Napájacie zdroje pre elektronické zariadenia - zariadenie a princíp činnosti hlavných obvodov

Elektronické zariadenia možno rozdeliť do dvoch skupín: mobilné a stacionárne, Prvý z nich využíva tzv. Primárne zdroje energie, - galvanické batérie alebo akumulátory, ktoré majú elektrickú energiu.

Okamžite vyvolá mobilné telefóny, fotoaparáty, diaľkové ovládače a mnoho ďalších prenosných zariadení. V tomto prípade sú nabíjateľné batérie a batérie mimo konkurencie, pretože ich jednoducho nie je možné nahradiť. Jedinou nevýhodou, náklady na mobilitu, je to, že trvanie takýchto zariadení je obmedzené kapacitou batérií a spravidla je malé. Výnimkou z tohto pravidla sú pravdepodobne hodinky. Ich spotreba energie je veľmi nízka, čo je súčasťou fázy návrhu, takže hodiny môžu ísť na jednu batériu celý rok alebo dokonca viac.

Stacionárne zariadeniaspravidla prijímajte jedlo z druhotných zdrojov. Takéto zdroje vlastnej energie neprodukujú, ale iba prevádzajú elektrický prúd na požadované parametre: z 220 V sieťového napätia generujú napájacie zdroje znížené napätie potrebné na napájanie polovodičových zariadení, Takéto napájacie zdroje sa často nazývajú networking.

Nebezpečné zdroje napájania

Najjednoduchšie sú napájacie zdroje s kaliacim kondenzátorom alebo odporom, Podobné bloky boli opísané v rozhlasových časopisoch v 90. rokoch minulého storočia. Účinnosť týchto zdrojov napájania je mimoriadne nízka, nie viac ako 20%, takže sa používajú na napájanie zariadení, ktorých výkon nie je vyšší ako niekoľko wattov: môžete napájať jeden alebo dva mikroobvody.

Hlavnou nevýhodou takýchto blokov je to nie sú galvanicky izolované od primárnej siete, v dôsledku čoho je celý okruh - spotrebiteľ tiež pod nebezpečným potenciálom. Dotknutie sa prvku takéhoto obvodu je úplne nežiaduce a dokonca nebezpečné. Preto sa vytvorenie takýchto štruktúr uskutočňuje pomocou izolačného transformátora opísaného v článku „Ako vyrobiť bezpečnostný transformátor“.

Avšak aj pri takomto prispôsobení zostávajú tieto systémy stále nebezpečné, a preto by sa nemali používať. Ak sa napriek tomu nedá takejto schéme vyhnúť (čo má zmysel vyrábať samostatný zdroj energie) foto reléktorý vysoko stojí na príspevku?), dúfame iba v presnosť a gramotnosť používateľa.

Bezpečné bloky s zatemňovacím kondenzátorom

V článku je opísaný obvod napájacieho zdroja s kaliacim kondenzátorom a galvanickým oddelením od siete "Termostat na zváranie plastov" a znázornené na obrázku 1. Autor schémy V. Kuznetsov.

Obrázok 1. Napájací obvod s zatemňovacím kondenzátorom a galvanickým oddelením od siete

Schéma je podrobne opísaná v uvedenom článku, bola opakovane opakovaná (viac ako desaťkrát) a vykazovala vynikajúce výsledky. Preto tu uvádzame iba hlavné body. Sieťové napätie cez zhášací kondenzátor Cl je usmernené mostíkom VD1 a stabilizované na 24 V stabilizátorom na tranzistore VT3. Z tohto stabilizátora sa privádza generátor vyrobený na tranzistoroch VT1, VT2. „Výkonový“ transformátor Tr2 je vyrobený na feritovom krúžku s priemerom 20 mm.

Takýto transformátor pri frekvencii 40 ... 50 kHz môže zaťažiť až 7 wattov, čo je dostatočné na napájanie obvodu opísaného v článku. Výstupné napätia sú stabilizované najjednoduchšími parametrickými stabilizátormi na Zenerových diódy VD5, VD6. Vďaka prítomnosti izolačného transformátora Tr2 je dodávané zaťaženie galvanicky izolované od siete, čo zaisťuje elektrickú bezpečnosť obvodu.

Predstavte si, ako by to vyzeralo termoelektrický článokv rámci sieťového potenciálu! Malo by sa však poznamenať, že všetko, čo je znázornené na obrázku vpravo od jadra transformátora Tr2, je pod potenciálom siete a vyžaduje opatrné a starostlivé zaobchádzanie. Ďalší diagram bezpečného zdroja energie s zhášacím kondenzátorom je znázornený na obrázku 2.

Obrázok 2. Schéma bezpečného zdroja energie s kaliacim kondenzátorom

Primárne vinutie transformátora malých zdrojov energie obsahuje niekoľko (štyri ... sedem) tisíc otočení ultratenkého vodiča, - 0,05 ... 0,06 mm. Aby sa takéto vinutie nenavíjalo, navrhuje sa znížiť napätie na primárnom vinutí pomocou kaliaceho kondenzátora na 30 ... 40 V. V tomto prípade primárne vinutie neobsahuje viac ako 600 ... 700 závitov dostatočne hrubého drôtu (0,1 ... 0,15 mm). Sekundárne vinutie sa počíta ako obvykle pre požadované napätie.

Transformátor môže byť navinutý na magnetickom obvode Ш12 * 15 z účastníckeho reproduktora. Presnejšie povedané, hodnota napätia sa môže zvoliť pomocou kondenzátora C1. Použitím transformátora je výstup napájacieho zdroja galvanicky izolovaný od siete. Sila takého zdroja energie bola dostatočná na napájanie jednoduchého generátora (šesť alebo sedem čipov série K561) na nastavenie televízorov. Napájacie napätie bolo 9 V. Podrobnosti o zariadení a zriadenie tohto napájacieho zdroja nájdete v časopise "Radio" č. 12_98.

Zdroje moderného vybavenia

Moderné priemyselné vybavenie, ako sú počítače, hudobné centrá, televízory, má väčšinou spínacie zdroje.

Hlavná myšlienka takýchto zdrojov je nasledovná. Usmernené sieťové napätie je meničom prevádzané na striedavú frekvenciu niekoľko desiatok a niekedy stovky kilohertzov. Pri takýchto frekvenciách sa transformátory získavajú vo veľmi malých veľkostiach, čo môže výrazne znížiť veľkosť a hmotnosť napájacích zdrojov.

Po transformátore sú pulzné napätia usmerňované a vyhladené pomocou filtrov, ktorých veľkosť v dôsledku vysokej frekvencie je tiež malá v porovnaní s tradičnými zdrojmi energie pracujúcimi na sieťovej frekvencii. Stabilizácia výstupného napätia sa vykonáva v primárnom okruhu pomocou pulzno-šírkovej modulácie - PWM, čo tiež pomáha zvyšovať efektívnosť a zmenšovať veľkosť napájacieho zdroja.

Nie je to tak dávno, čo sa predpokladalo, že spínané napájacie zdroje sa ospravedlňujú len začatím s výkonom najmenej 100 wattov. V tomto prípade sa špecifická sila považovala za hlavné kritérium, t. výkon na 1 kubický decimeter objemu napájacieho zdroja. Keď je výkon pulzného zdroja pod 100 W, merný výkon pulzného zdroja bol nižší ako pri konvenčnom napájaní. Jednoducho povedané, rozmery pulzného zdroja sa môžu ukázať väčšie ako rozmery konvenčného transformátora.

Ale technológia nestojí, elementárna základňa elektroniky sa vyvíja veľmi rýchlo. Moderný priemysel zvládol výrobu pulzných zdrojov s kapacitou iba pár wattov, stačí si len vybaviť nabíjačky pre mobilné telefóny a „prstové“ batérie.

Tu je len na dohľad, že špecifická sila takýchto zdrojov je vyššia ako podobné „nabíjačky“ (nedávno také boli) so sieťovým transformátorom. Takto sú v priemyselnej výrobe dobré veci: iba pri navíjacích drôtoch, ale pri transformátoroch a miniatúrnych skriniach sa dosahujú obrovské úspory.

V podmienkach amatérskej technickej tvorivosti na výrobu dizajnu v jednom vyhotovení je to celkom vhodné tradičný napájací zdroj so sieťovým transformátorom. Aj keď občas musíte hľadať neštandardné riešenia problému s napájaním, napríklad pri opravách zariadenia.

Spínané napájanie z elektronického transformátora

Toto je dobrý praktický príklad. V dovážanom zvukovom mixéri sa z nejakého dôvodu primárne vinutie výkonového transformátora rozpadlo, čo sa uskutočnilo na prstencovom magnetickom obvode.

Výkon tohto transformátora bol asi 20 wattov, čo viedlo k smutným myšlienkam, že počet zákrutov primárneho vinutia pravdepodobne nie je tisíc zákrutov (čím menšia je veľkosť transformátora, tým väčší je počet zákrutov na jeden volt a drôt je tenší). Ale ručné navíjanie na prsteň ... Ale to nebolo to hlavné: výška kruhového transformátora bola tak malá, že nebolo možné ju nahradiť inou, vopred pripravenou, v tvare Sh, rozmery puzdra to neumožnili.

Použitie elektronického transformátora umožnilo vyriešiť problém, vyžadovalo však určité zdokonalenie, ktoré je opísané v článku "Ako zabezpečiť napájanie z elektronického transformátora?", Význam zmeny je taký elektronický transformátor Je navrhnutý tak, aby pracoval s žiarovkami, ktoré sú k nemu neustále pripojené, to znamená, že transformátor sa spúšťa pod záťažou. Ak nie je záťaž, okruh sa nespustí. Rovnaký účinok sa pozoruje pri miernom zaťažení.

Predstavte si, že záťaž je výkonným zosilňovačom zvukovej frekvencie: ihneď po zastavení zvuku, - pauza, takže napájanie sa vyplo a už sa nespustilo. Tu je vylepšenie elektronického transformátora a scvrkáva sa skutočnosť, že napájanie na ňom založené sa zapína a funguje aj bez zaťaženia.

Elektronický transformátor je len prípad, keď je výroba pulzného zdroja zjednodušená na maximum: všetko sa už urobilo, všetky časti sú na svojom mieste, všetky transformátory sú zničené a cena je smiešna. Len to urob si sám! Ani v prípade neúspešného experimentu nebude mať zahodenie škodu. Ak si kúpite diely v maloobchode, bude to oveľa drahšie. Preto je doma jednoduchšie vyrobiť konvenčné napájanie transformátorom.

Sieťové adaptéry z Číny

V prípade, že je záťaž nízka, môže sieťový adaptér vyrobený v Číne túto situáciu zachrániť. Toto je dobre známy blok vyrobený vo forme veľkej sieťovej zástrčky s chvostom končiacim v konektore, ktorý sa z nejakého dôvodu nazýva „jack“. Vo vnútri zásuvky je sieťový transformátor s kapacitou nie viac ako 5 ... 7 wattov, usmerňovací mostík a vyhladzovací kondenzátor.

V niektorých blokoch je posuvný prepínač, ktorý umožňuje postupnú zmenu výstupného napätia do 5 ... 15V. Výstupné napätie uvedené na prepínači zodpovedá prevádzke pri zaťažení. Napríklad, ak je uvedené 12V, potom je možné bez zaťaženia použiť takmer 18V. Iba kondenzátor sa nabíja na hodnotu amplitúdy. Ale pri zaťažení bude to všetko 12V, čo zodpovedá hodnote skutočnej hodnoty striedavého napätia.

Dizajn takýchto adaptérov je zjednodušený až na limit: Číňania sa ani neobťažovali inštalovať poistku. Celkovo to tu nie je príliš veľa. Primárne vinutie je navinuté tak tenkým drôtom, že je samo o sebe dobrou poistkou. Ak primárne vinutie vyhorí, zostáva tento adaptér vyhodiť a kúpiť si nový.

Cena takýchto adaptérov je nízka na ich opravu. Úspory vinutia v týchto adaptéroch sú veľmi nápadné. Takéto napájacie zdroje sa zreteľne zohrievajú aj pri voľnobežných otáčkach bez zaťaženia.

Nasledujúci článok vám vysvetlí, ako môžete nezávisle vyrobiť jednoduché a spoľahlivé napájanie vášho domáceho laboratória.

Boris Aladyshkin 

Pokračovanie článku: Domáce napájacie zdroje

Comments

[#1 Vadim]

Obrázok 1. Schéma napájacej jednotky s zhášacím kondenzátorom a galvanickým oddelením od siete.

Text za obrázkom: „Malo by sa však poznamenať, že všetko, čo je zobrazené na diagrame napravo od jadra transformátora Tr2, je pod potenciálom siete a vyžaduje si opatrné a starostlivé zaobchádzanie.“

Drahý Boris Aladyshkin, tieto dva odseky si navzájom odporujú. Všetko, čo je znázornené na obrázku vpravo od jadra transformátora Tr2, NIE JE pod potenciálom siete.

Správcovia fóra potrebujú pred zverejnením takýchto opusov nejaký druh partnerského preskúmania, inak je to odpad.

[#2 Boris Aladyshkin]

Áno, súhlasím, z nejakého dôvodu som sa zamiešal doľava a doprava, dobre, jednoducho sa ukáže „seno - slama“! Samozrejme, pod potenciálom siete je všetko naľavo od transformátora TP2.

[#3]

Nie je také ťažké si uvedomiť, že znamenali obvody viazané na primárne vinutie transformátora.