Napájecí zdroje pro elektronická zařízení - zařízení a princip činnosti hlavních obvodů

Elektronická zařízení lze rozdělit do dvou skupin: mobilní a stacionární. První z nich využívá tzv. Primární zdroje energie - galvanické baterie nebo akumulátory, které mají elektřinu.

Okamžitě si vzpomíná na mobilní telefony, fotoaparáty, dálkové ovladače a mnoho dalších přenosných zařízení. V tomto případě jsou dobíjecí baterie a baterie mimo konkurenci, protože je prostě nelze nahradit. Jedinou nepříjemností, náklady na mobilitu, je, že doba trvání takových zařízení je omezena kapacitou baterií a zpravidla je malá. Výjimkou z tohoto pravidla jsou možná hodinky. Jejich spotřeba energie je velmi nízká, což je součástí návrhu, takže hodiny mohou běžet na jedné baterii po celý rok nebo i více.

Stacionární zařízení, zpravidla přijímejte jídlo ze sekundárních zdrojů. Takové zdroje jejich vlastní energie neprodukují, ale pouze převádějí elektrický proud na požadované parametry: ze síťového napětí 220 V generují napájecí zdroje snížená napětí nezbytná pro napájení polovodičového zařízení. Takové zdroje energie se často nazývají propojen.

Nebezpečné zdroje napájení

Nejjednodušší jsou napájecí zdroje s zhášecím kondenzátorem nebo rezistorem. Podobné bloky byly popsány v rozhlasových časopisech v devadesátých letech minulého století. Účinnost těchto zdrojů napájení je extrémně malá ne více než 20%, takže se používají k napájení zařízení, jejichž výkon není větší než několik wattů: můžete napájet jeden nebo dva mikroobvody.

Hlavní nevýhodou takových bloků je to nejsou galvanicky izolovány od primární sítě, v důsledku čehož je celý okruh - spotřebitel také pod nebezpečným potenciálem. Dotýkat se prvku takového obvodu je zcela nežádoucí a dokonce nebezpečné. Zřízení těchto struktur se proto provádí pomocí izolačního transformátoru popsaného v článku "Jak vyrobit bezpečnostní transformátor".

Ale i při takovém přizpůsobení zůstávají tato schémata stále nebezpečná, a proto by se neměly používat. Pokud se přesto takovému schématu nelze vyhnout (jaký je smysl vytvoření samostatného zdroje energie) foto relékterý stojí vysoko na příspěvku?) lze doufat pouze v přesnost a gramotnost uživatele.

Bezpečné bloky s zatemňovacím kondenzátorem

V článku je popsán napájecí obvod s zhášecím kondenzátorem a galvanickým oddělením od sítě "Termostat pro svařování plastů" a na obrázku 1. Autor schématu V. Kuzněcov.

Obrázek 1. Napájecí obvod s zatemňovacím kondenzátorem a galvanickým oddělením od sítě

Schéma je podrobně popsána v uvedeném článku, byla mnohokrát opakována (více než tucetkrát) a vykazovala vynikající výsledky. Proto si všímáme pouze hlavních bodů. Síťové napětí přes zhášecí kondenzátor Cl je usměrněno můstkem VD1 a stabilizováno na 24 V stabilizátorem na tranzistoru VT3. Z tohoto stabilizátoru je napájen generátor vyrobený na tranzistorech VT1, VT2. „Výkonový“ transformátor Tr2 je vyroben na feritovém prstenci o průměru 20 mm.

Takový transformátor při frekvenci 40 ... 50 kHz může dát zátěž až 7 wattů, což je dostačující pro napájení obvodu popsaného v článku. Výstupní napětí je stabilizováno nejjednoduššími parametrickými stabilizátory na Zenerových diodách VD5, VD6. Díky přítomnosti izolačního transformátoru Tr2 je dodávaná zátěž galvanicky oddělena od sítě, což zajišťuje elektrickou bezpečnost obvodu.

Představte si, jak by to vypadalo termočlánekv rámci síťového potenciálu! Je však třeba poznamenat, že vše, co je znázorněno na obrázku vpravo od jádra transformátoru Tr2, je pod potenciálem sítě a vyžaduje pečlivé a pečlivé zacházení. Další schéma bezpečného napájení s zhášecím kondenzátorem je znázorněno na obrázku 2.

Obrázek 2. Schéma bezpečného napájení pomocí zhášecího kondenzátoru

Primární vinutí transformátoru malých zdrojů napájení obsahuje několik (čtyři ... sedm) tisíc závitů ultratenkého drátu, - 0,05 ... 0,06 mm. Aby nedošlo k navinutí takového vinutí, navrhuje se snížit napětí na primárním vinutí na 30 ... 40 V pomocí kalicího kondenzátoru. V tomto případě primární vinutí neobsahuje více než 600 ... 700 závitů dostatečně silného drátu (0,1 ... 0,15 mm). Sekundární vinutí se vypočte jako obvykle pro požadované napětí.

Transformátor může být navinut na magnetickém obvodu Ш12 * 15 z předplatitelského reproduktoru. Přesněji lze hodnotu napětí vybrat pomocí kondenzátoru C1. Použitím transformátoru je výstup napájecího zdroje galvanicky izolován od sítě. Síla takového zdroje energie stačila k napájení jednoduchého generátoru (šest nebo sedm čipů řady K561) pro nastavení televizorů. Napájecí napětí bylo 9 V. Podrobnosti o zařízení a vytvoření tohoto napájecího zdroje najdete v časopise „Radio“ č. 12_98.

Zdroje moderního vybavení

Moderní průmyslová zařízení, jako jsou počítače, hudební centra, televize, mají většinou spínací zdroje napájení.

Hlavní myšlenka takových zdrojů je následující. Usměrněné síťové napětí je měničem převedeno na střídavou frekvenci několika desítek a někdy i stovek kilohertů. Při takových frekvencích jsou transformátory získány ve velmi malých velikostech, což může významně snížit velikost a hmotnost napájecích zdrojů.

Po transformátoru je pulzní napětí usměrněno a vyhlazeno filtry, jejichž velikost je díky vysoké frekvenci také malá ve srovnání s tradičními napájecími zdroji pracujícími na síťové frekvenci. Stabilizace výstupního napětí se provádí v primárním obvodu pomocí pulzně-šířkové modulace - PWM, což také pomáhá zvyšovat účinnost a snižovat velikost napájecího zdroje.

Není to tak dávno, kdy se věřilo, že spínané napájecí zdroje se ospravedlňují pouze počínaje výkonem nejméně 100 wattů. V tomto případě byla měrná síla považována za hlavní kritérium, tj. výkon na 1 krychlový decimetr objemu napájení. Když je výkon pulzního zdroje pod 100 W, měrný výkon pulzního zdroje byl nižší než konvenční zdroj energie. Jednoduše řečeno, rozměry pulzního zdroje by se mohly ukázat větší než rozměry konvenčního transformátoru.

Ale technologie nestojí, elementární základna elektroniky se vyvíjí velmi rychle. Moderní průmysl zvládl výrobu pulzních zdrojů s kapacitou pouze několika wattů, stačí si vzpomenout nabíječky pro mobilní telefony a „prstové“ baterie.

Zde je jen na dohled, že měrná síla takových zdrojů je vyšší než podobné „nabíječky“ (nedávno tam byly) se síťovým transformátorem. Takto jsou v průmyslové výrobě dobré věci: pouze na navíjecím drátu, ale na transformátorovém železa a miniaturních případech se dosahují obrovské úspory.

V podmínkách amatérské technické tvořivosti je výroba vzoru v jediné kopii zcela vhodná tradiční napájecí zdroj s síťovým transformátorem. I když občas musíte hledat nestandardní řešení problému s energií, například při opravě zařízení.

Spínání napájení z elektronického transformátoru

Zde je dobrý praktický příklad. V importovaném zvukovém mixéru se z nějakého důvodu primární vinutí výkonového transformátoru rozpadlo, což bylo provedeno na prstencovém magnetickém obvodu.

Výkon tohoto transformátoru byl asi 20 wattů, což vedlo k smutným myšlenkám, že počet závitů primárního vinutí pravděpodobně není tisíc závitů (čím menší je velikost transformátoru, tím větší je počet závitů na jeden volt a vodič je tenčí). Ale navíjení ručně na prstenu ... Ale to nebylo hlavní: výška prstencového transformátoru byla tak malá, že nebylo možné jej nahradit jinou, hotovou ve tvaru Sh, rozměry případu to neumožnily.

Použití elektronického transformátoru umožnilo tento problém vyřešit, ale vzalo to určité upřesnění, které je popsáno v článku "Jak provést napájení z elektronického transformátoru?". Význam změny je, že elektronický transformátor Je navržen pro práci s žárovkami, které jsou k němu trvale připojeny, to znamená, že se transformátor rozběhne pod zátěží. Pokud není zátěž, obvod se nespustí. Stejný účinek je pozorován při mírném zatížení.

Představte si, že zátěž je výkonným zesilovačem zvukové frekvence: jakmile se zvuk zastaví, - pauza, napájení se vyplo a už se nespustilo. Zde je vylepšení elektronického transformátoru a scvrkává se skutečnost, že se na něm založený zdroj napájení zapíná a funguje i bez zatížení.

Elektronický transformátor je jen případ, kdy je výroba pulzního zdroje zjednodušena na hranici limitu: vše již bylo provedeno, všechny součásti jsou na svém místě, transformátory jsou zničeny a cena je prostě směšná. Jen to udělej sám! I v případě neúspěšného experimentu nebude házení škoda. Pokud si koupíte díly v maloobchodě, bude to mnohem dražší. Proto je doma snazší vyrobit konvenční napájení transformátoru.

Síťové adaptéry z Číny

V případě, že je zatížení zdroje malé, může čínský síťový adaptér situaci dobře zachránit. Jedná se o známý blok vytvořený ve formě velké síťové zástrčky s koncovkou končící v konektoru, která se z nějakého důvodu nazývá „jack“. Uvnitř zástrčky je síťový transformátor s kapacitou ne více než 5 ... 7 wattů, usměrňovací můstek a vyhlazovací kondenzátor.

V některých blocích je posuvný přepínač, který umožňuje postupně měnit výstupní napětí do 5 ... 15V. Výstupní napětí uvedené na spínači odpovídá provozu při zatížení. Pokud je například uvedeno 12V, lze bez zatížení použít téměř 18V. Pouze kondenzátor se nabíjí na hodnotu amplitudy. Ale pod zatížením bude to samé 12V, což odpovídá hodnotě efektivní hodnoty střídavého napětí.

Konstrukce takových adaptérů je zjednodušena na hranici: Číňané se ani neobtěžovali instalovat pojistku. Celkově to není moc. Primární vinutí je navinuto tak tenkým drátem, že je samo o sobě dobrou pojistkou. Pokud primární vinutí shoří, pak zbývá tento adaptér hodit a koupit si nový.

Cena takových adaptérů je nízká pro jejich opravu. Úspory vinutí u těchto adaptérů jsou velmi patrné. Takové napájecí zdroje jsou znatelně zahřívány i při volnoběhu, bez zatížení.

Následující článek vysvětlí, jak můžete samostatně vyrobit jednoduché a spolehlivé napájení pro domácí laboratoř.

Boris Aladyshkin 

Pokračování článku: Zdroje napájení pro domácí laboratoře