Fontes de alimentação para dispositivos eletrônicos - dispositivo e princípio de operação dos circuitos principais

Os dispositivos eletrônicos podem ser divididos em dois grupos: móvel e estacionário. O primeiro deles usa as chamadas fontes de energia primária - baterias galvânicas ou acumuladores que fornecem energia.

Lembra imediatamente telefones celulares, câmeras, controles remotos e muitos outros dispositivos portáteis. Nesse caso, as baterias recarregáveis ​​e as baterias estão fora da concorrência, pois simplesmente não há nada para substituí-las. O único inconveniente, o custo da mobilidade é que a duração de tais dispositivos é limitada pela capacidade das baterias e, em regra, é pequena. Uma exceção a essa regra são, talvez, relógios. Seu consumo de energia é muito baixo, incorporado no estágio de design, para que o relógio possa funcionar com uma única bateria por um ano inteiro ou até mais.

Dispositivos estacionários, como regra, recebem alimentos de fontes secundárias. Tais fontes de energia própria não produzem, mas apenas convertem a corrente elétrica nos parâmetros necessários: a partir de uma tensão de 220V, as fontes de alimentação geram tensões reduzidas necessárias para alimentar o equipamento semicondutor. Tais fontes de alimentação são frequentemente chamadas em rede.

Fontes de alimentação perigosas

Os mais simples são fontes de alimentação com um capacitor ou resistor de têmpera. Blocos semelhantes foram descritos em revistas de rádio nos anos 90 do século passado. A eficiência dessas fontes de alimentação é extremamente pequena, não mais que 20%, então elas são usadas para alimentar dispositivos cuja potência não excede alguns watts: você pode alimentar um ou dois microcircuitos.

A principal desvantagem de tais blocos é que eles não são galvanicamente isolados da rede primária, como resultado de todo o circuito - o consumidor também está sob um potencial perigoso. Tocar um elemento desse circuito é completamente indesejável e até perigoso. Portanto, o estabelecimento dessas estruturas é realizado usando um transformador de isolamento descrito no artigo "Como fazer um transformador de segurança".

Mas, mesmo com esse ajuste, esses esquemas ainda permanecem perigosos, portanto, não devem ser recomendados para uso. Se, no entanto, esse esquema não puder ser evitado (qual é o objetivo de criar uma fonte separada de energia revezamento de fotoque fica no alto de uma postagem?), só podemos esperar a precisão e a alfabetização do usuário.

Blocos seguros com capacitor de blanking

O circuito da fonte de alimentação com um capacitor de têmpera e isolamento galvânico da rede é descrito no artigo "Termostato para soldar plásticos" e mostrado na figura 1. O autor do esquema V. Kuznetsov.

Figura 1. Circuito de fonte de alimentação com um capacitor de apagamento e isolamento galvânico da rede

O esquema é descrito em detalhes no artigo mencionado, foi repetido várias vezes (mais de uma dúzia de vezes) e mostrou excelentes resultados. Portanto, aqui observamos apenas os pontos principais. A tensão da rede elétrica através do capacitor de resfriamento C1 é retificada pela ponte VD1 e estabilizada em 24V pelo estabilizador no transistor VT3. Um gerador feito nos transistores VT1, VT2 é alimentado a partir deste estabilizador. O transformador de "potência" Tr2 é feito em um anel de ferrite com um diâmetro de 20 mm.

Esse transformador com uma frequência de 40 ... 50 KHz pode fornecer uma carga de até 7 watts, o que é suficiente para alimentar o circuito descrito no artigo. As tensões de saída são estabilizadas pelos estabilizadores paramétricos mais simples nos diodos Zener VD5, VD6. Devido à presença do transformador de isolamento Tr2, a carga fornecida é isolada galvanicamente da rede, o que garante a segurança elétrica do circuito.

Imagine como seria termoparsob potencial de rede! Mas deve-se notar que tudo o que é mostrado no diagrama à direita do núcleo do transformador Tr2 está sob o potencial da rede e requer manuseio cuidadoso e cuidadoso. Outro diagrama de uma fonte de alimentação segura com um capacitor de resfriamento é mostrado na Figura 2.

Figura 2. Diagrama de uma fonte de alimentação segura com um capacitor de resfriamento

O enrolamento primário do transformador de fontes de alimentação de pequeno porte contém vários (quatro ... sete) mil voltas de fio ultrafino, - 0,05 ... 0,06 mm. Para não enrolar esse enrolamento, propõe-se o uso de um capacitor de têmpera para reduzir a tensão no enrolamento primário para 30 ... 40V. Nesse caso, o enrolamento primário não contém mais que 600 ... 700 voltas de um fio suficientemente espesso (0,1 ... 0,15 mm). O enrolamento secundário é calculado como de costume para a tensão necessária.

O transformador pode ser enrolado no circuito magnético Ш12 * 15 a partir de um alto-falante do assinante. Mais precisamente, o valor da tensão pode ser selecionado usando o capacitor C1. Através do uso de um transformador, a saída da fonte de alimentação é galvanicamente isolada da rede. O poder de tal fonte de alimentação era suficiente para alimentar um gerador simples (seis ou sete chips da série K561) para instalar TVs. A voltagem da fonte de alimentação era de 9 V. Os detalhes do dispositivo e o estabelecimento dessa fonte de alimentação podem ser encontrados no diário "Radio" No. 12_98.

Fontes de alimentação de equipamentos modernos

Os equipamentos modernos de fabricação industrial, como computadores, centros de música e televisores, comutação de fontes de alimentação.

A idéia principal de tais fontes é a seguinte. A tensão de rede retificada é convertida por um inversor em uma frequência alternada de várias dezenas e, às vezes, centenas de quilohertz. Em tais freqüências, os transformadores são obtidos em tamanhos muito pequenos, o que pode reduzir significativamente o tamanho e o peso das fontes de alimentação.

Após o transformador, a tensão do pulso é retificada e suavizada por filtros, cujo tamanho devido à alta frequência também é pequeno se comparado às fontes de alimentação tradicionais que operam na frequência da rede elétrica. A estabilização da tensão de saída é realizada no circuito primário usando a modulação por largura de pulso - PWM, que também ajuda a aumentar a eficiência e reduzir o tamanho da fonte de alimentação.

Não faz muito tempo, acreditava-se que a troca de fontes de alimentação justifica-se apenas a partir de uma potência de pelo menos 100 watts. Nesse caso, o poder específico foi considerado o principal critério, ou seja, potência por 1 decímetro cúbico de volume da fonte de alimentação. Quando a potência da fonte pulsada está abaixo de 100 W, a potência específica da fonte pulsada era menor que a de uma fonte de alimentação convencional. Simplificando, as dimensões de uma fonte pulsada podem ser maiores do que as de um transformador convencional.

Mas a tecnologia não pára, a base elementar da eletrônica está se desenvolvendo muito rapidamente. A indústria moderna domina a produção de fontes pulsadas com capacidade de apenas alguns watts, basta lembrar pelo menos carregadores para telefones celulares e baterias digitais.

Já é fácil ver aqui que a potência específica de tais fontes é maior que a de “carregadores” semelhantes (recentemente existiam) com um transformador de rede. É assim que as coisas são boas na produção industrial: grandes economias são alcançadas apenas em fios de enrolamento, ferro transformador e caixas em miniatura.

Nas condições de criatividade técnica amadora para a fabricação de um design em uma única cópia é bastante adequado fonte de alimentação tradicional com transformador de rede. Embora, ocasionalmente, você precise procurar soluções não padrão para o problema de energia, por exemplo, ao reparar equipamentos.

Fonte de alimentação comutada de um transformador eletrônico

Aqui está um bom exemplo prático. Por algum motivo, no mixer de som importado, o enrolamento primário do transformador de força foi interrompido, o que foi realizado em um circuito magnético anular.

A potência desse transformador era de cerca de 20 watts, o que levou a pensamentos tristes de que o número de voltas do enrolamento primário provavelmente não é de mil voltas (quanto menor o tamanho do transformador, maior o número de voltas por um volt e o fio é mais fino). E rebobinar manualmente no anel ... Mas isso não era o principal: a altura do transformador de anel era tão pequena que não parecia possível substituí-lo por outro em forma de Sh pré-fabricado, as dimensões da caixa não o permitiam.

O uso de um transformador eletrônico permitiu resolver o problema, no entanto, foi necessário algum aprimoramento, descrito no artigo "Como fazer uma fonte de alimentação a partir de um transformador eletrônico?". O significado da alteração é que transformador eletrônico Ele foi projetado para funcionar com lâmpadas incandescentes que estão constantemente conectadas a ele, ou seja, o transformador é iniciado sob carga. Se não houver carga, o circuito não inicia. O mesmo efeito é observado com uma leve carga.

Imagine que a carga é um poderoso amplificador de frequência sonora: assim que o som para, - pausa, para que a fonte de alimentação seja desligada e não inicie mais. Aqui está o refinamento do transformador eletrônico e resume-se ao fato de que a fonte de alimentação baseada nele liga e funciona mesmo sem carga.

Um transformador eletrônico é justamente o caso em que a fabricação de uma fonte pulsada é simplificada até o limite: tudo já foi feito, as peças estão todas no lugar, os transformadores estão acabados e o preço é ridículo. Basta fazer você mesmo kit! Mesmo no caso de uma experiência malsucedida, jogar fora não será uma pena. Se você comprar peças no varejo, será muito mais caro. Portanto, em casa, é mais fácil fazer uma fonte de alimentação de transformador convencional.

Adaptadores de rede da China

No caso em que a carga é pequena, um adaptador de rede fabricado na China pode muito bem salvar a situação. Este é um bloco bem conhecido, feito na forma de um grande plugue de rede com uma extremidade terminada em um conector, que por algum motivo é chamado de "jack". Dentro do plugue, há um transformador de rede com capacidade não superior a 5 ... 7 watts, uma ponte retificadora e um capacitor de suavização.

Em alguns blocos, existe uma chave deslizante que permite alterar gradualmente a tensão de saída dentro de 5 ... 15V. A tensão de saída indicada no interruptor corresponde à operação sob carga. Por exemplo, se 12V for indicado, quase 18V podem ser usados ​​sem carga. Apenas o capacitor é carregado para o valor da amplitude. Mas sob carga, mesmo assim, haverá 12V, o que corresponde ao valor do valor efetivo da tensão alternada.

O design desses adaptadores é simplificado até o limite: os chineses nem se deram ao trabalho de instalar um fusível. Em geral, não é muito aqui. O enrolamento primário é enrolado com um fio tão fino que, por si só, é um bom fusível. Se o enrolamento primário queimar, resta jogar este adaptador e comprar um novo.

O preço desses adaptadores é baixo para repará-los. As economias de enrolamento nesses adaptadores são muito visíveis. Essas fontes de alimentação são visivelmente aquecidas mesmo em ponto morto, sem carga.

O próximo artigo explicará como você pode fazer independentemente uma fonte de alimentação simples e confiável para o seu laboratório em casa.

Boris Aladyshkin 

Continuação do artigo: Fontes de alimentação para laboratórios domésticos