Elektrisko ierīču barošanas avoti - ierīce un galveno ķēžu darbības princips

Elektroniskās ierīces var iedalīt divās grupās: mobilais un stacionārais. Pirmajos no tiem tiek izmantoti tā sauktie primārie enerģijas avoti, - galvaniskās baterijas vai akumulatori, kuriem ir elektrības padeve.

Tas nekavējoties atsauc atmiņā mobilos tālruņus, kameras, tālvadības pultis un daudzas citas pārnēsājamas ierīces. Šajā gadījumā uzlādējamās baterijas un akumulatori ir ārpus konkurences, jo vienkārši nav ko tos aizstāt. Vienīgās neērtības, mobilitātes izmaksas ir tādas, ka šādu ierīču ilgumu ierobežo akumulatoru ietilpība, un, kā likums, tas ir mazs. Iespējams, ka izņēmums no šī noteikuma ir pulksteņi. Viņu enerģijas patēriņš ir ļoti zems, kas tiek iestrādāts projektēšanas stadijā, tāpēc pulkstenis var darboties ar vienu akumulatoru veselu gadu vai pat vairāk.

Stacionārās ierīces, kā likums, saņem pārtiku no sekundāriem avotiem. Šādi viņu pašu enerģijas avoti nerada, bet tikai pārveido elektrisko strāvu vajadzīgajos parametros: no 220 V tīkla sprieguma barošanas avoti rada samazinātu spriegumu, kas vajadzīgs pusvadītāju aprīkojuma barošanai. Šādus barošanas avotus bieži sauc tīklā.

Bīstamas barošanas avoti

Vienkāršākie ir barošanas avoti ar rūdīšanas kondensatoru vai rezistoru. Līdzīgi bloki tika aprakstīti radiožurnālos pagājušā gadsimta deviņdesmitajos gados. Šādu barošanas avotu efektivitāte ir ārkārtīgi maza, ne vairāk kā 20%, tāpēc tie tiek izmantoti, lai darbinātu ierīces, kuru jauda nav lielāka par dažiem vatiem: jūs varat barot vienu vai divas mikroshēmas.

Šādu bloku galvenais trūkums ir tas tie nav galvaniski izolēti no primārā tīkla, kā rezultātā visa ķēde - arī patērētājs ir pakļauts bīstamam potenciālam. Pieskaršanās šādas shēmas elementam ir pilnīgi nevēlama un pat bīstama. Tādēļ šādu struktūru izveidošana tiek veikta, izmantojot rakstā aprakstīto izolācijas transformatoru “Kā izgatavot drošības transformatoru”.

Bet pat ar šādu pielāgošanu šīs shēmas joprojām ir bīstamas, tāpēc tās nevajadzētu ieteikt lietošanai. Ja tomēr no šādas shēmas nevar izvairīties (kāda jēga ir izveidot atsevišķu enerģijas avotu foto relejskas karājas augstu uz amata?), var tikai cerēt uz lietotāja precizitāti un lasītprasmi.

Droši bloki ar iztukšojošu kondensatoru

Strāvas padeves ķēde ar rūdīšanas kondensatoru un galvaniskā izolācija no tīkla ir aprakstīta rakstā "Termostats plastmasas metināšanai" un parādīts 1. attēlā. Shēmas autors V. Kuzņecovs.

1. attēls. Strāvas padeves ķēde ar tukšo kondensatoru un galvanisko izolāciju no tīkla

Shēma ir sīki aprakstīta minētajā rakstā, tika atkārtota daudzas reizes (vairāk nekā duci reizes) un parādīja izcilus rezultātus. Tāpēc šeit mēs atzīmējam tikai galvenos punktus. Tīkla spriegumu caur rūdīšanas kondensatoru C1 izlīdzina ar tiltu VD1 un stabilizē pie 24 V ar tranzistora VT3 stabilizatoru. No šī stabilizatora tiek piegādāts ģenerators, kas izgatavots uz tranzistoriem VT1, VT2. Transformatoru “jauda” Tr2 izgatavo uz ferīta gredzena ar diametru 20 mm.

Šāds transformators ar frekvenci 40 ... 50 KHz var dot slodzi līdz 7 vatiem, kas ir pietiekami, lai darbinātu rakstā aprakstīto ķēdi. Izejas spriegumus stabilizē ar vienkāršākajiem parametriskajiem stabilizatoriem uz Zener diodēm VD5, VD6. Pateicoties izolācijas transformatora Tr2 klātbūtnei, piegādātā slodze ir galvaniski izolēta no tīkla, kas nodrošina ķēdes elektrisko drošību.

Iedomājieties, kā tas izskatās termoelementszem tīkla potenciāla! Bet jāatzīmē, ka viss, kas parādīts diagrammā pa labi no transformatora Tr2 serdes, atrodas tīkla potenciālā, un tas prasa rūpīgu un rūpīgu apiešanos. Cita drošas enerģijas padeves shēma ar rūdīšanas kondensatoru ir parādīta 2. attēlā.

2. attēls. Drošas enerģijas padeves shēma ar rūdīšanas kondensatoru

Maza izmēra barošanas avotu transformatora primārajā tinumā ir vairāki (četri ... septiņi) tūkstoši apgriezienu īpaši plānas stieples, - 0,05 ... 0,06 mm. Lai šādu tinumu nepiespiestu, tiek ierosināts izmantot rūdīšanas kondensatoru, lai samazinātu primārā tinuma spriegumu līdz 30 ... 40V. Šajā gadījumā primārajā tinumā ir ne vairāk kā 600 ... 700 pagriezieni pietiekami bieza stieples (0,1 ... 0,15 mm). Sekundāro tinumu aprēķina, kā parasti, vajadzīgajam spriegumam.

Transformatoru var ietīt uz magnetic12 * 15 magnētiskās ķēdes no abonenta skaļruņa. Precīzāk, sprieguma vērtību var izvēlēties, izmantojot kondensatoru C1. Izmantojot transformatoru, barošanas avota izeja ir galvaniski izolēta no tīkla. Šādas barošanas avota jauda bija pietiekama, lai darbinātu vienkāršu ģeneratoru (sešas vai septiņas K561 sērijas mikroshēmas) televizoru iestatīšanai. Barošanas avota spriegums bija 9 V. Sīkāka informācija par ierīci un šīs barošanas avota izveidošanu atrodama žurnālā "Radio" Nr. 12_98.

Mūsdienu aprīkojuma barošanas avoti

Mūsdienu rūpnieciski ražots aprīkojums, piemēram, datori, mūzikas centri, televizori, lielākoties ir komutācijas barošanas bloki.

Šādu avotu galvenā ideja ir šāda. Rektificēts tīkla spriegums ar invertora palīdzību tiek pārveidots par vairāku desmitu un dažreiz simtu kilohercu mainīgu frekvenci. Pie šādām frekvencēm transformatori tiek iegūti ļoti mazos izmēros, kas var ievērojami samazināt barošanas avotu izmēru un svaru.

Pēc transformatora impulsu spriegumi tiek izlīdzināti un izlīdzināti ar filtriem, kuru lielums augstās frekvences dēļ ir arī mazs, salīdzinot ar tradicionālajiem barošanas avotiem, kas darbojas tīkla frekvencē. Izejas sprieguma stabilizācija tiek veikta primārajā ķēdē, izmantojot impulsa platuma modulāciju - PWM, kas arī palīdz palielināt efektivitāti un samazināt barošanas avota lielumu.

Ne tik sen tika uzskatīts, ka komutācijas barošanas avoti sevi attaisno tikai sākot no vismaz 100 vatu jaudas. Šajā gadījumā par galveno kritēriju tika uzskatīta konkrētā jauda, ​​t.i. jauda uz barošanas avota tilpuma 1 kubikmetru. Kad impulsa avota jauda ir mazāka par 100 W, impulsa avota īpatnējā jauda bija zemāka nekā parastā barošanas avota. Vienkārši sakot, impulsa avota izmēri var izrādīties lielāki nekā parastajam transformatoram.

Bet tehnoloģija nestāv uz vietas, elektronikas elementārā bāze attīstās ļoti ātri. Mūsdienu rūpniecība ir apguvusi impulsu avotu ražošanu ar tikai dažu vatu jaudu, pietiek vismaz atcerēties lādētāji mobilajiem tālruņiem un “pirkstu” baterijām.

Tieši redzot, šādu avotu īpatnējā jauda ir lielāka nekā līdzīgiem “lādētājiem” (nesen bija arī tādi) ar tīkla transformatoru. Cik labi ir rūpnieciskajā ražošanā: tiek iegūti milzīgi ietaupījumi tikai tinumu stiepļu gadījumā, bet tikai transformatora dzelzs un miniatūrās lietās.

Amatieru tehniskās jaunrades apstākļos dizaina izgatavošanai vienā eksemplārā tas ir diezgan piemērots tradicionālā barošana ar tīkla transformatoru. Lai arī reizēm nākas meklēt nestandarta risinājumus strāvas problēmai, piemēram, remontējot aprīkojumu.

Strāvas padeves pārslēgšana no elektroniskā transformatora

Šeit ir labs praktiskais piemērs. Importētajā skaņas maisītājā kāda iemesla dēļ pārtrūka jaudas transformatora primārais tinums, kas tika veikts ar gredzenveida magnētisko ķēdi.

Šī transformatora jauda bija aptuveni 20 vati, kas izraisīja skumjas domas, ka primārā tinuma pagriezienu skaits, visticamāk, nav viens tūkstotis pagriezienu (jo mazāks ir transformatora izmērs, jo lielāks ir pagriezienu skaits uz vienu voltu, un vads ir plānāks). Un manuāla pārtīšana uz gredzena ... Bet tas nebija galvenais: gredzena transformatora augstums bija tik mazs, ka nešķita iespējams to aizstāt ar citu, jau gatavu Sh formas formātu, lietas izmēri to neļāva.

Elektroniskā transformatora izmantošana ļāva atrisināt problēmu, tomēr tas prasīja dažus uzlabojumus, kas ir aprakstīti rakstā "Kā no elektriskā transformatora izgatavot strāvas padevi?". Izmaiņas nozīmē to elektroniskais transformators Tas ir paredzēts darbam ar kvēlspuldzēm, kuras tam pastāvīgi tiek savienotas, tas ir, transformators sāk darboties zem slodzes. Ja nav slodzes, ķēde nesākas. Tas pats efekts tiek novērots ar nelielu slodzi.

Iedomājieties, ka krava ir spēcīgs skaņas frekvences pastiprinātājs: tiklīdz skaņa apstājās, - pauzējiet, tāpēc strāvas padeve tika izslēgta un vairs nesākās. Šeit ir elektroniskā transformatora uzlabošana un vārās līdz faktam, ka uz tā balstītā barošanas avota ieslēdzas un darbojas pat bez slodzes.

Elektroniskais transformators ir tikai gadījums, kad impulsa avota ražošana ir vienkāršota līdz robežai: viss jau ir izdarīts, detaļas ir visas savās vietās, visi transformatori ir likvidēti, un cena ir vienkārši smieklīga. Vienkārši dari pats komplektu! Pat neveiksmīga eksperimenta gadījumā izmest nebūs žēl. Ja jūs pērkat detaļas mazumtirdzniecībā, tas būs daudz dārgāk. Tāpēc mājās ir vieglāk izgatavot parasto transformatora barošanas avotu.

Tīkla adapteri no Ķīnas

Ja slodzes jauda ir maza, situāciju var ietaupīt Ķīnā ražots tīkla adapteris. Šī ir plaši pazīstama vienība, kas izgatavota liela tīkla spraudņa veidā ar asti, kas beidzas ar savienotāju, un kādu iemeslu dēļ to sauc par “domkratu”. Spraudņa iekšpusē ir tīkla transformators ar jaudu ne vairāk kā 5 ... 7 vati, taisngrieža tilts un izlīdzināšanas kondensators.

Dažos blokos ir bīdāmais slēdzis, kas ļauj pakāpeniski mainīt izejas spriegumu 5 ... 15V robežās. Uz slēdža norādītais izejas spriegums atbilst darbībai zem slodzes. Piemēram, ja ir norādīts 12 V, tad gandrīz 18 V var izmantot bez slodzes. Tikai kondensators uzlādējas līdz amplitūdas vērtībai. Bet zem slodzes, visu to pašu, būs 12 V, kas atbilst mainīgā sprieguma efektīvās vērtības vērtībai.

Šādu adapteru dizains ir vienkāršots līdz robežai: ķīnieši pat neuztraucās uzstādīt drošinātāju. Kopumā šeit to nav par daudz. Primārais tinums ir savīts ar tik plānu stiepli, ka tas pats par sevi ir labs drošinātājs. Ja primārais tinums izdeg, tad atliek mest šo adapteri un iegādāties jaunu.

Šādu adapteru cena ir zema, lai tos salabotu. Magnēta stieples ietaupījums šajos adapteros ir ļoti pamanāms. Šādi barošanas avoti ir manāmi uzkarsēti pat brīvgaitā, bez slodzes.

Nākamajā rakstā tiks izskaidrots, kā jūs varat patstāvīgi veikt vienkāršu un uzticamu barošanas avotu jūsu mājas laboratorijai.

Boriss Aladyshkin 

Raksta turpinājums: Mājas laboratorijas barošanas avoti