Zasilacze do urządzeń elektronicznych - urządzenie i zasada działania obwodów głównych

Urządzenia elektroniczne można podzielić na dwie grupy: mobilny i stacjonarny. Pierwsze z nich wykorzystują tak zwane pierwotne źródła zasilania, - baterie lub akumulatory galwaniczne, które mają zapas energii elektrycznej.

Natychmiast przywołuje telefony komórkowe, aparaty fotograficzne, piloty i wiele innych urządzeń przenośnych. W tym przypadku akumulatory i akumulatory są poza konkurencją, ponieważ po prostu nie ma ich na nic. Jedyną niedogodnością, jaką jest koszt mobilności, jest to, że czas działania takich urządzeń jest ograniczony pojemnością baterii i z reguły jest niewielki. Wyjątkiem od tej reguły mogą być zegarki. Ich zużycie energii jest bardzo niskie, co jest uwzględnione na etapie projektowania, więc zegar może pracować na jednej baterii przez cały rok, a nawet dłużej.

Urządzenia stacjonarnez reguły otrzymuj żywność ze źródeł wtórnych. Takie źródła własnej energii nie wytwarzają, a jedynie przetwarzają prąd elektryczny na wymagane parametry: z napięcia sieciowego 220 V zasilacze wytwarzają zmniejszone napięcia niezbędne do zasilania urządzeń półprzewodnikowych. Takie zasilacze są często nazywane w sieci.

Niebezpieczne zasilacze

Najprostsze są zasilacze z kondensatorem chłodzącym lub rezystorem. Podobne bloki opisano w czasopismach radiowych w latach dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku. Wydajność takich zasilaczy jest niezwykle mała, nie więcej niż 20%, dlatego są one używane do zasilania urządzeń, których moc nie przekracza kilku watów: możesz zasilać jeden lub dwa mikroukłady.

Główną wadą takich bloków jest to, że nie są galwanicznie izolowane od sieci pierwotnej, w wyniku czego cały obwód - konsument ma również niebezpieczny potencjał. Dotknięcie elementu takiego obwodu jest całkowicie niepożądane, a nawet niebezpieczne. Dlatego ustanowienie takich struktur odbywa się za pomocą transformatora izolacyjnego opisanego w artykule „Jak zrobić transformator bezpieczeństwa”.

Ale nawet przy takiej regulacji schematy te nadal pozostają niebezpieczne, dlatego nie należy ich zalecać do stosowania. Jeśli jednak takiego schematu nie da się uniknąć (po co tworzyć osobne źródło energii przekaźnik zdjęćktóry wisi wysoko na słupku?), można mieć tylko nadzieję na dokładność i umiejętności użytkownika.

Bezpieczne bloki z kondensatorem wygaszającym

W artykule opisano obwód zasilania z kondensatorem gaszącym i izolacją galwaniczną od sieci „Termostat do spawania tworzyw sztucznych” i pokazano na rycinie 1. Autor schematu V. Kuzniecow.

Rysunek 1. Obwód zasilający z kondensatorem zaślepiającym i izolacją galwaniczną od sieci

Schemat został szczegółowo opisany we wspomnianym artykule, został powtórzony wiele razy (kilkanaście razy) i wykazał doskonałe wyniki. Dlatego tutaj odnotowujemy tylko główne punkty. Napięcie sieciowe przez kondensator gaszenia C1 jest prostowane przez mostek VD1 i stabilizowane na 24 V przez stabilizator na tranzystorze VT3. Generator wykonany na tranzystorach VT1, VT2 jest zasilany z tego stabilizatora. Transformator „mocy” Tr2 wykonany jest na pierścieniu ferrytowym o średnicy 20 mm.

Taki transformator o częstotliwości 40 ... 50 KHz może dać obciążenie do 7 watów, co wystarcza do zasilania obwodu opisanego w artykule. Napięcia wyjściowe są stabilizowane przez najprostsze stabilizatory parametryczne na diodach Zenera VD5, VD6. Ze względu na obecność transformatora izolacyjnego Tr2, dostarczane obciążenie jest galwanicznie izolowane od sieci, co zapewnia bezpieczeństwo elektryczne obwodu.

Wyobraź sobie, jak by to wyglądało termoparaw ramach potencjału sieci! Należy jednak zauważyć, że wszystko, co pokazano na schemacie po prawej stronie rdzenia transformatora Tr2, znajduje się w potencjale sieci i wymaga ostrożnej i ostrożnej obsługi. Kolejny schemat bezpiecznego zasilania z kondensatorem gaszącym pokazano na ryc. 2.

Rysunek 2. Schemat bezpiecznego źródła zasilania z kondensatorem gaszącym

Uzwojenie pierwotne transformatora małych zasilaczy zawiera kilka (cztery ... siedem) tysięcy zwojów ultracienkiego drutu, - 0,05 ... 0,06 mm. Aby nie nawijać takiego uzwojenia, proponuje się zastosowanie kondensatora chłodzącego w celu zmniejszenia napięcia na uzwojeniu pierwotnym do 30 ... 40 V. W tym przypadku uzwojenie pierwotne zawiera nie więcej niż 600 ... 700 zwojów wystarczająco grubego drutu (0,1 ... 0,15 mm). Uzwojenie wtórne jest obliczane jak zwykle dla wymaganego napięcia.

Transformator może być uzwojony w obwodzie magnetycznym Ш12 * 15 z głośnika subskrybenta. Dokładniej, wartość napięcia można wybrać za pomocą kondensatora C1. Dzięki zastosowaniu transformatora moc wyjściowa zasilacza jest izolowana galwanicznie od sieci. Moc takiego zasilacza wystarczała do zasilania prostego generatora (sześć lub siedem układów z serii K561) do konfiguracji telewizorów. Napięcie zasilające wynosiło 9 V. Szczegóły urządzenia i sposób ustanowienia tego zasilacza można znaleźć w czasopiśmie „Radio” nr 12_98.

Zasilacze nowoczesnego sprzętu

Nowoczesny sprzęt przemysłowy, taki jak komputery, centra muzyczne, telewizory, w większości ma przełączanie zasilaczy.

Główna idea takich źródeł jest następująca. Napięcie w sieci rektyfikowanej jest przetwarzane przez falownik na częstotliwość przemienną o wartości kilkudziesięciu, a czasem setek kiloherców. Przy takich częstotliwościach transformatory są uzyskiwane w bardzo małych rozmiarach, co może znacznie zmniejszyć rozmiar i wagę zasilaczy.

Po transformatorze napięcie impulsu jest prostowane i wygładzane przez filtry, których rozmiar ze względu na wysoką częstotliwość jest również niewielki w porównaniu do tradycyjnych zasilaczy pracujących na częstotliwości sieciowej. Stabilizacja napięcia wyjściowego odbywa się w obwodzie pierwotnym za pomocą modulacji szerokości impulsu - PWM, co również pomaga zwiększyć wydajność i zmniejszyć wielkość zasilacza.

Nie tak dawno temu sądzono, że zamiana zasilaczy usprawiedliwia się dopiero od mocy co najmniej 100 watów. W tym przypadku moc właściwa została uznana za główne kryterium, tj. moc na 1 decymetr sześcienny objętości zasilacza. Gdy moc źródła impulsowego wynosi poniżej 100 W, moc właściwa źródła impulsowego była niższa niż w przypadku konwencjonalnego zasilacza. Mówiąc najprościej, wymiary źródła impulsowego mogą okazać się większe niż w przypadku konwencjonalnego transformatora.

Ale technologia nie stoi w miejscu, elementarna podstawa elektroniki rozwija się bardzo szybko. Współczesny przemysł opanował produkcję źródeł pulsacyjnych o mocy zaledwie kilku watów, wystarczy przypomnieć przynajmniej ładowarki do telefonów komórkowych i baterii „palcowych”.

Już teraz łatwo zauważyć, że moc właściwa takich źródeł jest wyższa niż podobnych „ładowarek” (ostatnio takich było) z transformatorem sieciowym. Oto jak dobre są rzeczy w produkcji przemysłowej: osiąga się ogromne oszczędności na samym przewijanym drucie, żelazku transformatorowym i miniaturowych obudowach.

W warunkach amatorskich kreatywność techniczna do produkcji projektu w jednym egzemplarzu jest całkiem odpowiednia tradycyjny zasilacz z transformatorem sieciowym. Chociaż czasami trzeba szukać niestandardowych rozwiązań problemu z zasilaniem, na przykład podczas naprawy sprzętu.

Przełączanie zasilania z transformatora elektronicznego

Oto dobry praktyczny przykład. W importowanym mikserze dźwięku z jakiegoś powodu zerwało się pierwotne uzwojenie transformatora mocy, które zostało wykonane na pierścieniowym obwodzie magnetycznym.

Moc tego transformatora wynosiła około 20 watów, co doprowadziło do smutnych myśli, że liczba zwojów uzwojenia pierwotnego najprawdopodobniej nie wynosi tysiąca zwojów (im mniejszy rozmiar transformatora, tym większa liczba zwojów na jeden wolt, a drut jest cieńszy). I ręczne przewijanie na pierścieniu ... Ale to nie było najważniejsze: wysokość transformatora pierścieniowego była tak mała, że ​​nie było możliwe zastąpienie go innym, gotowym w kształcie Sh, wymiary obudowy nie pozwalały na to.

Zastosowanie transformatora elektronicznego pozwoliło rozwiązać problem, jednak wymagało to pewnych udoskonaleń, które opisano w artykule „Jak wykonać zasilacz z transformatora elektronicznego?”. Znaczenie zmiany jest takie transformator elektroniczny Jest przeznaczony do pracy z żarówkami, które są do niego stale podłączone, to znaczy transformator uruchamia się pod obciążeniem. Jeśli nie ma obciążenia, obwód nie uruchamia się. Ten sam efekt obserwuje się przy niewielkim obciążeniu.

Wyobraź sobie, że obciążenie jest potężnym wzmacniaczem częstotliwości dźwięku: gdy tylko dźwięk się zatrzyma, - zatrzymaj się, aby zasilacz wyłączył się i nie zaczął już działać. Oto udoskonalenie transformatora elektronicznego i sprowadza się do tego, że zasilacz na nim oparty włącza się i działa nawet bez obciążenia.

Transformator elektroniczny to tylko przypadek, w którym wytwarzanie źródła impulsowego jest uproszczone do granic możliwości: wszystko już zostało zrobione, wszystkie części są na miejscu, wszystkie transformatory są uzwojone, a cena jest po prostu absurdalna. Po prostu zrób to sam! Nawet w przypadku nieudanego eksperymentu wyrzucenie nie będzie szkoda. Jeśli kupujesz części w sprzedaży detalicznej, będzie to znacznie droższe. Dlatego w domu łatwiej jest wykonać konwencjonalny zasilacz transformatorowy.

Adaptery sieciowe z Chin

W przypadku małej mocy obciążenia chińska karta sieciowa może uratować sytuację. Jest to dobrze znany blok wykonany w postaci dużej wtyczki sieciowej z ogonem zakończonym złączem, które z jakiegoś powodu nazywane jest „gniazdem”. Wewnątrz wtyczki znajduje się transformator sieciowy o pojemności nie większej niż 5 ... 7 watów, mostek prostowniczy i kondensator wygładzający.

W niektórych blokach znajduje się przełącznik suwakowy, który umożliwia stopniową zmianę napięcia wyjściowego w zakresie 5 ... 15 V. Napięcie wyjściowe wskazane na przełączniku odpowiada pracy pod obciążeniem. Na przykład, jeśli wskazane jest napięcie 12 V, wówczas można użyć prawie 18 V bez obciążenia. Tylko kondensator ładuje się do wartości amplitudy. Ale pod obciążeniem, mimo wszystko, będzie 12V, co odpowiada wartości skutecznej napięcia przemiennego.

Konstrukcja takich adapterów została maksymalnie uproszczona: Chińczycy nawet nie zadali sobie trudu, aby zainstalować bezpiecznik. Ogólnie rzecz biorąc, nie ma tu zbyt wiele. Uzwojenie pierwotne jest uzwojone tak cienkim drutem, że samo w sobie jest dobrym bezpiecznikiem. Jeśli uzwojenie pierwotne przepali się, pozostaje wyrzucić ten adapter i kupić nowy.

Cena takich adapterów jest niska, aby je naprawić. Oszczędności uzwojenia w tych adapterach są bardzo zauważalne. Takie zasilacze są zauważalnie podgrzewane nawet na biegu jałowym, bez obciążenia.

Następny artykuł wyjaśni, w jaki sposób można samodzielnie wykonać prosty i niezawodny zasilacz do domowego laboratorium.

Boris Aladyshkin 

Kontynuacja artykułu: Domowe zasilacze laboratoryjne