แหล่งจ่ายไฟที่เสถียร

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดใช้พลังงานจากแหล่งกระแสตรง สำหรับอุปกรณ์พกพามักใช้แบตเตอรี่หรือแบตเตอรี่กัลวานิก ขณะนี้มีอุปกรณ์ดังกล่าวอยู่ในมือและกระเป๋ามากมายเช่นโทรศัพท์มือถือกล้องคอมพิวเตอร์แท็บเล็ตเครื่องมือวัดต่างๆและอีกมากมาย

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่กับที่ - โทรทัศน์คอมพิวเตอร์ศูนย์ดนตรี ฯลฯ ขับเคลื่อนโดย AC โดยใช้แหล่งจ่ายไฟ ที่นี่ในกรณีที่คุณสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่หรือแบตเตอรี่ขนาดเล็ก

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มักไม่ได้ทำงานเดี่ยว ๆ และทำงานด้วยตัวเอง ประการแรกสิ่งเหล่านี้เป็นหน่วยอิเล็กทรอนิกส์ในตัวเช่นชุดควบคุมสำหรับเครื่องซักผ้าหรือไมโครเวฟ แต่แม้ในกรณีนี้หน่วยอิเล็กทรอนิกส์มีของตัวเอง อุปกรณ์ไฟฟ้าซึ่งส่วนใหญ่มักจะเสถียรแม้กระทั่งกับการป้องกันซึ่งช่วยให้คุณสามารถป้องกันได้ทั้งแหล่งจ่ายไฟและโหลดเช่น ชุดควบคุมที่เชื่อมต่อ

ในการออกแบบที่พัฒนาโดยมือสมัครเล่นวิทยุสมัครเล่นมักจะมีแหล่งจ่ายไฟเว้นแต่แน่นอนว่าการออกแบบนี้ถูกนำมาใช้จนสิ้นสุดและไม่ละทิ้งไปครึ่งทาง น่าเสียดายที่สิ่งนี้เกิดขึ้นบ่อยครั้ง แต่ในกรณีทั่วไปการสร้างวงจรประกอบด้วยหลายขั้นตอน

ในหมู่พวกเขามีการพัฒนาของแผนภาพวงจรเช่นเดียวกับการชุมนุมและการแก้จุดบกพร่องของมันบนเขียงหั่นขนม และหลังจากได้รับผลลัพธ์ตามที่ต้องการบน breadboard พวกเขาเริ่มพัฒนาโครงสร้างเงินทุน นั่นคือเมื่อพวกเขาพัฒนาแผงวงจรตัวเรือนและแหล่งจ่ายไฟ

ในกระบวนการของการทดลองบนเขียงหั่นขนมที่เรียกว่า อุปกรณ์ไฟฟ้าในห้องปฏิบัติการ. หน่วยเดียวกันจะต้องใช้สำหรับการว่าจ้างการออกแบบที่หลากหลายดังนั้นจึงควรมีความสามารถที่หลากหลาย

ตามกฎแล้วนี่คือหน่วยที่มีการควบคุมแรงดันเอาต์พุตและให้กระแสไฟที่เพียงพอ บางครั้งแหล่งจ่ายไฟก่อให้เกิดแรงดันไฟฟ้าหลายตัวหน่วยดังกล่าวเรียกว่าหลายช่องสัญญาณ ตัวอย่างคือแหล่งจ่ายไฟคอมพิวเตอร์ทั่วไปหรือแหล่งสองขั้วสำหรับ UMZCH ที่ทรงพลัง

เมื่อแหล่งจ่ายไฟได้รับการออกแบบสำหรับแรงดันไฟฟ้าคงที่หนึ่งตัวอย่างเช่น 5V มันไม่เลวร้ายที่จะให้การป้องกันแรงดันเกินออก: ถ้าเอาท์พุทโคลงของทรานซิสเตอร์ทะลุผ่านแล้ววงจรที่ขับเคลื่อนจากมันจะได้รับความเดือดร้อน

ถึงแม้ว่าการป้องกันดังกล่าวจะไม่ซับซ้อนมากมีเพียงไม่กี่รายละเอียดด้วยเหตุผลบางอย่างมันไม่ได้ทำในวงจรอุตสาหกรรมและพบได้เฉพาะในการออกแบบวิทยุสมัครเล่นและแม้แต่ในทุกกรณี แต่อย่างไรก็ตามมีรูปแบบการป้องกันดังกล่าว

หากคุณพิจารณาอุปกรณ์ของผู้บริโภคอย่างใกล้ชิดคุณจะสังเกตเห็นว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดใช้พลังงานจากแรงดันไฟฟ้าในช่วงมาตรฐาน นี่คือครั้งแรกของทั้งหมด 5, 9, 12, 15, 24V ขึ้นอยู่กับค่าเหล่านี้จำนวนของความคงตัวแบบบูรณาการกับแรงดันไฟฟ้าคงที่มีการผลิต

ในลักษณะที่ปรากฏความคงตัวเหล่านี้คล้ายกับทรานซิสเตอร์ธรรมดาในแพ็คเกจ TO-220 (คล้ายกับ KT819) หรือในแพ็คเกจ D-PAK สำหรับการติดตั้งที่พื้นผิว แรงดันเอาต์พุตคือ 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24V แรงดันไฟฟ้าเหล่านี้จะสะท้อนโดยตรงในการทำเครื่องหมายของความคงตัวที่ใช้กับร่างกายของอุปกรณ์ อาจมีลักษณะเช่นนี้: MC78XX หรือ LM78XX

ในเอกสารข้อมูลเป็นลายลักษณ์อักษรว่าสิ่งเหล่านี้เป็นตัวปรับแรงดันสามเอาต์พุตพร้อมแรงดันไฟฟ้าคงที่ดังแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1

วงจรสวิตชิ่งนั้นง่ายมาก: มีเพียงสามขาเท่านั้นที่ได้รับการบัดกรีและรับโคลงด้วยแรงดันและกระแสไฟขาออกที่ต้องการตั้งแต่ 1 ... 2A ขึ้นอยู่กับความคงตัวโดยเฉพาะกระแสต่างกันไปซึ่งควรสังเกตในเอกสารประกอบนอกจากนี้ตัวปรับความคงตัวที่สำคัญยังมีการป้องกันความร้อนสูงเกินไปและการป้องกันกระแสไฟฟ้าในตัว

ตัวอักษรสองตัวแรกระบุ บริษัท ของผู้ผลิตและ XX ที่สองจะถูกแทนที่ด้วยตัวเลขที่แสดงแรงดันไฟฟ้าเพื่อรักษาเสถียรภาพบางครั้งตัวอักษรสองตัวแรกจะถูกแทนที่ด้วยหนึ่ง ... สามหรือไม่เลย ตัวอย่างเช่น MC7805 หมายถึงตัวปรับแรงดันไฟฟ้าคงที่ 5V ในขณะที่ MC7812 เหมือนกัน แต่มีแรงดันเอาท์พุท 12V

นอกจากตัวควบคุมความคงตัวที่มีแรงดันไฟฟ้าคงที่ในรุ่นรวมแล้วยังมีตัวปรับความคงตัวที่ปรับได้เช่น LT317A ซึ่งเป็นวงจรสวิตชิ่งทั่วไปซึ่งแสดงในรูปที่ 2 รูปที่ 2 ข้อ จำกัด ของการควบคุมแรงดันไฟฟ้า

รูปที่ 2 วงจรสวิตชิ่งทั่วไปของโคลงปรับได้LT317A

บางครั้งมีเพียงไม่มีโคลงที่ปรับได้ในมือวิธีการแก้ปัญหานี้เป็นไปได้ที่จะทำโดยไม่ได้หรือไม่ คุณต้องการแรงดันไฟฟ้า 7.5V และนั่นก็คือ! ปรากฎว่าตัวควบคุมที่มีแรงดันไฟฟ้าคงที่สามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างง่ายดาย วงจรสวิตชิ่งที่คล้ายกันจะแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3

ช่วงการปรับในกรณีนี้เริ่มต้นจากแรงดันไฟฟ้าคงที่ของตัวปรับความเสถียรที่ใช้และถูก จำกัด โดยขนาดของแรงดันไฟฟ้าเท่านั้นตามธรรมชาติลบแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำที่ลดลงผ่านทรานซิสเตอร์ควบคุมของตัวปรับความเสถียร

หากคุณไม่จำเป็นต้องปรับแรงดันไฟฟ้า แต่แทนที่จะเป็น 5V คุณต้องได้รับตัวอย่างเช่น 10 เพียงถอดทรานซิสเตอร์ VT1 และทุกสิ่งที่เชื่อมต่อกับมันและเปิดแทนซีเนอร์ไดโอดด้วยแรงดันเสถียรภาพที่ 5V โดยธรรมชาติแล้วซีเนอร์ไดโอดจะเปิดในทิศทางที่ไม่นำไฟฟ้า: ขั้วบวกเชื่อมต่อกับบัสพลังงานเชิงลบและแคโทดเชื่อมต่อกับขั้วโคลง 8 (2)

สิ่งสำคัญคือการสรุปข้อสรุปของคดีสามขาดังแสดงในรูปที่ 3 ได้แก่ 17, 8, 2! มันมาจากไหนใครเป็นคนคิดค้นมันก็ไม่มีความชัดเจน บางทีนี่อาจเป็นอีกส่วนหนึ่งของนักพัฒนาของเราดังนั้นพวกเขาจะไม่เดา! แต่มีการใช้พินท์นี้และต้องทนต่อมัน

หลังจากพิจารณาความคงตัวของส่วนประกอบแล้วจะสามารถดำเนินการผลิตพาวเวอร์ซัพพลายตามพวกเขาได้ ในการทำเช่นนี้คุณเพียงแค่หาหม้อแปลงที่เหมาะสมเสริมด้วยสะพานไดโอดที่มีตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าและประกอบเข้าด้วยกันในกรณีที่เหมาะสม

เพาเวอร์ซัพพลายของห้องปฏิบัติการ

การเริ่มต้นพัฒนาแหล่งจ่ายไฟในห้องปฏิบัติการคุณควรตัดสินใจบนพื้นฐานองค์ประกอบหรืออย่างง่าย ๆ สิ่งที่เราจะทำจากนั้น วิธีที่ง่ายที่สุดคือการรวบรวมหน่วยที่ต้องการบนชิป LT317A หรืออนาล็อก KR142EN12A (B) ในประเทศของอะนาล็อก - ปรับแรงดันไฟฟ้าที่ปรับได้

กลับไปที่รูปที่ 2 มันบ่งบอกว่าช่วงการปรับแรงดันไฟฟ้าคือ 1.25 ... 25V ค่าสูงสุดที่อนุญาตของพารามิเตอร์นี้คือสูงถึง 1.25 ... 37V, ด้วยแรงดันไฟฟ้าอินพุตของ 45V นี่เป็นแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาตได้ดังนั้นจึงเป็นการดีกว่าที่จะ จำกัด ตัวเองให้อยู่ในช่วง 25 โวลต์

เป็นการดีกว่าที่จะไม่ไล่ล่ากระแสสูงสุด (1.5A) ดังนั้นเราจะดำเนินการคำนวณอย่างน้อยหนึ่งแอมป์ซึ่งก็คือ 75% ท้ายที่สุดความปลอดภัยก็ควรจะอยู่เสมอ ดังนั้นสำหรับแหล่งจ่ายไฟเช่นนั้นคุณจะต้อง เครื่องปรับ ด้วยแรงดันอย่างน้อย 30 ... 33V และกระแสสูงถึง 1A

Cวงจรเรียงกระแสจะแสดงในรูปที่ 4 ในกรณีที่การใช้กระแสไฟฟ้ามากกว่าหนึ่งแอมแปร์ควรเพิ่มโคลงด้วยทรานซิสเตอร์ทรงพลังภายนอก แต่นี่เป็นรูปแบบอื่น

รูปที่ 4 วงจรเรียงกระแส

การคำนวณวงจรเรียงกระแสและหม้อแปลง

ประการแรกควรเลือกไดโอดบริดจ์วงจรเรียงกระแสกระแสตรงควรมีอย่างน้อย 1A และจะดีกว่าถ้าอย่างน้อย 2A หรือมากกว่า ที่นี่ไดโอด 1N5408 ที่มีกระแสตรง 3A และแรงดันย้อนกลับของ 1000V ค่อนข้างเหมาะสม ไดโอด KD226 ในประเทศที่มีดัชนีตัวอักษรก็เหมาะสมเช่นกัน

ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าของตัวกรองนั้นสามารถเลือกได้ง่าย ๆ โดยใช้คำแนะนำที่เป็นประโยชน์สำหรับแต่ละแอมแปร์ของกระแสไฟออกหนึ่งพันไมโครฟิล์ม หากเราวางแผนกระแสไม่เกิน 1A แสดงว่าตัวเก็บประจุที่มีความจุ 1,000 suitableF นั้นเหมาะสมตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าไม่เหมือนทนต่อแรงดันไฟฟ้าสูงดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานซึ่งควรจะสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าจริงในวงจรนี้มักจะระบุไว้ในวงจรเสมอ

สำหรับแหล่งจ่ายไฟที่ออกแบบมานั้นต้องการตัวเก็บประจุ 1,000µF * 50V ไม่มีอะไรเลวร้ายที่จะเกิดขึ้นหากตัวเก็บประจุไม่ได้เป็น 1,000 แต่เป็น 1500 ... 2000µF วงจรเรียงกระแสเองได้รับการออกแบบแล้ว ทีนี้อย่างที่พวกเขาพูดว่าเรื่องเล็ก: มันยังคงคำนวณหม้อแปลง

ก่อนอื่นคุณควรกำหนดพลังของหม้อแปลง สิ่งนี้ทำโดยคำนึงถึงพลังงานไฟฟ้า หากกระแสเอาท์พุทของโคลงที่เป็น 1A และแรงดันไฟฟ้าอินพุตของโคลงเป็น 32V ดังนั้นพลังงานที่ใช้จากขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงคือ P = U * I = 32 * 1 = 32W

หม้อแปลงชนิดใดที่จำเป็นต้องใช้กับวงจรไฟฟ้ารอง ทุกอย่างขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของหม้อแปลงยิ่งพลังงานโดยรวมมากเท่าไรก็จะยิ่งมีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น คุณภาพและการออกแบบของเหล็กหม้อแปลงยังมีผลต่อพารามิเตอร์นี้ ตารางที่แสดงในรูปที่ 5 จะช่วยพิจารณาคำถามนี้โดยประมาณ

รูปที่ 5

เพื่อหาพลังงานโดยรวมของหม้อแปลงไฟฟ้าพลังของขดลวดทุติยภูมิจะต้องถูกหารด้วยประสิทธิภาพของหม้อแปลง สมมติว่าเรามีหม้อแปลงทั่วไปที่มีเหล็กรูปตัว W ตามที่ระบุไว้ในตารางว่าเป็น "เกราะที่มีตราประทับ" พลังงานโดยประมาณของแหล่งจ่ายไฟที่ออกแบบมาคือ 32W จากนั้นพลังงานของหม้อแปลงคือ 32 / 0.8 = 40W

ตามที่เขียนไว้ด้านบนสำหรับแหล่งจ่ายไฟที่พัฒนาแล้วต้องการแรงดันไฟฟ้าคงที่ 30 ... 33V จากนั้นแรงดันไฟฟ้าของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงจะเป็น 33 / 1.41 = 23.404V

สิ่งนี้ช่วยให้คุณเลือกหม้อแปลงมาตรฐานที่มีแรงดันไฟฟ้าของขดลวดทุติยภูมิที่ไม่ได้ใช้งาน 24V

เพื่อไม่ให้เกิดความซับซ้อนในการคำนวณแรงดันตกคร่อมบนสะพานไดโอดและความต้านทานรองของขดลวดทุติยภูมิจะไม่นำมาพิจารณาที่นี่ ก็เพียงพอที่จะบอกได้ว่าที่กระแส 1A เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวดทุติยภูมิมักจะถูกยึดอย่างน้อย 0.6 มม.

หม้อแปลงดังกล่าวสามารถเลือกได้จากหม้อแปลงรวมของซีรีย์ CCI พลังของหม้อแปลงสามารถมากกว่า 40W ซึ่งจะช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของแหล่งจ่ายไฟแม้ว่ามันจะเพิ่มน้ำหนักของมันเล็กน้อย หากไม่สามารถซื้อ CCI ของหม้อแปลงได้คุณสามารถย้อนกลับขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้าที่เหมาะสมได้

หากจำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟแบบไบโพลาร์สามารถทำการประกอบได้ตามวงจรที่แสดงในรูปที่ 6 ในกรณีนี้จำเป็นต้องใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเชิงลบ KR142EN18A หรือ LM337 วงจรของการรวมนั้นคล้ายกับ KR142EN12A มาก

รูปที่ 6 ไดอะแกรมของแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมสองขั้ว

เห็นได้ชัดว่าจำเป็นต้องมีการแก้ไขไบโพลาร์เพื่อให้ได้พลังงานเช่นโคลง ทำได้ง่ายที่สุดในหม้อแปลงที่มีจุดกึ่งกลางและสะพานไดโอดดังแสดงในรูปที่ 7

รูปที่ 7 ไดอะแกรมของวงจรเรียงกระแสไบโพลาร์

การออกแบบของแหล่งจ่ายไฟโดยพลการ วงจรเรียงกระแสเองและบอร์ดปรับความมั่นคงสามารถประกอบบนแผงแยกหรือบนหนึ่ง ควรติดตั้ง Microcircuits บนเครื่องทำความร้อนด้วยพื้นที่อย่างน้อย 100 ตารางเซนติเมตร หากคุณต้องการลดขนาดของหม้อน้ำคุณสามารถใช้การระบายความร้อนด้วยความช่วยเหลือของคอมพิวเตอร์คูลเลอร์ขนาดเล็กซึ่งตอนนี้มีขายมากมาย

วงจรสวิตชิ่งโคลงที่ปรับปรุงให้ดีขึ้นเล็กน้อยจะแสดงในรูปที่ 8

รูปที่ 8 วงจรสวิตชิ่งทั่วไป KR142EN12A

ไดโอดป้องกัน VD1, VD2 รุ่น 1N4007 ได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกัน microcircuit จากการพังทลายในกรณีที่แรงดันเอาต์พุตเกินแรงดันอินพุต สถานการณ์นี้อาจเกิดขึ้นเมื่อคุณปิดชิป ดังนั้นความจุของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า C2 ไม่ควรมากกว่าความจุของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าที่เอาท์พุทของไดโอดบริดจ์

ตัวเก็บประจุ Cadj ที่เชื่อมต่อกับเทอร์มินัลการควบคุมช่วยลดระลอกคลื่นที่เอาต์พุตของโคลง ความสามารถของมันมักจะเป็นไมโครโปรเซสเซอร์หลายหมื่นตัว

ในการออกแบบของแหล่งจ่ายไฟมันเป็นที่พึงปรารถนาที่จะให้โวลต์มิเตอร์ในตัวและแอมป์มิเตอร์ในตัวโดยเฉพาะอย่างยิ่งอิเล็กทรอนิกส์ที่มีจำหน่ายในร้านค้าออนไลน์ นั่นเป็นเพียงราคาที่พวกเขากัดดังนั้นในตอนแรกมันจะดีกว่าถ้าไม่มีพวกเขาและตั้งแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการด้วยมัลติมิเตอร์

Boris Aladyshkin