, a njegov sklop je vrlo jednostavan. Stoga se TIN-ovi zasnovani na blokiranju često koriste u jeftinim punjačima telefona.

Bilješka: vrijednost Sb u velikoj mjeri, ali ne u potpunosti, kako pišu u amaterskim referencama, određuje period ponavljanja pulsa. Vrijednost njegovog kapaciteta mora biti povezana sa svojstvima i dimenzijama magnetnog kola i brzinom tranzistora.

Blokiranje je u jednom trenutku dovelo do line scan televizora sa katodnim cijevima (CRT), a rodilo je INN sa prigušnom diodom, poz. 2. Ovdje kontrolna jedinica, na osnovu signala iz Wb i povratnog kola DSP-a, prisilno otvara/zaključava VT1 prije nego što Tr bude zasićen. Kada je VT1 zaključan, reverzna struja Wk je zatvorena kroz istu prigušnu diodu VD1. Ovo je radna faza: već veća nego kod blokiranja, dio energije se uklanja u opterećenje. Velika je jer kada je potpuno zasićena, sva dodatna energija odleti, ali ovdje te viška nema dovoljno. Na ovaj način moguće je ukloniti snagu do nekoliko desetina vati. Međutim, budući da upravljački uređaj ne može raditi dok se Tr ne približi zasićenju, tranzistor se i dalje snažno pokazuje, dinamički gubici su veliki i efikasnost kola ostavlja mnogo više da se poželi.

IIN sa prigušivačem je još uvijek živ u televizorima i CRT ekranima, jer su u njima kombinirani IIN i izlaz horizontalnog skeniranja: tranzistor snage i Tr su zajednički. To uvelike smanjuje troškove proizvodnje. Ali, iskreno govoreći, IIN sa prigušivačem je u osnovi zakržljao: tranzistor i transformator su prisiljeni da rade sve vreme na ivici kvara. Inženjeri koji su uspjeli da dovedu ovo kolo do prihvatljive pouzdanosti zaslužuju najdublje poštovanje, ali se izričito ne preporučuje ubacivanje lemilice unutra osim profesionalaca koji su prošli stručnu obuku i imaju odgovarajuće iskustvo.

Najviše se koristi push-pull INN sa zasebnim povratnim transformatorom, jer ima najbolje pokazatelje kvaliteta i pouzdanosti. Međutim, što se tiče RF smetnji, on također strašno griješi u poređenju sa “analognim” izvorima napajanja (sa transformatorima na hardveru i SNN-om). Trenutno, ova šema postoji u mnogim modifikacijama; moćni bipolarni tranzistori u njemu gotovo su potpuno zamijenjeni onima s efektom polja kojima upravljaju posebni uređaji. IC, ali princip rada ostaje nepromijenjen. To je ilustrovano originalnim dijagramom, poz. 3.

Uređaj za ograničavanje (LD) ograničava struju punjenja kondenzatora ulaznog filtera Sfvkh1(2). Njihova velika veličina je neophodan uslov za rad uređaja, jer Tokom jednog radnog ciklusa, mali dio pohranjene energije uzima im se. Grubo govoreći, igraju ulogu rezervoara za vodu ili prijemnika zraka. Kod “kratkog” punjenja struja dodatnog punjenja može premašiti 100A za vrijeme do 100 ms. Rc1 i Rc2 sa otporom reda MOhm potrebni su za balansiranje napona filtera, jer najmanji disbalans njegovih ramena je neprihvatljiv.

Kada su Sfvkh1(2) napunjeni, ultrazvučni okidač generira okidač koji otvara jedan od krakova (koji nije važan) pretvarača VT1 VT2. Kroz namotaj Wk velikog energetskog transformatora Tr2 teče struja i magnetska energija iz njegovog jezgra kroz namotaj Wn gotovo se u potpunosti troši na ispravljanje i opterećenje.

Mali dio energije Tr2, određen vrijednošću Rogr, uklanja se iz namotaja Woc1 i dovodi do namotaja Woc2 malog osnovnog transformatora sa povratnom spregom Tr1. Brzo se saturira, otvoreni krak se zatvara i, zbog disipacije u Tr2, otvara se prethodno zatvoreni, kako je opisano za blokiranje, i ciklus se ponavlja.

U suštini, push-pull IIN je 2 blokatora koji "guraju" jedan drugog. S obzirom da moćni Tr2 nije zasićen, nacrt VT1 VT2 je mali, potpuno se "tone" u magnetsko kolo Tr2 i na kraju ide u opterećenje. Stoga se može izgraditi dvotaktni IPP snage do nekoliko kW.

Još je gore ako završi u XX modu. Zatim, tokom poluciklusa, Tr2 će imati vremena da se zasiti i jak propuh će spaliti i VT1 i VT2 odjednom. Međutim, sada u prodaji postoje energetski feriti za indukciju do 0,6 Tesla, ali su skupi i degradiraju zbog slučajnog preokretanja magnetizacije. Feriti sa kapacitetom većim od 1 Tesle se razvijaju, ali da bi IIN-i postigli „gvozdenu“ pouzdanost potrebno je najmanje 2,5 Tesle.

Dijagnostička tehnika

Prilikom rješavanja problema s "analognim" napajanjem, ako je "glupo tiho", prvo provjerite osigurače, zatim zaštitu, RE i ION, ako ima tranzistore. Zvone normalno - krećemo se element po element, kao što je opisano u nastavku.

U IIN-u, ako se "upali" i odmah "ugasi", prvo provjeravaju upravljačku jedinicu. Struja u njemu je ograničena snažnim otpornikom niskog otpora, a zatim je šantovana optotiristorom. Ako je "otpornik" očigledno izgorio, zamijenite ga i optospojler. Ostali elementi kontrolnog uređaja izuzetno rijetko pokvare.

Ako je IIN „ćuti, kao riba na ledu“, dijagnoza počinje i sa OU (možda je „rezik“ potpuno izgoreo). Zatim - ultrazvuk. Jeftini modeli koriste tranzistore u režimu lavinskog proboja, što je daleko od toga da bude vrlo pouzdano.

Sljedeća faza u svakom izvoru napajanja su elektroliti. Lom kućišta i curenje elektrolita nisu ni približno tako česti kao što pišu na RuNetu, ali gubitak kapaciteta se događa mnogo češće nego kvar aktivnih elemenata. Elektrolitički kondenzatori se provjeravaju multimetrom koji može mjeriti kapacitet. Ispod nominalne vrijednosti za 20% ili više - spuštamo "mrtvu" u mulj i ugrađujemo novu, dobru.

Zatim su tu aktivni elementi. Vjerovatno znate kako birati diode i tranzistore. Ali ovdje postoje 2 trika. Prvi je da ako tester sa 12V baterijom pozove Schottky diodu ili zener diodu, tada uređaj može pokazati kvar, iako je dioda prilično dobra. Ove komponente je bolje pozvati pomoću pokazivača s baterijom od 1,5-3 V.

Drugi su moćni radnici na terenu. Iznad (jeste li primijetili?) piše da su im I-Z zaštićeni diodama. Stoga se čini da moćni tranzistori s efektom polja zvuče kao bipolarni tranzistori koji se mogu servisirati, čak i ako su neupotrebljivi ako je kanal "sagorio" (degradiran) ne u potpunosti.

Ovdje je jedini način koji je dostupan kod kuće da ih zamijenite poznatim dobrima, oboje odjednom. Ako u strujnom krugu ostane izgorjeli, odmah će sa sobom povući novi koji radi. Inženjeri elektronike šale se da moćni radnici na terenu ne mogu živjeti jedni bez drugih. Drugi prof. šala – “zamjena gej para”. To znači da tranzistori IIN krakova moraju biti striktno istog tipa.

Konačno, filmski i keramički kondenzatori. Karakteriziraju ih unutrašnji prekidi (koje ih je pronašao isti tester koji provjerava "klima uređaje") i curenje ili kvar pod naponom. Da biste ih "uhvatili", morate sastaviti jednostavan krug prema sl. 7. Korak po korak ispitivanje električnih kondenzatora na kvar i curenje provodi se na sljedeći način:

Na testeru, bez povezivanja nigdje, postavljamo najmanju granicu za mjerenje istosmjernog napona (najčešće 0,2V ili 200mV), detektujemo i snimamo vlastitu grešku uređaja;
Uključujemo granicu mjerenja od 20V;
Spojimo sumnjiv kondenzator na tačke 3-4, tester na 5-6, a na 1-2 primjenjujemo konstantni napon od 24-48 V;
Smanjite granice napona multimetra na najniže;
Ako na bilo kojem testeru pokaže bilo šta osim 0000.00 (u najmanju ruku - nešto drugo osim vlastite greške), kondenzator koji se testira nije prikladan.

Tu završava metodološki dio dijagnoze i počinje kreativni dio, gdje se sva uputstva temelje na vlastitom znanju, iskustvu i razmišljanjima.

Par impulsa

UPS-ovi su poseban artikl zbog svoje složenosti i raznolikosti kola. Ovdje ćemo, za početak, pogledati nekoliko uzoraka koji koriste modulaciju širine impulsa (PWM), što nam omogućava da dobijemo UPS najboljeg kvaliteta. U RuNetu postoji mnogo PWM kola, ali PWM nije tako zastrašujući kao što se misli da je...

Za dizajn rasvjete

Možete jednostavno upaliti LED traku iz bilo kojeg izvora napajanja opisanog iznad, osim onog na sl. 1, postavljanje potrebnog napona. SNN sa poz. 1 Fig. 3, lako je napraviti 3 od njih, za kanale R, G i B. Ali trajnost i stabilnost sjaja LED dioda ne zavisi od napona koji se na njih primjenjuje, već od struje koja teče kroz njih. Stoga bi dobro napajanje za LED traku trebalo uključivati stabilizator struje opterećenja; u tehničkom smislu - stabilan izvor struje (IST).

Jedna od shema za stabilizaciju struje svjetlosne trake, koju mogu ponoviti amateri, prikazana je na Sl. 8. Sastavljen je na integrisanom tajmeru 555 (domaći analog - K1006VI1). Obezbeđuje stabilnu struju trake od napona napajanja od 9-15 V. Količina stabilne struje određena je formulom I = 1/(2R6); u ovom slučaju - 0,7A. Snažni tranzistor VT3 je nužno tranzistor s efektom polja; od propuha, zbog baznog naboja, bipolarni PWM jednostavno se neće formirati. Induktor L1 je namotan na feritni prsten 2000NM K20x4x6 sa snopom 5xPE 0,2 mm. Broj zavoja – 50. Diode VD1, VD2 – bilo koji silicijum RF (KD104, KD106); VT1 i VT2 – KT3107 ili analozi. Sa KT361 itd. Opseg kontrole ulaznog napona i svjetline će se smanjiti.

Krug radi ovako: prvo, kapacitivnost za postavljanje vremena C1 se puni kroz krug R1VD1 i prazni kroz VD2R3VT2, otvoren, tj. u režimu zasićenja, preko R1R5. Tajmer generiše niz impulsa sa maksimalnom frekvencijom; tačnije - sa minimalnim radnim ciklusom. Prekidač VT3 bez inercije generiše moćne impulse, a njegov VD3C4C3L1 svežanj ih izglađuje na jednosmernu struju.

Bilješka: Radni ciklus serije impulsa je omjer njihovog perioda ponavljanja i trajanja impulsa. Ako je, na primjer, trajanje impulsa 10 μs, a interval između njih 100 μs, tada će radni ciklus biti 11.

Struja u opterećenju raste, a pad napona na R6 otvara VT1, tj. prenosi ga iz režima rezanja (zaključavanja) u aktivni (pojačavajući) režim. Ovo stvara strujni krug za bazu VT2 R2VT1+Upit i VT2 također prelazi u aktivni način rada. Struja pražnjenja C1 se smanjuje, vrijeme pražnjenja se povećava, radni ciklus serije se povećava i prosječna vrijednost struje pada na normu specificiranu sa R6. Ovo je suština PWM. Pri minimalnoj struji, tj. pri maksimalnom radnom ciklusu, C1 se prazni kroz VD2-R4-interni krug prekidača tajmera.

U originalnom dizajnu nije predviđena mogućnost brzog podešavanja struje i, shodno tome, svjetline sjaja; Ne postoje potenciometri od 0,68 oma. Najlakši način za podešavanje svjetline je povezivanjem, nakon podešavanja, potenciometra od 3,3-10 kOhm R* u razmak između R3 i VT2 emitera, koji je označen braon. Pomicanjem njegovog motora niz krug, povećat ćemo vrijeme pražnjenja C4, radni ciklus i smanjiti struju. Druga metoda je zaobići bazni spoj VT2 uključivanjem potenciometra od približno 1 MOhm u tačkama a i b (označeno crvenom bojom), manje poželjno, jer podešavanje će biti dublje, ali grublje i oštrije.

Nažalost, da biste postavili ovo korisno ne samo za IST svjetlosne trake, potreban vam je osciloskop:

Minimalni +Upit se dovodi u kolo.
Odabirom R1 (impuls) i R3 (pauza) postižemo radni ciklus od 2, tj. Trajanje impulsa mora biti jednako trajanju pauze. Ne možete dati radni ciklus manji od 2!
Poslužite maksimalno +Upit.
Odabirom R4 postiže se nazivna vrijednost stabilne struje.

Za punjenje

Na sl. 9 – dijagram najjednostavnijeg ISN-a sa PWM-om, pogodan za punjenje telefona, pametnog telefona, tableta (laptop, nažalost, neće raditi) iz domaće solarne baterije, vjetrogeneratora, akumulatora motocikla ili automobila, magneto baterijske lampe „bube“ i drugog napajanje od nestabilnih slučajnih izvora male snage Pogledajte dijagram za raspon ulaznog napona, tu nema greške. Ovaj ISN je zaista sposoban proizvesti izlazni napon veći od ulaznog. Kao iu prethodnom, ovdje postoji efekat promjene polariteta izlaza u odnosu na ulaz; ovo je općenito vlasnička karakteristika PWM kola. Nadajmo se da ćete nakon pažljivog čitanja prethodnog i sami shvatiti rad ove male stvari.

Uzgred, o punjenju i punjenju

Punjenje baterija je vrlo složen i delikatan fizičko-hemijski proces čije kršenje smanjuje njihov vijek trajanja nekoliko puta ili desetine puta, tj. broj ciklusa punjenja-pražnjenja. Punjač mora, na osnovu vrlo malih promjena napona baterije, izračunati koliko je energije primljeno i u skladu s tim regulirati struju punjenja prema određenom zakonu. Dakle, punjač nikako nije napajanje, a samo baterije u uređajima sa ugrađenim kontrolerom punjenja mogu se puniti iz običnih izvora napajanja: telefona, pametnih telefona, tableta i određenih modela digitalnih fotoaparata. A punjenje, koje je punjač, je tema za posebnu raspravu.

Question-remont.ru je rekao:

Doći će do varničenja iz ispravljača, ali to vjerojatno nije velika stvar. Poenta je u tzv. diferencijalna izlazna impedancija izvora napajanja. Za alkalne baterije je oko mOhm (miliohma), za kisele baterije još manje. Trans sa mostom bez zaglađivanja ima desetinke i stotinke oma, tj. 100 – 10 puta više. A početna struja jednosmjernog motora s četkicom može biti 6-7 ili čak 20 puta veća od radne struje. Vaša je najvjerovatnije bliža ovoj drugoj - motori s brzim ubrzanjem su kompaktniji i ekonomičniji, a veliki kapacitet preopterećenja baterije vam omogućavaju da date motoru onoliko struje koliko može podnijeti za ubrzanje. Trans sa ispravljačem neće dati toliku trenutnu struju, a motor ubrzava sporije nego što je predviđeno i sa velikim proklizavanjem armature. Iz toga, iz velikog klizanja, nastaje iskra, a zatim ostaje u pogonu zbog samoindukcije u namotima.

Šta mogu preporučiti ovdje? Prvo: pogledajte izbliza - kako iskri? Morate ga gledati u radu, pod opterećenjem, tj. tokom testerisanja.

Ako iskre plešu na određenim mjestima ispod četkica, u redu je. Moja moćna konakovska bušilica toliko blista od rođenja, i pobogu. Za 24 godine sam jednom promijenio četke, oprao ih alkoholom i polirao komutator - to je sve. Ako ste povezali instrument od 18 V na izlaz od 24 V, onda je malo varničenja normalno. Odmotajte namotaj ili ugasite višak napona nečim poput reostata za zavarivanje (otpornik od približno 0,2 Ohma za disipaciju snage od 200 W ili više), tako da motor radi na nazivnom naponu i, najvjerovatnije, iskra će proći daleko. Ako ste ga spojili na 12 V, nadajući se da će nakon ispravljanja biti 18, onda uzalud - ispravljeni napon značajno pada pod opterećenjem. A komutatorskom elektromotoru je, inače, svejedno da li se napaja jednosmjernom ili naizmjeničnom strujom.

Konkretno: uzmite 3-5 m čelične žice promjera 2,5-3 mm. Urolajte u spiralu promjera 100-200 mm tako da se zavoji ne dodiruju. Stavite na vatrostalnu dielektričnu podlogu. Očistite krajeve žice dok ne postanu sjajni i savijte ih u "uši". Najbolje je odmah podmazati grafitnim mazivom kako bi se spriječila oksidacija. Ovaj reostat je povezan sa prekidom jedne od žica koje vode do instrumenta. Podrazumijeva se da kontakti trebaju biti vijci, čvrsto zategnuti, sa podloškama. Povežite cijeli krug na 24V izlaz bez ispravljanja. Iskra je nestala, ali je također pala snaga na osovini - reostat treba smanjiti, jedan od kontakata treba prebaciti 1-2 okreta bliže drugom. I dalje iskri, ali manje - reostat je premali, morate dodati još okreta. Bolje je odmah napraviti reostat očito velikim kako se ne bi zašrafili dodatni dijelovi. Još je gore ako je vatra duž cijele linije kontakta između četkica i komutatora ili se za njima vuku repovi iskri. Tada je ispravljaču potreban anti-aliasing filter negdje, prema vašim podacima, od 100.000 µF. Nije jeftino zadovoljstvo. „Filter“ će u ovom slučaju biti uređaj za skladištenje energije za ubrzavanje motora. Ali možda neće pomoći ako ukupna snaga transformatora nije dovoljna. Učinkovitost brušenih DC motora je cca. 0,55-0,65, tj. trans je potreban od 800-900 W. Odnosno, ako je filter ugrađen, ali i dalje iskri vatrom ispod cijele četke (naravno, ispod obje), onda transformator nije dorastao zadatku. Da, ako instalirate filter, tada diode mosta moraju imati trostruku radnu struju, inače bi mogle izletjeti od naleta struje punjenja kada su spojene na mrežu. A onda se alat može pokrenuti 5-10 sekundi nakon povezivanja na mrežu, tako da "banke" imaju vremena da se "napumpaju".

A najgore je ako repovi iskri sa četkica dosegnu ili skoro dođu do suprotne četke. Ovo se zove svestrana vatra. Vrlo brzo sagorijeva kolektor do potpunog kvara. Može biti nekoliko razloga za kružnu vatru. U vašem slučaju je najvjerovatnije da je motor uključen na 12 V sa ispravljanjem. Tada, pri struji od 30 A, električna snaga u kolu je 360 W. Sidro klizi više od 30 stepeni po obrtaju, a ovo je nužno neprekidna svestrana vatra. Također je moguće da je armatura motora namotana jednostavnim (ne dvostrukim) valom. Takvi elektromotori su bolji u savladavanju trenutnih preopterećenja, ali imaju startnu struju - majko, ne brini. Ne mogu točnije reći u odsustvu, a nema smisla - jedva da možemo nešto da popravimo ovdje vlastitim rukama. Tada će vjerovatno biti jeftinije i lakše pronaći i kupiti nove baterije. Ali prvo pokušajte upaliti motor na nešto viši napon preko reostata (vidi gore). Gotovo uvijek, na ovaj način je moguće gađati kontinuiranu svestranu vatru po cijenu malog (do 10-15%) smanjenja snage na osovini.

Evgeniy je rekao:

Treba još rezova. Tako da je sav tekst sastavljen od skraćenica. Jebote da niko ne razume, ali ne morate pisati istu reč koja se ponavlja TRI puta u tekstu.

Klikom na dugme "Dodaj komentar" slažem se sa sajtom.

Za razvoj ovog izvora napajanja bio je potreban jedan dan, istog dana je i implementiran, a cijeli proces je snimljen video kamerom. Nekoliko riječi o shemi. Ovo je stabilizirano napajanje sa regulacijom izlaznog napona i ograničenjem struje. Šematske karakteristike vam omogućavaju da smanjite minimalni izlazni napon na 0,6 volti, a minimalnu izlaznu struju na oko 10 mA.

Uprkos jednostavnom dizajnu, čak i dobra laboratorijska napajanja koja koštaju 5-6 hiljada rubalja su inferiornija od ovog napajanja! Maksimalna izlazna struja kruga je 14 Ampera, maksimalni izlazni napon je do 40 Volti - više se ne isplati.

Prilično glatko ograničenje struje i regulacija napona. Blok ima i fiksnu zaštitu od kratkih spojeva; usput, strujna zaštita se također može podesiti (gotovo svim industrijskim dizajnom nedostaje ova funkcija), na primjer, ako vam je potrebna zaštita za rad na strujama do 1 Ampera, onda samo treba podesiti ovu struju pomoću regulatora za podešavanje struje okidača. Maksimalna struja je 14A, ali to nije granica.

Kao strujni senzor koristio sam nekoliko paralelno povezanih otpornika od 5 watt 0,39 oma, ali njihova vrijednost se može mijenjati na osnovu potrebne struje zaštite, na primjer - ako planirate napajanje s maksimalnom strujom ne većom od 1 Ampera , tada je vrijednost ovog otpornika oko 1 Ohm pri snazi 3W.

U slučaju kratkog spoja, pad napona na strujnom senzoru je dovoljan da aktivira tranzistor BD140. Kada se on otvori, aktivira se i donji tranzistor BD139, preko čijeg otvorenog spoja se napaja namotaj releja, kao rezultat čega se relej aktivira i radni kontakt se otvara (na izlazu kruga). Kolo može ostati u ovom stanju bilo koji vremenski period. Uz zaštitu radi i indikator zaštite. Da biste skinuli blok sa zaštite, potrebno je pritisnuti i spustiti dugme S2 prema dijagramu.

Zaštitni relej sa zavojnicom od 24 volta sa dozvoljenom strujom od 16-20 A ili više.

U mom slučaju, prekidači za napajanje su moj omiljeni KT8101 instaliran na hladnjaku (nema potrebe za dodatnom izolacijom tranzistora, jer su kolektori ključeva uobičajeni). Tranzistore možete zamijeniti sa 2SC5200 - kompletnim uvoznim analogom ili sa KT819 sa GM indeksom (gvožđe), po želji možete koristiti i KT803, KT808, KT805 (u kućištima od željeza), ali maksimalna izlazna struja više neće biti od 8-10 Ampera. Ako je potrebna jedinica sa strujom ne većom od 5 A, tada se jedan od tranzistora snage može ukloniti.

Tranzistori male snage poput BD139 mogu se zamijeniti potpunim analognim - KT815G (možete koristiti i KT817, 805), BD140 - sa KT816G (možete koristiti i KT814).
Nema potrebe za ugradnjom tranzistora male snage na hladnjake.

U stvari, prikazan je samo upravljački (podešavajući) i zaštitni krug (radna jedinica). Kao napajanje koristio sam modificirana kompjuterska napajanja (serijski spojena), ali možete koristiti bilo koji mrežni transformator snage 300-400 vati, sekundarni namotaj od 30-40 volti, struja namota od 10-15 ampera - ovo je idealno, ali možete koristiti transformatore i manje snage.

Diodni most - bilo koji, sa strujom od najmanje 15 A, napon nije važan. Možete koristiti gotove mostove, ne koštaju više od 100 rubalja.

U 2 mjeseca sklopljeno je i prodano preko 10 takvih izvora napajanja - bez pritužbi. Sastavio sam sebi upravo takvo napajanje, i čim ga nisam mučio, bio je neuništiv, moćan i vrlo pogodan za bilo koji zadatak.

Ako neko želi da postane vlasnik ovakvog izvora napajanja, mogu ga napraviti po narudžbi, javi se na broj Ova adresa el. pošte je zaštićena od spambotova. Morate imati omogućen JavaScript da biste ga vidjeli., tutorijali za video montažu će vam reći ostalo.

Napon napajanja za različite elektronske uređaje može se napajati ne samo iz fabričkih uređaja. Možete napraviti vlastitu jedinicu za napajanje (PSU) kod kuće. U slučaju kada je takav uređaj potreban za stalni rad s različitim naponima pri podešavanju pojačala, generatora i drugih kola domaće izrade, poželjno je da bude laboratorijski.

Domaće napajanje

Krugovi napajanja

Napon laboratorijskog napajanja kreće se od 0 do 35 volti. U tu svrhu mogu se koristiti sljedeća kola:

unipolarni;
bipolarni;
laboratorijski puls.

Dizajn takvih uređaja obično se sklapa ili na konvencionalnim naponskim transformatorima (VT) ili na impulsnim transformatorima (PT).

Pažnja! Razlika između IT i VT je u tome što se na namotaje VT dovodi sinusni naizmjenični napon, a do IT namotaja stižu unipolarni impulsi. Dijagram povezivanja za oba je apsolutno identičan.

Impulsni transformator

Jednostavna laboratorija

Unipolarno napajanje sa mogućnošću regulacije izlaznog napona može se sastaviti prema krugu koji uključuje:

opadajući transformator Tr (220/12…30 V);
diodni most Dr za ispravljanje niskog AC napona;
elektrolitički kondenzator C1 (4700 μF * 50V) za izglađivanje mreškanja varijabilne komponente;
potenciometar za podešavanje izlaznog napona P1 5 kOhm;
otpori R1, R2, R3 nominalne vrijednosti 1 kOhm, 5,1 kOhm i 10 kOhm, respektivno;
dva tranzistora: T1 KT815 i T2 KT805, koje je preporučljivo instalirati na hladnjake;
Za kontrolu izlaznog napona ugrađen je digitalni voltampermetar sa intervalom mjerenja od 1,5 do 30 V.

Kolektorski krug tranzistora T2 uključuje: C2 10 uF * 50 V i diodu D1.

Shema jednostavnog napajanja

Za tvoju informaciju. Ugrađena je dioda koja štiti C2 od promjene polariteta kada je spojen na baterije za ponovno punjenje. Ako takav postupak nije predviđen, možete ga zamijeniti kratkospojnikom. Sve diode moraju izdržati struju od najmanje 3 A.

Štampana ploča jednostavnog napajanja

Bipolarno napajanje

Za napajanje niskofrekventnih pojačala (LF) sa dva kraka za pojačavanje, postaje neophodno koristiti bipolarno napajanje.

Bitan! Ako instalirate laboratorijsko napajanje, obratite pažnju na sličan krug. Izvor napajanja mora podržavati bilo koji format izlaznog istosmjernog napona.

Bipolarno napajanje na tranzistorima

Za takav krug je dozvoljeno koristiti transformator sa dva namotaja od 28 V i jednim od 12 V. Prva dva su za pojačalo, a treća je za napajanje ventilatora za hlađenje. Ako nema jednog, dovoljna su dva namota jednakog napona.

Za podešavanje izlazne struje koriste se setovi otpornika R6-R9, spojeni pomoću dvostrukog flip-flop prekidača (5 položaja). Otpornici su odabrani tako da mogu izdržati struju veću od 3 A.

Pažnja! Instalirane LED diode se gase kada se aktivira strujna zaštita ako ona prelazi 3 A.

Varijabilni otpornik R mora biti udvostručen sa nominalnom vrijednošću od 4,7 Ohma. To olakšava podešavanje na oba ramena. Zener diode VD1 D814 su povezane u seriju da bi proizvele 28 V (14+14).

Za diodni most možete uzeti diode odgovarajuće snage, dizajnirane za struju do 8 A. Dozvoljeno je ugraditi diodni sklop tipa KBU 808 ili slično. Tranzistori KT818 i KT819 moraju biti ugrađeni na radijatore.

Odabrani tranzistori moraju imati pojačanje od 90 do 340. Jedinica za napajanje ne zahtijeva posebno podešavanje nakon montaže.

Laboratorijsko impulsno napajanje

Posebnost UPS-a je njegova radna frekvencija, koja je sto puta veća od mrežne frekvencije. Ovo omogućava postizanje većeg napona sa manje zavoja namotaja.

Informacije. Da biste dobili 12 V na izlazu UPS-a sa strujom od 1 A, dovoljno je 5 zavoja s poprečnim presjekom žice od 0,6-0,7 mm za mrežni transformator.

Jednostavno polarno napajanje može se sastaviti pomoću impulsnih transformatora iz računarskog napajanja.

Laboratorijsko napajanje možete sastaviti vlastitim rukama prema donjem dijagramu.

Prekidački krug napajanja

Ovo napajanje je sastavljeno na TL494 čipu.

Bitan! Za upravljanje T3 i T4 koristi se krug koji uključuje kontrolu Tr2. To je zbog činjenice da ugrađeni ključni elementi čipa nemaju dovoljno snage.

Transformator Tr1 (upravljački) se preuzima iz računarskog napajanja, "zamahuje" se pomoću tranzistora T1 i T2.

Karakteristike sklopa kola:

da bi se minimizirali gubici tokom ispravljanja, koriste se Schottky diode;
ESR elektrolita u nizvodnim filterima treba da bude što je moguće niži;
induktor L6 iz starih izvora napajanja koristi se bez promjene namotaja;
induktor L5 se premotava namotavanjem bakarne žice promjera 1,5 mm na feritni prsten, prikupljajući 50 zavoja;
T3, T4 i D15 se montiraju na radijatore, nakon što su terminali prethodno formatirani;
Za napajanje mikrokola i upravljanje strujom i naponom koristi se zasebno kolo na Tr3 BV EI 382 1189.

Sekundarni namotaj proizvodi 12 V, koji se ispravlja i izravnava kondenzatorom. Čip linearnog regulatora 7805 ga stabilizira na 5 V za napajanje strujnog kola zaslona.

Pažnja! Dozvoljeno je koristiti bilo koji krug voltampermetra u ovom napajanju. U ovom slučaju nije potreban mikro krug za stabilizaciju 5 V.

Izrada i montaža PCB-a

Shema uključuje proizvodnju tri tiskane ploče. Ploče su odabrane za kućište Kradex Z4A.

Lokacija ploča u kućištu Kradex Z4A

Ploče su izrađene od folije getinax foto štampom i gravurom tragova.

Postavljanje napajanja

Pravilno sastavljen uređaj ne zahtijeva posebno podešavanje. Potrebno je samo podesiti opsege podešavanja struje i napona.

Četiri operativna pojačala u LM324 čipu regulišu struju i napon. Mikrokolo se napaja kroz filter sastavljen na L1, C1 i C2.

Da biste konfigurirali krug za podešavanje, potrebno je odabrati elemente označene zvjezdicom za označavanje kontrolnih raspona.

Indikacija

Za indikaciju se obično koriste uređaji za prikaz i mjerni modul na mikrokontrolerima. Napajanje za takve kontrolere je unutar 3-5 V.

Laboratorijsko napajanje mora stajati pod opterećenjem najmanje 2 sata. Nakon toga se provjerava temperatura kućišta transformatora i rad hladnjaka. Prilikom namotavanja transformatora, kako bi se smanjila buka tokom rada, namotaji se čvrsto namotaju. Gotova struktura je punjena parafinom. Prilikom ugradnje elemenata na radijatore, kontaktne točke se premazuju pastom koja provodi toplinu.

U kućištu je izbušen niz rupa, naspram hladnjaka, a na vrhu je dodatno ugrađen hladnjak.

Zaštita napajanja

Stabilizacija struje (zaštita) mikrokola LM324 se aktivira kada se prekorači postavljeni strujni prag. U tom slučaju, signal koji ukazuje na smanjenje napona šalje se mikrokrugu. Crvena LED dioda služi kao indikator povećanog napona ili kratkog spoja. U radnom modu, zelena LED dioda svijetli.

Kućište Kradex Z4A vam omogućava da prikažete elemente kontrole i indikacije na prednjoj i bočnoj ploči. Dugmad za podešavanje i indikator najbolje je postaviti na prednju ploču. Konektor izlaznog napona može se montirati bilo gdje.

Izgled domaćeg UPS-a

Za rad je neophodno laboratorijsko napajanje koje se samostalno sklapa pomoću moćnih tranzistora sa efektom polja i impulsnih transformatora. Preporučljivo je koristiti digitalne elektronske amper-voltmetre kao indikatore.

Video

Većina modernih elektroničkih uređaja praktički ne koristi analogna (transformatorska) napajanja, već ih zamjenjuju impulsni pretvarači napona. Da bismo razumjeli zašto se to dogodilo, potrebno je razmotriti karakteristike dizajna, kao i prednosti i slabosti ovih uređaja. Također ćemo govoriti o svrsi glavnih komponenti impulsnih izvora i dati jednostavan primjer implementacije koja se može sastaviti vlastitim rukama.

Dizajnerske karakteristike i princip rada

Od nekoliko metoda pretvaranja napona u energetske elektronske komponente, mogu se identificirati dvije koje su najrasprostranjenije:

Analogni, čiji je glavni element opadajući transformator, osim svoje glavne funkcije, pruža i galvansku izolaciju.
Impulsni princip.

Pogledajmo kako se ove dvije opcije razlikuju.

PSU baziran na energetskom transformatoru

Razmotrimo pojednostavljeni blok dijagram ovog uređaja. Kao što se može vidjeti sa slike, na ulazu je instaliran opadajući transformator, uz njegovu pomoć pretvara se amplituda napona napajanja, na primjer, od 220 V dobijamo 15 V. Sljedeći blok je ispravljač, njegov zadatak je pretvoriti sinusoidnu struju u pulsnu (harmonik je prikazan iznad simboličke slike). U tu svrhu koriste se ispravljački poluvodički elementi (diode) spojeni preko mostnog kola. Njihov princip rada možete pronaći na našoj web stranici.

Sljedeći blok obavlja dvije funkcije: izglađuje napon (za tu svrhu koristi se kondenzator odgovarajućeg kapaciteta) i stabilizira ga. Potonje je neophodno kako napon ne bi "pao" kada se opterećenje poveća.

Dati blok dijagram je uvelike pojednostavljen; izvor ovog tipa u pravilu ima ulazni filter i zaštitna kola, ali to nije važno za objašnjenje rada uređaja.

Svi nedostaci gornje opcije su direktno ili indirektno povezani sa glavnim elementom dizajna - transformatorom. Prvo, njegova težina i dimenzije ograničavaju minijaturizaciju. Da ne bismo bili neutemeljeni, kao primjer ćemo koristiti opadajući transformator 220/12 V nazivne snage 250 W. Težina takve jedinice je oko 4 kilograma, dimenzije 125x124x89 mm. Možete zamisliti koliko bi težio punjač za laptop na njemu.

Drugo, cijena takvih uređaja je ponekad višestruko veća od ukupne cijene ostalih komponenti.

Pulsni uređaji

Kao što se vidi iz blok dijagrama prikazanog na slici 3, princip rada ovih uređaja značajno se razlikuje od analognih pretvarača, prvenstveno po odsustvu ulaznog opadajućeg transformatora.

Slika 3. Blok dijagram sklopnog napajanja

Razmotrimo algoritam rada takvog izvora:

Mrežni filter se napaja strujom čiji je zadatak da minimizira mrežni šum, kako dolazni tako i odlazni, koji nastaje kao rezultat rada.
Zatim u rad stupa jedinica za pretvaranje sinusoidnog napona u impulsni konstantni napon i filter za izravnavanje.
U sljedećoj fazi na proces se povezuje inverter čiji je zadatak vezan za formiranje pravokutnih visokofrekventnih signala. Povratna informacija pretvaraču se vrši preko upravljačke jedinice.
Sljedeći blok je IT, neophodan je za automatski režim rada generatora, napajanje strujnog kola, zaštitu, kontrolu kontrolera, kao i opterećenje. Osim toga, IT zadatak uključuje osiguranje galvanske izolacije između visokonaponskih i niskonaponskih kola.

Za razliku od step-down transformatora, jezgra ovog uređaja je izrađena od ferimagnetnih materijala, što doprinosi pouzdanom prijenosu RF signala, koji može biti u rasponu od 20-100 kHz. Karakteristična karakteristika IT-a je da je pri povezivanju ključno uključivanje početka i kraja namotaja. Male dimenzije ovog uređaja omogućavaju proizvodnju minijaturnih uređaja; primjer je elektronski svežanj (prigušnica) LED ili štedljive lampe.

Zatim dolazi u rad izlazni ispravljač, budući da radi sa visokofrekventnim naponom; proces zahtijeva brze poluvodičke elemente, pa se za tu svrhu koriste Schottky diode.
U završnoj fazi se vrši izglađivanje na povoljnom filteru, nakon čega se napon primjenjuje na opterećenje.

Sada, kao što smo obećali, pogledajmo princip rada glavnog elementa ovog uređaja - pretvarača.

Kako radi inverter?

RF modulacija se može izvesti na tri načina:

pulsna frekvencija;
fazni impuls;
širina pulsa.

U praksi se koristi posljednja opcija. To je zbog jednostavnosti implementacije i činjenice da PWM ima konstantnu frekvenciju komunikacije, za razliku od druge dvije metode modulacije. Blok dijagram koji opisuje rad kontrolera je prikazan ispod.

Algoritam rada uređaja je sljedeći:

Generator referentne frekvencije generira niz pravokutnih signala čija frekvencija odgovara referentnoj. Na osnovu ovog signala formira se pilasta U P, koja se dovodi na ulaz komparatora K PWM. UUS signal koji dolazi iz kontrolnog pojačala dovodi se na drugi ulaz ovog uređaja. Signal koji generiše ovo pojačalo odgovara proporcionalnoj razlici između U P (referentnog napona) i U RS (kontrolnog signala iz povratnog kola). Odnosno, kontrolni signal UUS je, u stvari, neusklađeni napon sa nivoom koji zavisi i od struje na opterećenju i od napona na njemu (U OUT).

Ova metoda implementacije omogućuje vam organiziranje zatvorenog kruga koji vam omogućava kontrolu izlaznog napona, odnosno, zapravo, govorimo o linearno-diskretnoj funkcionalnoj jedinici. Na njegovom izlazu se generišu impulsi, a trajanje zavisi od razlike između referentnog i upravljačkog signala. Na osnovu toga se stvara napon za upravljanje ključnim tranzistorom pretvarača.

Proces stabilizacije izlaznog napona vrši se praćenjem njegovog nivoa, pri njegovoj promeni proporcionalno se menja napon kontrolnog signala U PC, što dovodi do povećanja ili smanjenja trajanja između impulsa.

Kao rezultat toga, snaga sekundarnih krugova se mijenja, što osigurava stabilizaciju izlaznog napona.

Da bi se osigurala sigurnost, potrebna je galvanska izolacija između napajanja i povratne sprege. U pravilu se u tu svrhu koriste optokapleri.

Snage i slabosti impulsnih izvora

Ako usporedimo analogne i impulsne uređaje iste snage, potonji će imati sljedeće prednosti:

Mala veličina i težina zbog odsustva niskofrekventnog transformatora i upravljačkih elemenata koji zahtijevaju odvođenje topline pomoću velikih radijatora. Zahvaljujući upotrebi tehnologije visokofrekventne konverzije signala, moguće je smanjiti kapacitet kondenzatora koji se koriste u filterima, što omogućava ugradnju manjih elemenata.
Veća efikasnost, budući da su glavni gubici uzrokovani samo prolaznim procesima, dok se u analognim kolima mnogo energije konstantno gubi tokom elektromagnetne konverzije. Rezultat govori sam za sebe, povećavajući efikasnost na 95-98%.
Niži trošak zbog upotrebe manje snažnih poluvodičkih elemenata.
Širi raspon ulaznog napona. Ova vrsta opreme nije zahtjevna u pogledu frekvencije i amplitude, stoga je dozvoljeno povezivanje na mreže različitih standarda.
Dostupnost pouzdane zaštite od kratkih spojeva, preopterećenja i drugih hitnih situacija.

Nedostaci pulsne tehnologije uključuju:

Prisustvo RF smetnji je posljedica rada visokofrekventnog pretvarača. Ovaj faktor zahtijeva ugradnju filtera koji potiskuje smetnje. Nažalost, njegov rad nije uvijek efikasan, što nameće određena ograničenja za korištenje uređaja ovog tipa u visokopreciznoj opremi.

Posebni zahtjevi za opterećenje, ne treba ga smanjivati ili povećavati. Čim nivo struje prijeđe gornji ili donji prag, karakteristike izlaznog napona će se početi značajno razlikovati od standardnih. U pravilu proizvođači (čak i nedavno kineski) predviđaju takve situacije i ugrađuju odgovarajuću zaštitu u svoje proizvode.

Područje primjene

Gotovo sva moderna elektronika se napaja iz blokova ovog tipa, na primjer:

Sastavljanje prekidačkog napajanja vlastitim rukama

Razmotrimo krug jednostavnog napajanja, gdje se primjenjuje gore opisani princip rada.

Oznake:

Otpornici: R1 – 100 Ohm, R2 – od 150 kOhm do 300 kOhm (po izboru), R3 – 1 kOhm.
Kapacitivnosti: C1 i C2 - 0,01 µF x 630 V, C3 -22 µF x 450 V, C4 - 0,22 µF x 400 V, C5 - 6800 -15 000 pF (po izboru), 012 µF, C6 µF, C6 -7 – 220 µF x 25 V, C8 – 22 µF x 25 V.
Diode: VD1-4 - KD258V, VD5 i VD7 - KD510A, VD6 - KS156A, VD8-11 - KD258A.
Tranzistor VT1 – KT872A.
Stabilizator napona D1 - mikro krug KR142 sa indeksom EH5 - EH8 (ovisno o potrebnom izlaznom naponu).
Transformator T1 - koristi se feritno jezgro u obliku slova w dimenzija 5x5. Primarni namotaj je namotan sa 600 zavoja žice Ø 0,1 mm, sekundarni (pinovi 3-4) sadrži 44 zavoja Ø 0,25 mm, a zadnji namotaj sadrži 5 zavoja Ø 0,1 mm.
Osigurač FU1 – 0.25A.

Podešavanje se svodi na odabir vrijednosti R2 i C5, koje osiguravaju pobudu generatora na ulaznom naponu od 185-240 V.