Comment faire un redresseur et une alimentation simple

Un redresseur est un dispositif de conversion de tension alternative en courant continu. C'est l'une des pièces les plus courantes dans les appareils électriques, allant d'un sèche-cheveux à tous les types d'alimentations avec une tension continue de sortie. Il existe différents schémas de redresseurs et chacun dans une certaine mesure fait face à sa tâche. Dans cet article, nous expliquerons comment fabriquer un redresseur monophasé et pourquoi il est nécessaire.

Définition

Un redresseur est un appareil conçu pour convertir le courant alternatif en courant continu. Le mot "constant" n'est pas tout à fait correct, le fait est qu'à la sortie du redresseur, dans le circuit d'une tension alternative sinusoïdale, il y aura en tout cas une tension de pulsation non stabilisée. En termes simples: de signe constant, mais d'amplitude variable.

Il existe deux types de redresseurs:

• Demi-vague. Il ne redresse qu'une demi-onde de la tension d'entrée. Caractérisé par une forte ondulation et réduit par rapport à la tension d'entrée.

• Biannuel. En conséquence, deux demi-ondes sont redressées. L'ondulation est plus faible, la tension est plus élevée qu'à l'entrée du redresseur - ce sont deux caractéristiques principales.

Que signifie tension stabilisée et non stabilisée?

Stabilisée est une tension qui ne change pas d'amplitude indépendamment de la charge ou des surtensions de la tension d'entrée. Pour les alimentations de transformateur, cela est particulièrement important, car la tension de sortie dépend de l'entrée et en diffère par les temps de transformation.

Tension non stabilisée - varie en fonction des surtensions du réseau d'alimentation et des caractéristiques de charge. Avec une telle alimentation, en raison de l'affaissement, un fonctionnement incorrect des appareils connectés ou leur inopérabilité totale et leur défaillance peuvent se produire.

Tension de sortie

Les valeurs principales de la tension alternative sont l'amplitude et la valeur effective. Quand ils disent "dans le réseau 220V" signifie la tension actuelle.

Si nous parlons de la valeur d'amplitude, nous voulons dire combien de volts sont de zéro au point supérieur de la demi-onde d'une onde sinusoïdale.

 

En omettant la théorie et un certain nombre de formules, nous pouvons dire que tension actuelle 1,41 fois moins que l'amplitude. Ou:

Uа = Uд * √2

La tension d'amplitude dans le réseau 220V est:

220*1.41=310

Schémas

Redresseur demi-onde se compose d'une diode. Il ne manque tout simplement pas la demi-vague de retour. La sortie est une tension avec de fortes ondulations de zéro à la valeur d'amplitude de la tension d'entrée.

Parlant dans un langage très simple, puis dans ce circuit, la moitié de la tension d'entrée entre dans la charge. Mais ce n'est pas tout à fait correct.

Les circuits à deux demi-ondes transmettent les deux demi-ondes de l'entrée à la charge. Ci-dessus dans l'article, la valeur d'amplitude de la tension a été mentionnée, de sorte que la tension à la sortie du redresseur est la même plus basse en valeur que la variable active à l'entrée.

Mais si nous lissons l'ondulation utilisant un condensateur, plus les ondulations sont petites, plus la tension sera proche de l'amplitude.

Nous parlerons du lissage des ondulations plus tard. Considérez maintenant circuit de pont de diodes.

Il y en a deux:

1. Redresseur selon le schéma de Gretz ou pont de diode;

2. Redresseur avec un point médian.

Le premier schéma est plus courant. Se compose d'un pont de diodes - quatre diodes interconnecté par un «carré», et une charge est connectée à ses épaules. Le pont redresseur est assemblé selon le schéma ci-dessous:

Il peut être connecté directement à un réseau 220V, comme cela se fait dans alimentations à découpage modernes, ou aux enroulements secondaires d'un transformateur de réseau (50 Hz).Selon ce schéma, les ponts de diodes peuvent être assemblés à partir de diodes discrètes (séparées) ou utiliser un ensemble de ponts de diodes prêt à l'emploi dans un seul boîtier.

Le deuxième circuit est un redresseur intermédiaire qui ne peut pas être connecté directement au réseau. Son sens est d'utiliser un transformateur avec un robinet du milieu.

En son cœur, ce sont deux redresseurs demi-onde connectés aux extrémités de l'enroulement secondaire, la charge avec un contact est connectée au point de jonction des diodes, et la seconde est connectée au robinet depuis le milieu des enroulements.

Son avantage par rapport au premier circuit est un plus petit nombre de diodes semi-conductrices. Et l'inconvénient est l'utilisation d'un transformateur avec un point médian ou, comme ils l'appellent, une branche du milieu. Ils sont moins courants que les transformateurs secondaires classiques sans prise.

Lissage des ondulations

L'alimentation en tension d'ondulation est inacceptable pour un certain nombre de consommateurs, par exemple les sources lumineuses et les équipements audio. De plus, les pulsations de lumière autorisées sont réglementées dans les documents réglementaires de l'État et de l'industrie.

Pour lisser les pulsations, utilisez filtres - un condensateur monté en parallèle, un filtre LC, une variété de filtres P et G ...

Mais l'option la plus courante et la plus simple est un condensateur installé parallèlement à la charge. Son inconvénient est que pour réduire l'ondulation à une charge très puissante, il est nécessaire d'installer des condensateurs de très grande capacité - des dizaines de milliers de microfarads.

Son principe de fonctionnement est que le condensateur se charge, sa tension atteint l'amplitude, la tension d'alimentation commence à diminuer après le point d'amplitude maximale, à partir de ce moment la charge est alimentée par le condensateur. Le condensateur se décharge en fonction de la résistance de charge (ou de sa résistance équivalente, s'il n'est pas résistif). Plus la capacité est grande - plus l'ondulation sera petite, par rapport à un condensateur de capacité inférieure connecté à la même charge.

En termes simples: plus le condensateur se décharge lentement, moins il y a d'ondulation.

Le taux de décharge du condensateur dépend du courant consommé par la charge. Elle peut être déterminée par la formule de la constante de temps:

t = RC

où R est la résistance de charge et C est la capacité du condensateur de lissage.

Ainsi, d'un état complètement chargé à un condensateur complètement déchargé est déchargé en 3-5 t. Il se charge à la même vitesse si la charge se produit à travers une résistance, donc dans notre cas, cela n'a pas d'importance.

Il s'ensuit que pour atteindre un niveau d'ondulation acceptable (il est déterminé par les exigences de la charge sur la source d'alimentation), une capacité est nécessaire qui sera déchargée sur une durée plusieurs fois supérieure à t. La résistance de la plupart des charges étant relativement faible, une grande capacité est donc nécessaire pour lisser les ondulations à la sortie du redresseur. condensateurs électrolytiques, ils sont aussi appelés polaires ou polarisés.

Veuillez noter qu'il est fortement déconseillé de confondre la polarité du condensateur électrolytique, car cela est lourd de défaillance et même d'explosion. Les condensateurs modernes sont protégés contre les explosions - ils ont un estampage sur le couvercle supérieur en forme de croix, le long duquel le boîtier est simplement fissuré. Mais un jet de fumée sortira du condenseur, ce sera mauvais s'il entre dans vos yeux.

Le calcul de la capacité est basé sur le type de coefficient d'ondulation que vous devez fournir. En termes simples, le coefficient d'ondulation montre quel pourcentage de tension s'affaisse (pulsation).

Pour calculer la capacité d'un condensateur de lissage, vous pouvez utiliser la formule approximative:

C = 3200 * In / Un * Kp,

Où Courant en charge, tension à vide, facteur d 'ondulation.

Pour la plupart des types d'équipements, le coefficient d'ondulation est pris 0,01-0,001. De plus, il est souhaitable d'installer condensateur en céramique aussi grande capacité que possible, pour le filtrage des interférences haute fréquence.

Comment réaliser une alimentation électrique à faire soi-même?

L'alimentation CC la plus simple se compose de trois éléments:

1. Transformateur;

2. Pont de diodes;

3. Condensateur.

Si vous devez obtenir une haute tension et que vous négligez l'isolation galvanique, vous pouvez exclure le transformateur de la liste, vous obtiendrez alors une tension constante jusqu'à 300-310V. Un tel circuit est à l'entrée d'alimentations à découpage, par exemple, comme sur votre ordinateur. Nous avons récemment écrit un excellent article à leur sujet - Comment est l'alimentation d'un ordinateur.

Il s'agit d'une alimentation CC non stabilisée avec un condensateur de lissage. La tension à sa sortie est supérieure à la tension alternative de l'enroulement secondaire. Cela signifie que si vous avez un transformateur 220/12 (primaire sur 220V et secondaire sur 12V), à la sortie, vous obtiendrez une constante de 15-17V. Cette valeur dépend de la capacité du condensateur de lissage. Ce circuit peut être utilisé pour alimenter n'importe quelle charge, s'il n'est pas important pour lui, alors la tension peut "flotter" lorsque la tension du secteur change.

Important:

Le condensateur a deux caractéristiques principales - la capacité et la tension. Nous avons compris comment sélectionner la capacité, mais pas avec la sélection de la tension. La tension du condensateur doit dépasser la tension d'amplitude à la sortie du redresseur d'au moins la moitié. Si la tension réelle sur les plaques de condensateur dépasse la tension nominale, il est probable qu'elle échoue.

Les anciens condensateurs soviétiques étaient fabriqués avec une bonne marge de tension, mais maintenant tout le monde utilise des électrolytes bon marché en provenance de Chine, où au mieux il y a une petite marge, et au pire, ils ne peuvent pas résister à la tension nominale spécifiée. Par conséquent, n'économisez pas sur la fiabilité.

Une alimentation stabilisée ne diffère de la précédente qu'en présence d'un stabilisateur de tension (ou de courant). L'option la plus simple consiste à utiliser L78xx ou autres. stabilisateurs linéaires, comme la banque nationale.

Ainsi, vous pouvez obtenir n'importe quelle tension, la seule condition lors de l'utilisation de tels stabilisateurs est que la tension du stabilisateur doit dépasser la valeur stabilisée (sortie) d'au moins 1,5 V. Considérez ce qui est écrit dans la fiche technique du stabilisateur 1278 L7812:

La tension d'entrée ne doit pas dépasser 35V, pour les stabilisateurs de 5 à 12V, et 40V pour les stabilisateurs à 20-24V.

La tension d'entrée doit dépasser la tension de sortie de 2 à 2,5 V.

C'est-à-dire pour une alimentation stabilisée 12V avec un stabilisateur de la série L7812, il est nécessaire que la tension redressée soit dans la gamme de 14,5-35V, afin d'éviter l'affaissement, ce serait une solution idéale d'utiliser un transformateur avec un enroulement secondaire à 12V.

Mais le courant de sortie est assez modeste - seulement 1,5 A, il peut être amplifié à l'aide d'un transistor traversant. Si vous avez Transistors PNP, vous pouvez utiliser ce schéma:

Il montre que seule la connexion de la partie "gauche" du stabilisateur linéaire avec un transformateur et un redresseur est omise.

Si vous avez des transistors NPN comme KT803 / KT805 / KT808, alors celui-ci fera:

Il convient de noter que dans le deuxième circuit, la tension de sortie sera inférieure à la tension de stabilisation de 0,6 V - il s'agit d'une baisse à la jonction de base de l'émetteur, nous en avons écrit plus à ce sujet dans un article sur les transistors bipolaires. Pour compenser cette baisse, une diode D1 a été introduite dans le circuit.

Il est possible d'installer deux stabilisateurs linéaires en parallèle, mais pas nécessaire! En raison d'éventuels écarts lors de la fabrication, la charge sera répartie de manière inégale et l'un d'eux pourrait brûler à cause de cela.

Installez le transistor et le stabilisateur linéaire sur le radiateur, de préférence sur des radiateurs différents. Ils sont très chauds.

Alimentations réglables

L'alimentation réglable la plus simple peut être réalisée avec un stabilisateur linéaire réglable LM317, son courant est également jusqu'à 1,5 A, vous pouvez amplifier le circuit avec un transistor traversant, comme décrit ci-dessus.

Voici un schéma plus intuitif pour assembler une alimentation réglable.

Pour obtenir plus de courant, vous pouvez utiliser un stabilisateur réglable plus puissant LM350.

 

Dans les deux derniers circuits, il y a une indication qui montre la présence de tension à la sortie du pont de diodes, un disjoncteur 220V, un fusible d'enroulement primaire.

Voici un exemple de chargeur de batterie réglable avec régulateur thyristor dans l'enroulement primaire, en fait la même alimentation réglable.

Soit dit en passant, le courant de soudage est également régulé par un circuit similaire:

Cet article a été présenté précédemment: Comment faire un simple régulateur de courant pour un transformateur de soudage

Conclusion

Un redresseur est utilisé dans les alimentations pour produire du courant continu à partir d'un courant alternatif. Sans sa participation, il ne sera pas possible d'alimenter une charge DC, par exemple une bande LED ou un récepteur radio.

Également utilisé dans une variété de chargeurs pour batteries de voiture, il existe un certain nombre de circuits utilisant un transformateur avec un groupe de prises de l'enroulement primaire, qui sont commutées par un interrupteur à clé, et seul un pont de diodes est installé dans l'enroulement secondaire. L'interrupteur est installé du côté haute tension, car là le courant est plusieurs fois plus faible et ses contacts ne brûleront pas.

Selon les schémas de l'article, vous pouvez assembler le bloc d'alimentation le plus simple à la fois pour un travail permanent avec un appareil et pour tester vos produits électroniques faits maison.

Les circuits ne diffèrent pas en haute efficacité, mais ils produisent une tension stabilisée sans ondulations spéciales, vous devez vérifier la capacité des condensateurs et calculer pour une charge spécifique. Ils sont parfaits pour les amplificateurs audio de faible puissance et ne créeront pas d'arrière-plan supplémentaire. Une alimentation électrique réglable deviendra utile pour les amateurs de voitures et les électriciens pour tester le relais du régulateur de tension du générateur.

Une alimentation électrique réglable est utilisée dans tous les domaines de l'électronique, et si elle est améliorée par une protection contre les courts-circuits ou un stabilisateur de courant avec deux transistors, vous obtiendrez une alimentation électrique de laboratoire presque complète.