Захранващи устройства за електронни устройства - устройство и принцип на работа на основните вериги

Електронните устройства могат да бъдат разделени на две групи: мобилни и стационарни, Първите от тях използват така наречените първични източници на енергия, - галванични батерии или акумулатори, които имат захранване с електричество.

Веднага припомня мобилни телефони, камери, дистанционни управления и много други преносими устройства. В този случай акумулаторните батерии и батериите са извън конкуренцията, тъй като просто няма какво да ги замените. Единственото неудобство, цената на мобилността е, че продължителността на такива устройства е ограничена от капацитета на батериите и, като правило, е малка. Изключение от това правило са, може би, часовниците. Тяхната консумация на енергия е много ниска, което е включено още на етапа на проектиране, така че часовникът може да работи с една батерия цяла година или дори повече.

Стационарни устройства, като правило, получават храна от вторични източници. Такива източници на собствена енергия не произвеждат, а само преобразуват електрическия ток в необходимите параметри: от мрежово напрежение 220V, захранващите устройства генерират намалени напрежения, необходими за захранване на полупроводниково оборудване, Такива захранвания често се наричат мрежи.

Опасни захранвания

Най-простите са захранвания с гасящ кондензатор или резистор, Подобни блокове са описани в радио списанията през деветдесетте години на миналия век. Ефективността на такива захранвания е изключително малка не повече от 20%, така че те се използват за захранване на устройства, чиято мощност не е повече от няколко вата: можете да захранвате една или две микросхеми.

Основният недостатък на такива блокове е това те не са галванично изолирани от първичната мрежа, в резултат на което цялата верига - потребителят също е под опасен потенциал. Докосването до елемент от такава схема е напълно нежелателно и дори опасно. Следователно установяването на такива структури се извършва с помощта на изолационен трансформатор, описан в статията „Как да си направим защитен трансформатор“.

Но дори и при такава корекция, тези схеми все още остават опасни, следователно не трябва да се препоръчват за употреба. Ако все пак такава схема не може да бъде избегната (какъв е смисълът да се направи отделен източник за захранване фото релекойто виси високо на пост?), човек може само да се надява на точността и грамотността на потребителя.

Сигурни блокове с зарязващ кондензатор

Електрическата верига за захранване с гасящ кондензатор и галванична изолация от мрежата е описана в статията "Термостат за заваряване на пластмаси" и е показано на фигура 1. Авторът на схемата В. Кузнецов.

Фигура 1. Захранваща верига с зарязващ кондензатор и галванична изолация от мрежата

Схемата е описана подробно в горепосочената статия, повтаря се много пъти (повече от десетина пъти) и показва отлични резултати. Затова тук отбелязваме само основните моменти. Основното напрежение през гасителния кондензатор С1 се коригира от моста VD1 и се стабилизира при 24 V от стабилизатора на транзистора VT3. От този стабилизатор се захранва от генератор, направен на транзистори VT1, VT2. "Силовият" трансформатор Tr2 е направен на феритен пръстен с диаметър 20 mm.

Такъв трансформатор с честота 40 ... 50 KHz може да даде натоварване до 7 вата, което е достатъчно за захранване на схемата, описана в статията. Изходните напрежения се стабилизират от най-простите параметрични стабилизатори на зенеровите диоди VD5, VD6. Благодарение на наличието на изолационния трансформатор Tr2, доставеният товар е галванично изолиран от мрежата, което осигурява електрическа безопасност на веригата.

Представете си как ще изглежда термодвойкапод потенциал на мрежата! Но трябва да се отбележи, че всичко, което е показано на диаграмата вдясно от сърцевината на трансформатора Tr2, е под потенциала на мрежата и изисква внимателно и внимателно боравене. Друга диаграма за безопасно захранване с гасящ кондензатор е показана на фигура 2.

Фигура 2. Диаграма на безопасно захранване с гасящ кондензатор

Първичната намотка на трансформатора от малки по размер захранвания съдържа няколко (четири ... седем) хиляди оборота на ултратънка тел, - 0,05 ... 0,06 мм. За да не се навива такава намотка, се предлага да се намали напрежението на първичната намотка до 30 ... 40V, като се използва кондензатор за гасене. В този случай първичната намотка съдържа не повече от 600 ... 700 оборота на достатъчно дебела жица (0,1 ... 0,15 мм). Вторичната намотка се изчислява както обикновено за необходимото напрежение.

Трансформаторът може да бъде навит на магнитна верига Ш12 * 15 от абонатен високоговорител. По-точно стойността на напрежението може да бъде избрана с помощта на кондензатора С1. Чрез използването на трансформатор изходът на захранването е галванично изолиран от мрежата. Мощността на такова захранване беше достатъчна за захранване на обикновен генератор (шест или седем чипа от серията K561) за настройка на телевизори. Захранващото напрежение беше 9 V. Подробности за устройството и установяването на това захранване можете да намерите в списание „Радио“ № 12_98.

Захранвания на модерно оборудване

Модерна индустриална техника като компютри, музикални центрове, телевизори в по-голямата си част има превключване на захранващи устройства.

Основната идея на такива източници е следната. Изправеното мрежово напрежение се преобразува от инвертор в променлива честота от няколко десетки, а понякога и стотици килогерц. При такива честоти трансформаторите се получават в много малки размери, което може значително да намали размера и теглото на захранващите устройства.

След трансформатора импулсните напрежения се коригират и заглаждат чрез филтри, чийто размер поради високата честота също е малък в сравнение с традиционните захранващи устройства, работещи на главната честота. Стабилизацията на изходното напрежение се извършва в първичната верига с помощта на импулсно-ширинна модулация - ШИМ, което също помага за повишаване на ефективността и намаляване на размера на захранването.

Не толкова отдавна се смяташе, че превключващите захранвания се оправдават само като се започне от мощност от поне 100 вата. В този случай специфичната мощност се считаше за основен критерий, т.е. мощност на 1 кубичен дециметър от обема на захранването. Когато мощността на импулсния източник е под 100 W, специфичната мощност на импулсния източник е по-ниска от тази на конвенционалното захранване. Просто казано, размерите на импулсен източник могат да се окажат по-големи от тези на конвенционален трансформатор.

Но технологията не стои неподвижно, елементарната база на електрониката се развива много бързо. Съвременната индустрия е овладяла производството на импулсни източници с капацитет само няколко вата, достатъчно е да си припомним поне Зарядни за мобилни телефони и батерии с пръст.

Тук е само поглед, че специфичната мощност на такива източници е по-висока от подобни „зарядни устройства“ (наскоро имаше такива) с мрежов трансформатор. Ето колко добри неща има в промишленото производство: само при намотаване на тел, но върху трансформаторно желязо и миниатюрни калъфи се получават огромни спестявания.

В условията на любителска техническа креативност за изработката на дизайн в едно копие е напълно подходящ традиционно захранване с мрежов трансформатор. Въпреки че от време на време се налага да търсите нестандартни решения на проблема с захранването, например, когато ремонтирате оборудване.

Превключване на захранването от електронен трансформатор

Ето един добър практически пример. В внесения звуков миксер по някаква причина се е прекъснала първичната намотка на силовия трансформатор, която е извършена по пръстеновидна магнитна верига.

Мощността на този трансформатор беше около 20 вата, което доведе до тъжни мисли, че броят на завоите на първичната намотка най-вероятно не е една хиляда оборота (колкото по-малък е размерът на трансформатора, толкова по-голям е броят завъртания на един волт и жицата е по-тънка). Но пренавиване ръчно на пръстена ... Но това не беше основното: височината на пръстеновия трансформатор беше толкова малка, че не беше възможно да го замените с друг, готов Sh-образен такъв, размерите на кутията не го позволяваха.

Използването на електронен трансформатор позволи да се реши проблемът, но беше необходимо известно усъвършенстване, което е описано в статията „Как да направите захранване от електронен трансформатор?“, Смисълът на промяната е в това електронен трансформатор Той е проектиран да работи с лампи с нажежаема жичка, които са постоянно свързани към него, тоест трансформаторът се стартира под товар. Ако няма натоварване, тогава веригата не се стартира. Същият ефект се наблюдава при леко натоварване.

Представете си, че натоварването е мощен усилвател на звукова честота: веднага щом звукът спре, - пауза, така че захранването се изключи и не стартира повече. Ето усъвършенстването на електронния трансформатор и се свежда до факта, че захранването, базирано на него, се включва и работи дори без натоварване.

Електронният трансформатор е точно случаят, в който производството на импулсен източник е опростено до краен предел: всичко вече е направено, частите са на мястото си, трансформаторите всички са навити, а цената е просто смешна. Просто го направете сами! Дори в случай на неуспешен експеримент, изхвърлянето няма да е жалко. Ако купувате части на дребно, това ще бъде много по-скъпо. Следователно, у дома е по-лесно да направите конвенционално захранване с трансформатор.

Мрежови адаптери от Китай

В случай, че мощността на натоварването е малка, мрежовият адаптер, произведен от Китай, може да спаси ситуацията. Това е добре известен блок, направен под формата на голям мрежов щепсел с опашка, завършващ в конектор, който по някаква причина се нарича „крик“. Вътре в щепсела има мрежов трансформатор с капацитет не повече от 5 ... 7 вата, токоизправител мост и изглаждащ кондензатор.

В някои блокове има плъзгащ се превключвател, който ви позволява постепенно да променяте изходното напрежение в рамките на 5 ... 15V. Изходното напрежение, посочено на превключвателя, съответства на работата при натоварване. Например, ако е посочено 12V, тогава почти 18V може да се използва без товар. Просто кондензаторът се зарежда до стойността на амплитудата. Но при натоварване, все едно, ще има 12V, което съответства на стойността на ефективната стойност на променливото напрежение.

Дизайнът на такива адаптери е опростен до краен предел: китайците дори не си направиха труда да инсталират предпазител. Като цяло тук не е много много. Първичната намотка е навита с толкова тънка тел, че сама по себе си е добър предпазител. Ако първичната намотка изгори, остава да хвърлите този адаптер и да купите нов.

Цената на такива адаптери е ниска, за да ги поправите. Спестяванията при навиване в тези адаптери са много забележими. Такива захранвания се забелязват осезаемо дори на празен ход, без товар.

Следващата статия ще обясни как можете самостоятелно да направите просто и надеждно захранване за вашата домашна лаборатория.

Борис Аладишкин 

Продължение на статията: Захранвания за домашна лаборатория