Parus16.ru

Парус №16
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как сделать бестрансформаторный блок питания на 12В

Как сделать бестрансформаторный блок питания на 12В

Иногда для подключения различной аппаратуры требуется низковольтный источник тока. Модели, реализуемые в магазинах, имеют большие габариты и вес из-за понижающего трансформатора, который входит в их состав. Для некоторых устройств эти параметры могут оказаться критичными, поэтому все чаще пользователи предпочитают собирать бестрансформаторный блок питания на 12 Вольт своими руками.

Пригодность блока питания в быту

У каждого в доме есть различная аппаратура, работающая от батареек или аккумуляторов. Чтобы не менять каждый раз элементы, ее питают от любого источника, подключаемого к сети 220 В.

Большой мощности от полностью бестрансформаторного малогабаритного блока ждать не следует. Аккумуляторные инструменты (шуруповерты, дрели, дисковые пилы), насосы, планшеты и ноутбуки от него работать не будут.

К такому БП можно подключать осветительные приборы и электронную технику, которые потребляют ток до 500 мА:

  • малогабаритные приемники;
  • светодиодные лампы и гирлянды (но не ленты);
  • портативную маломощную медицинскую аппаратуру (наручный тонометр, измеритель пульса и других параметров);
  • зарядные модули телефонов;
  • детские игрушки;
  • моторы магнитофонов, вентиляторы;
  • самодельные устройства;
  • платы от Arduino.

Устройство и конструкция

Простой 12-вольтовый БП без трансформатора можно сделать из нескольких радиоэлементов. Он представляет собой диодный мост VD1-4 и 3 однотипных транзисторных стабилизатора, включенных последовательно.

Схема

Другая схема состоит из следующих деталей:

  • 2 конденсаторов C1 и C2;
  • 4 диодов, образующих мост VD1-4;
  • 1 стабилитрона D1.

C1, подключенный к сети 220 В, гасит большую часть напряжения. Оно выпрямляется диодным мостом VD1-4. Цепочка D1, C2 является параметрическим стабилизатором, с выхода которого снимается постоянное напряжение, питающее нагрузку.

Схема

Более продвинутое устройство содержит на входе сопротивление R1 для подавления броска тока и RC-цепочку — подключенные параллельно гасящая емкость C1 и резистор r2 большого номинала для ее разрядки. Средняя часть схемы такая же. На выходе установлен дополнительный неполярный конденсатор C3.

Схема_2

Дальнейшее усовершенствование предполагает установку на выходе БП стабилизатора VR1 на транзисторах или микросхеме.

Схема_3

Эти блоки опасны, так как их детали находятся под напряжением 220 В. При отсутствии нагрузки (если испорчен стабилизатор) потенциал на выходе будет равен сетевому.

Принцип работы

Бестрансформаторный блок на транзисторах работает следующим образом. 220 В выпрямляется мостом с конденсатором и поступает на стабилизаторы. Они все выполнены по одной схеме, но рассчитаны на разные напряжения. Первый ограничивает потенциал сети на уровне 150-180 В, второй стабилизатор сокращает его примерно в 2-3 раза. Третий выдает нужное напряжение. Меняя стабилитрон D3, можно получить бестрансформаторный БП, например, на 12 или 5 вольт.

Блок с RC-цепочкой является делителем напряжения. В его верхнем (по схеме) плече стоит конденсатор C1, представляющий для переменного тока реактивное (совсем не потребляет энергию) сопротивление. В нижней части расположен диодный мост VD1-4 с нагрузкой (стабилитрон, транзистор, микросхема и пр.).

Входное напряжение приходит на делитель, выпрямляется мостом и поступает на стабилизатор, который ограничивает его до необходимого значения.

Рабочие схемы

Все описанные устройства выполнены на распространенных радиоэлементах. Ниже приведены схемы с обозначением всех деталей.

Схема_4

В БП с транзисторными стабилизаторами КТ940А можно заменить на высоковольтный, выдерживающий более 250 В, а КТ815Г — на другой, с минимальным напряжением 80 В. При указанных деталях устройство может выдать до 300 мА. Для увеличения силы тока надо транзисторы установить на радиаторы. Если вместо стабилитрона КС512А поставить Д814Д, то выходной ток устройства уменьшится до 200 мА.

Схема_5

Традиционный бестрансформаторный блок на 12 В с RC-цепочкой выдает всего 20-40 мА. Если после моста установить мощный стабилитрон Д815Ж, который ограничит напряжение до 16-19 В, и дополнить схему стабилизатором на транзисторе, то выходной ток повысится до 120 мА. Для его увеличения до 180 мА необходимо параллельно конденсаторам C1, C2 припаять еще один такой же.

Схема_6

Более стабилен блок на микросхеме 78L08 (российское обозначение КР142Б). При указанных деталях он выдает до 200 мА.

Расчет параметров

Для предотвращения пробоя деталей бестрансформаторных схем их необходимо правильно рассчитать. Для каждого устройства существует свой метод.

Транзисторный блок считают по закону Ома: U=I×R. Необходимо рассчитать сопротивления R1, R2, R3 исходя из величины, напряжения и тока, которые выдерживает каждый стабилитрон.

Расчет балластного конденсатора для блоков с RC-цепочкой производится по следующей формуле C = I эфф/2*3,14*f *√(Uп²-Uв²), где:

  • С — емкость балласта (фарад);
  • Uп и Uв — питающее и выходное напряжения (вольт);
  • I эфф — ток нагрузки;
  • f — частота сигнала на входе устройства (герц).

Так как 1 фарад = 1 млн микрофарад, то формулу можно упростить:

C = 3200*I эфф/√(Uп²-Uв²).

Расчет

Сопротивление R1 (кОм) примерно равняется 0,025 от величины балластного конденсатора. Его мощность не должна быть ниже 1 Вт (оптимально 2-5 Вт).

Если ручной подсчет неудобен, найдите и используйте калькулятор в режиме онлайн.

Создание блока питания на 12В своими руками

Бестрансформаторный блок можно сделать самостоятельно. Сначала необходимо выбрать одну из приведенных схем.

Понадобятся такие инструменты и материалы:

  • паяльник, флюс, припой;
  • радиодетали, указанные на рисунке;
  • провода в изоляции для формирования выводов;
  • фольгированный материал (текстолит, гетинакс) для изготовления печатной платы;
  • дрель с тонким (0,5-1 мм) сверлом;
  • кусачки или ножницы для обрезания выводов;
  • плоскогубцы или пинцет.

Для создания платы понадобится состав для травления, например:

  • раствор хлорного железа;
  • смесь пищевой соли (2 ст. л.), медного купороса (4 ст. л.) и 0,5 л воды.

Платы травятся 2-6 часов. Для уменьшения этого срока раствор рекомендуется подогреть до +50…+60 °С.

Далее выполняют следующие действия:

  1. Рисуют дорожки на плате и вытравляют их.
  2. Сверлят отверстия в нужных местах.
  3. Обрезают ножки деталей и формуют их.
  4. Вставляют их в отверстия и пропаивают.
  5. Устанавливают радиаторы (если нужно).

После сборки платы к ней подсоединяют провода с необходимыми разъемами. Для включения в 220 В применяют сетевую вилку, а на выходе ставят какой-либо разъем или специальный штекер.

Источники питания. Тех.раздел

Источники питания бывают первичные и вторичные, или источники вторичного электропитания.

Читайте так же:
Браслеты для людей с потерей памяти

Первичные источники питания служат для преобразования различных видов энергии-механической, химической, тепловой, световой и прочих в электрическую энергию. Это, например, генераторы электростанций, бензогенераторы, ветрогенераторы, солнечные батареи, электрохимические источники постоянного тока – гальванические элементы и аккумуляторы.

Источники вторичного электропитания преобразуют электрическую энергию первичного источника определённого вида в электрическую энергию, необходимую для питания определённого потребителя требуемой формы, величины напряжения, частоты и числа фаз (в случае переменного тока), требуемой стабильности, пульсации (при выходе на постоянном токе). Источник вторичного электропитания обеспечивает также требуемые защиты от перегрузки и (или) короткого замыкания, от перенапряжения и прочее, осуществляет при необходимости гальваническую развязку (электрическую изоляцию) от первичного источника.

Разделение источников питания на первичные и вторичные достаточно условно. Так, например, к выходу некоторого источника вторичного электропитания может быть подключен один или несколько других вторичных источников электропитания, при этом первый источник питания будет являться первичным по отношению к остальным. Обычно мы считаем первичным источником питания сеть переменного тока, хотя от электростанции до электрической розетки в нашем помещении может быть несколько различных преобразователей, трансформаторов и т.д.

Источники вторичного электропитания различаются по типу входного и выходного тока.

Источники питания переменного тока на входе и выходе (преобразователи переменного тока в переменный), или AC/AC ( обычно используется английский вариант обозначения -alternating current, переменный ток.).

Преобразователи переменного тока в постоянный, или AC/DC (DC-direct current- постоянный ток).

Преобразователи постоянного тока в постоянный, или DC/DC.

Преобразователи постоянного тока в переменный , или DC/AC.

Источники питания AC/AC

Источники питания AC/AC могут быть как нестабилизирующими, так и стабилизирующими. Первые обычно либо изменяют уровень напряжения (пример-автотрансформатор 220/110 В), либо осуществляют гальваническую развязку от питающей сети для повышения безопасности (пример-развязывающий трансформатор 220/220 В), либо выполняют обе функции сразу (пример-понижающий и развязывающий трансформатор 220/36 В или 220/12 В). Частота выходного напряжения может как совпадать с частотой питающего напряжения(аналогично предыдущим примерах), так и отличаться от неё, например, при частоте сети 50 Гц частота выходного напряжения может быть 400 Гц или наоборот. Может также отличаться и число фаз на входе и выходе. Особый класс источников питания AC/AC составляют источники бесперебойного питания, которые содержат промежуточное звено постоянного тока с резервной аккумуляторной батареей, обеспечивающей питание нагрузки в течение определенного времени при пропадании напряжения сети. Стабилизирующие источники питания AC/AC ( стабилизаторы напряжения) обеспечивают стабильное (в определенных пределах) напряжение на выходе при изменении напряжения питающей сети и тока нагрузки. Существует несколько типов таких стабилизаторов, различающихся принципом действия. Наиболее распространенные-электромеханические и релейные с переключением обмоток автотрансформатора или трансформатора с помощью электромагнитных реле или полупроводниковых (твердотельных) реле, или симисторов (симметричных тиристоров или триаков). Стабилизаторы напряжения переменного тока могут быть как с гальванической развязкой, так и без гальванической развязки. Чаще используются без гальванической развязки.

Источники питания AC/DC

Это самый широкий и наиболее востребованный класс источников. Источники питания AC/DC также могут быть как нестабилизирующими, так и стабилизирующими, с гальванической развязкой и без неё. Наиболее часто используются и сточники питания AC/DC с гальванической развязкой от питающей сети, так как они обеспечивают наибольшую электробезопасность потребителей электроэнергии.

Н естабилизирующи е источники питания AC/DC обычно содержат трансформатор, работающий на частоте сети, выпрямитель и сглаживающий фильтр. Трансформатор изменяет величину напряжения в соответствии с коэффициентом трансформации (если нужно) и осуществляет гальваническую развязку. Выпрямитель выпрямляет (преобразует из переменного в постоянное) напряжение вторичной обмотки трансформатора. Сглаживающий фильтр фильтрует выпрямленное напряжение, снижая величину пульсации. Сравнительно редко встречаются н естабилизирующи е источники питания AC/DC с преобразователями напряжения, в которых выпрямитель выпрямляет сетевое напряжение, которое затем преобразуется в напряжение повышенной частоты 20-200 кГц, которое подается на трансформатор, а затем снова выпрямляется. Преимущество здесь – трансформатор, работающий на повышенной частоте, благодаря чему снижаются его габариты, вес и стоимость, а также габариты и вес источника питания в целом. Недостаток – более сложная схема с большим количеством элементов, что снижает надёжность и повышает стоимость.

Стабилизирующие источники питания AC/DC могут быть выполнены как с линейными стабилизаторами напряжения (с непрерывным регулированием, или аналоговыми), так и с импульсными. Первые из них обладают очень хорошими характеристиками, самым низким уровнем пульсаций, шумов и помех. Недостатком их является низкий КПД, который обычно не превышает 50% и наличие громоздкого сетевого трансформатора. Применение импульсного стабилизатора вместо линейного (во вторичной цепи после выпрямителя) решает проблему низкого КПД (повышая его до 80-90%), но остается громоздкий сетевой трансформатор и появляется другой недостаток – резко повышается уровень шумов и помех. Но во многих применениях это не критично. И в этих случаях очень широко применяются импульсные источники питания с бестрансформаторным входом. Подавляющее большинство серийно выпускаемых источников питания – именно такие источники. Эти источники питания не содержат низкочастотного трансформатора, работающего на частоте сети (50 или 60 Гц). Напряжение питающей сети сразу выпрямляется выпрямителем и фильтруется сглаживающим фильтром, а затем подается на преобразователь напряжения (инвертор), который снова преобразует его в переменное, но повышенной частоты (50-300 кГц) и прямоугольной формы. Это позволяет з0начительно уменьшить габариты и вес трансформатора и снизить его стоимость за счет уменьшения стоимости сердечника, меди и снижения трудоёмкости изготовления. Одновременно преобразователь напряжения осуществляет функцию стабилизации напряжения или тока за счет изменения длительности (широтно-импульсная модуляция, ШИМ) или частоты (частотно-импульсная модуляция, ЧИМ) импульсов, или одновременно того и другого (ЧИМ-ШИМ). Недостатком таких источников питания, кроме выше перечисленных, является низкий коэффициент мощности (примерно 0,6). Для его устранения во многих импульсных источниках питания устанавливается корректор коэффициента мощности, который позволяет его повысить до 0,95-0,99. В импульсных источниках питания обратная связь в большинстве случаев осуществляется с выхода и подается на преобразователь напряжения через оптическое или трансформаторное устройство гальванической развязки, что позволяет получить высокую стабильность выходного напряжения или тока. При низких значениях выходного напряжения и больших токах нагрузки в некоторых источниках питания дополнительно используется обратная связь непосредственно с питаемой нагрузки.

Читайте так же:
Блок питания chieftec smart series
Источники питания DC/DC

Источники питания DC/DC могут быть как нестабилизирующими, так и стабилизирующими, с гальванической развязкой и без гальванической развязки. Источники питания DC/DC применяются в тех случаях, когда первичным источником питания является источник постоянного тока, а питать оборудование непосредственно от него невозможно – требуется другое напряжение, или другая полярность, или другая стабильность, или гальваническая развязка. Во всех этих DC/DC источниках питания в основном используются импульсные преобразователи напряжения различных конфигураций. В тех случаях, когда гальваническая развязка не нужна и не очень большая разница напряжений между входом и выходом, применяются линейные стабилизаторы напряжения, в основном интегральные.

Источники питания DC/AC

Источники питания DC/AC (инверторы) применяются в тех случаях, когда имеется первичный источник питания постоянного тока, а для питания нагрузки необходимо напряжение переменного тока. Такая ситуация может встречаться, например, при необходимости питания нагрузки переменного тока от бортсети подвижных объектов (автомобилей, кораблей, самолётов и т.д.), от станционного источника питания постоянного тока аппаратуры телекоммуникаций, в автономных системах электропитания от солнечных батарей, ветрогенераторов и т.п., в источниках бесперебойного питания (ИБП) с промежуточным звеном постоянного тока в виде резервной аккумуляторной батареи.

Инверторы (в том числе и входящие в состав ИБП) выпускаются двух видов в зависимости от формы выходного напряжения:

С модифицированной синусоидой – выходное напряжение представляет собой двухполярные прямоугольные импульсы с паузой между ними, максимально приближенные по гармоническому составу к синусоиде, следующие с заданной частотой (наиболее часто 50 или 60 Гц).

С чистой синусоидой – выходное напряжение синусоидально с незначительными искажениями.

Достоинством первых является более простая схема и низкая стоимость, недостатком – несинусоидальная форма кривой выходного напряжения, из-за чего не все потребители могут работать с таким инвертором.

Достоинством вторых является чистая синусоидальная форма кривой выходного напряжения, благодаря чему с этими инверторами могут работать любые потребители электрической энергии. Недостатком – более высокая цена, габариты и вес.

Высоковольтный сетевой блок питания с гасящим конденсатором и защитой

В каждой современной квартире имеется большое количество всевозможных гаджетов, требующих постоянного электрического питания. В основном они работают от различных батареек. Многие хозяева пытаются подключать эти устройства через обычные сетевые блоки питания на 12 В, но в большинстве случаев это не очень удобно. Основная причина заключается в больших размерах понижающих трансформаторов, которые требуют себе отдельного места. Выйти из положения поможет бестрансформаторный блок питания, изготовленный на основе гасящего конденсатора.

Общее устройство и принцип действия

Представленная схема отличается простотой, надежностью и эффективностью. Она может быть изготовлена не только методом навесного монтажа, но и в виде печатной платы. Данная схема на двенадцать вольт является рабочей, требуется лишь заранее рассчитать параметры балластового гасящего конденсатора и подобрать нужное значение тока для конкретного устройства. Практически можно сделать 5,5-вольтовый блок с возможностью увеличения напряжения до 25 В.

Основой устройства служит балластовый конденсатор, гасящий сетевое напряжение. После этого ток попадает в диодный выпрямитель, а второй конденсатор выполняет функцию фильтра. Иногда возникает необходимость быстро разрядить оба конденсатора. С этой целью в схеме предусмотрены резисторы R1 и R2. Еще один резистор R3 используется в качестве ограничителя тока при включении нагрузки.

Бестрансформаторный блок питания

Расчет балластного конденсатора выполняется до сборки схемы. Для этого используется простая формула С = 3200хI/Uc, в которой I является током нагрузки (А), Uc – сетевым напряжением, С – емкостью конденсатора (мкФ). Чаще всего такие расчеты используются для светодиодов.

В качестве примера можно взять любой прибор с током 150 мА. Это может быть обычная светодиодная лампа. Сетевое напряжение будет 230 В. Таким образом, 3200 х 0,15/230 = 2,08 мкФ. Номинал конденсатора выбирается наиболее близко к расчетному, то есть, его емкость составит 2,2 мкФ, а расчетное напряжение – 400 В.

Как включить светодиод в розетку Гальваническая связь с сетью Уменьшение тока прикосновения Назначение конденсатора в схеме Как работает конденсатор в схеме Зачем конденсатор нужен в усилителе

Расчет гасящего конденсатора для светодиода

Разберем подробный расчет, ниже сможете найти форму онлайн калькулятора.

Расчет емкости конденсатора для светодиода:

С(мкФ) = 3200 * Iсд) / √(Uвх² — Uвых²)

С мкФ – ёмкость конде-ра. Он должен быть рассчитан на 400-500В; Iсд – номинальный ток диода (смотрим в паспортных данных); Uвх – амплитудное напряжение сети — 320В; Uвых – номинальное напряжение питания LED.

Можно встретить еще такую формулу:

C = (4,45 * I) / (U — Uд)

Она используется для маломощных нагрузок до 100 мА и до 5В.

Расчет конденсатора для светодиода (калькулятор онлайн):

Для наглядности проведём расчёт нескольких схем подключения.

Подключение одного светодиода

Для расчета емкости конде-ра нам понадобится:

  • Максимальный ток диода – 0,15А;
  • напряжение питания диода – 3,5В;
  • амплитудное напряжение сети — 320В.

Для таких условий параметры конде-ра: 1,5мкФ, 400В.

Подключение нескольких светодиодов

При расчете конденсатора для светодиодной лампы необходимо учитывать, что диоды в ней соединены группами.

  • Напряжение питания для последовательной цепочки – Uсд * количество LED в цепи;
  • сила тока – Iсд * количество параллельных цепочек.

Для примера возьмём модель с шестью параллельными линиями из четырёх последовательных диодов.

Напряжение питания – 4 * 3,5В = 14В; Сила тока цепи – 0,15А * 6 = 0,9А;

Для этой схемы параметры конде-ра: 9мкФ, 400В.

Основные рабочие схемы

В большинстве случаев используются две схемы источников БП. Как правило, каждый из них представляет собой бестрансформаторный блок питания с гасящим конденсатором, который служит основным элементом данных приборов. Теоретически считается, что в цепях переменного тока эти устройства вообще не потребляют мощности. Однако в реальности в конденсаторах возникают определенные потери, что приводит к выделению некоторого количества тепла.

Поэтому все конденсаторы подвергаются предварительной проверке на возможность использования его в блоке питания. Для этого их подключают к электрической сети и отслеживают колебания температуры через некоторый промежуток времени. Если конденсатор заметно разогревается, то его нельзя использовать в качестве конструктивного элемента. Допускается лишь незначительный нагрев, неспособный повлиять на общую работоспособность устройства.

Читайте так же:
Живые обои на заставку компьютера

Представленные на рисунках источники питания имеют конденсаторный делитель. На рисунке 1 представлен делитель общего назначения на 5 В, рассчитанный на токовую нагрузку до 0,3 А. На рисунке 2 отображается схема источника бесперебойного питания, который применяется в электронно-механических кварцевых часах.

В первой схеме делитель напряжения включает в себя бумажный конденсатор С1 и два оксидных конденсатора С2 и С3. Оба последних элемента составляют неполярное плечо, расположенное ниже С1. Его общая емкость составляет 100 мкФ. Составные части диодного моста, расположенные слева, выступают в качестве поляризующих диодов, предназначенных для оксидной пары С2 и С3. На схеме указаны номиналы элементов, в соответствии с которыми на выходе ток короткого замыкания будет равен 600 мА, а напряжение на конденсаторе С4 без нагрузки – 27 вольт.

Принцип работы схем на балластном конденсаторе

В этой схеме конде-р является фильтром тока. Напряжение на нагрузку поступает только до момента полного заряда конде-ра, время которого зависит от его ёмкости. При этом никакого тепловыделения не происходит, что снимает ограничения с мощности нагрузки.

Чтобы понять, как работает эта схема и принцип подбора балластного элемента для LED, напомню, что напряжение – скорость движения электронов по проводнику, сила тока – плотность электронов.

Для диода абсолютно безразлично, с какой скоростью через него будут «пролетать» электроны. Расчет конде-ра основан на ограничении тока в цепи. Мы можем подать хоть десять киловольт, но если сила тока составит несколько микр оампер, количества электронов, проходящих через светоизлучающий кристалл, хватит для возбуждения лишь крохотной части светоизлучателя и свечения мы не увидим.

В то же время при напряжении несколько вольт и силе тока десятки ампер плотность потока электронов значительно превысит пропускную способность матрицы диода, преобразовав излишки в тепловую энергию, и наш LED элемент попросту испарится в облачке дыма.

Шунтирование резистором

Бороться с миганием можно зашунтировав схему определенным сопротивлением. Для этого берете резистор сопротивлением 1мОм и мощностью от 0,5 до 2Вт.

Для безопасности лучше заизолировать его термоусадкой.


Лучшее место подключения для резистора — это распределительная коробка. Подключаете его между нулевым и фазным проводами лампочки (параллельно энергосберегайке). Особенно удобно подключать этот резистор через зажимы Wago.

Как подключать конденсаторы

В электротехнике есть два основных вида соединения деталей — параллельное и последовательное. Конденсаторы также можно подключать по любому из указанных способов. Есть ещё особая — мостовая схема. Она имеет собственную область использования.

В схеме может быть последовательное и параллельное соединение конденсаторов

Параллельное подключение конденсаторов

При параллельном соединении все конденсаторы объединены двумя узлами. Чтобы параллельно подключить конденсаторы, скручиваем попарно их ножки, обжимаем пассатижами, потом пропаиваем. У некоторых конденсаторов большие корпуса (банки), а выводы маленькие. В таком случае используем провода (как на рисунке ниже).

Так физически выглядит параллельное подключение конденсаторов

Если конденсаторы электролитические, следите за полярностью. На них должны стоять «+» или «-«. При их параллельном подключении соединяем одноимённые выводы — плюс к плюсу, минус — к минусу.

Расчёт суммарной ёмкости

При параллельном подключении конденсаторов их номинальная ёмкость складывается. Просто суммируете номиналы всех подключённых элементов, сколько бы их ни было. Два, три, пять, тридцать. Просто складываем. Но следите, чтобы размерность совпадала. Например, складывать будем в микрофарадах. Значит, все значения переводим в микрофарады и только после этого суммируем.

Расчёт ёмкости при параллельном подключении конденсаторов

Когда на практике применяют параллельное соединение конденсаторов? Например, тогда, когда надо заменить «пересохший» или сгоревший, а нужного номинала нет и бежать в магазин некогда или нет возможности. В таком случае подбираем из имеющихся в наличии. В сумме они должны дать требуемое значение. Все их проверяем на работоспособность и соединяем по приведенному выше принципу.

Пример расчёта

Например, включили параллельно два конденсатора — 8 мкФ и 12 мкФ. Следуя формуле, их номиналы просто складываем. Получаем 8 мкФ + 12 мкФ = 20 мкФ. Это и будет суммарная ёмкость в данном случае.

Пример расчёта конденсаторов при параллельном подключении

Последовательное соединение

Последовательным называется соединение, когда выход одного элемента соединяется со входом другого. Сравнить можно с вагонами или цепочкой из лампочек. По такому же принципу последовательно соединяют и конденсаторы.

Вот что значит последовательно соединить конденсаторы

При подключении полярных электролитических «кондеров» надо следить за соблюдением полярности. Плюс первого конденсатора подаете на минус второго и так далее. Выстраиваете цепочку.

Существуют неполярные (биполярные) электролитические конденсаторы. При их соединении нет необходимости соблюдать полярность.

Как определить ёмкость последовательно соединенных конденсаторов

При последовательном соединении конденсаторов суммарная ёмкость элементов будет меньше самого маленького номинала в цепочке. То есть, ёмкость последовательно соединённых конденсаторов уменьшается. Это также может пригодиться при ремонте техники — замена конденсатора требуется часто.

Проходной выключатель


Также можно воспользоваться проходным выключателем вместо обычного. В этом случае в одном положении будет гореть лампочка, а во втором подсветка. Лампочка также моргать не будет.

Это достигается за счет прямой подачи в отключенном положении на лампу только нулевых проводников.

И уже никакие наводки не заставят ее засветиться. Правда здесь также нужно заводить нулевой проводник на выключатель. Зато данный способ позволяет избавиться от мигания, даже когда подсветка не является этому причиной! (об этом сказано ниже).

Если вас не сильно напрягают дополнительные затраты связанные с покупкой проходного переключателя, и залезать в дебри с выбором подходящих резисторов и конденсаторов у вас нет желания, то этот метод наиболее оптимальный.

Вторичные источники питания электронных устройств. Часть первая

Источники питания, которые вы используете для подключения ноутбука к сети 220В, к примеру, называются вторичными источниками питания. Вторичными они называются потому, что первичным источником питания будет генератор на электростанции, который вырабатывает ток, текущий по городским электросетям или химический элемент питания. Все источники питания можно грубо разделить так, как показано на диаграмме ниже.

Читайте так же:
Выключение компьютера в линукс

Диаграмма видов источников питания

Первичные источники питания

Первичные источники питания − это преобразователи неэлектрических видов энергии в электрическую. Например, ГЭС, ветрогенераторы, солнечные панели, химические источники тока, аккумуляторы, бензогенераторы и т.д. Первичными источниками занимаются в основном энергетики и производители всяких аккумуляторов. Мне они не сильно интересны, к примеру. Или интересны. Да, солнечные и геотермальные источники энергии мне интересны!

Вторичные источники питания

Вторичные же источники питания сами по себе не производят электроэнергию, они просто её преобразуют. Например, источник питания ноутбука преобразовывает переменное напряжение 220В в постоянное напряжение 19.2В.

Вторичные источники требуются, чтобы обеспечить устройствам заданные параметры напряжения, тока, пульсаций напряжения питания, частоты. Мы же не льем нефть в бензобак? Так и электронные устройства удобней и безопасней питать правильно.

Линейные источники питания

Так они называются за счет принципа работы. Дело в том, что регулирование выходного напряженния в них непрерывное, т.е. линейное. Эти источники питания появились в мире первыми. И строятся по классической схеме: трансформатор, выпрямитель, фильтр, стабилизатор:

Блок-схема линейного источника питания

На блок-схеме изображен стабилизированный линейный источник питания. Это значит, что он построен таким образом, чтобы поддерживать заданное напряжение, даже если прибор, подключенный к нему, будет кушать от него ток то 1А, то 5А.

А есть ещё нестабилизированные линейные источники питания. Если закрыть рукой на блок-схеме прямоугольник «стабилизатор», то получится именно такой ИП. Вот в нём при разной нагрузке напряжение на его выходе может слегка (ил в особо плоих случаях совсем не слегка) изменяться (обычно оно уменьшается).

Трансформатор понижает напряжение сети до требуемого, затем выпрямитель из обычного переменного напряжения делает пульсирующее напряжение, которое затем сглаживается фильтром до состояния постоянного, а стабилизатор используется для того, чтобы поддерживать напряжение на нагрузке в требуемых нагрузкой пределах. К примеру, нагрузка питается напряжением в 10В +/- 0.2В — тут уже нужен очень хороший источник питания с хорошей стабилизацией.

Их достаточно просто изготовить в домашних условиях, с хорошим фильтром выдают напряжение питания с малым уровнем пульсаций и соответственно не мешают работать устройствам, которые от них питаются. А также гальваническая развязка от сети.

Недостатки

Низкий КПД, который падает с ростом потребления тока. Дело в том, что чем больше потребляет устройство от линейного источника, тем сильнее в нем нагреваются регулирующие элементы (обычно либо транзисторы, либо специализированные микросхемы-стабилизаторы), а значит в атмосферу улетает прорва энергии в форме тепла. Другой минус линейных источников питания — вес. Хороший мощный трансформатор весит как гиря и имеет приличные габариты, да и цена у него достойная веса.

Ипульсные источники питания

Или иначе ИИП. Эти источники работают принципиально иначе чем линейные источники питания. При этом они могут при меньших габаритах питать значительно большие нагрузки. Принцип их работы основывается на ШИМ (широтно-импульсной модуляции).

Сначала в ИИП входное напряжение преобразуется в постоянное, а затем постоянное напряжение преобразуется в импульсы, идущие с определённой частотой и скважностью, а потом на трансформатор (для гальванической развязки сети и нагрузки) или сразу на нагрузку без всякой развязки.

Блок-схема импульсного источника питания

На блок-схеме видно, что ИИП сложней устроены, чем линейные источники питания. Но их также всё еще можно собрать в домашних условиях. Или вообще переделать блок питания ATX PC. В сети полно таких примеров.

Преимущества

Малый вес, хороший КПД (до 90-98%), малые размеры. Обладает меньшей стоимостью, если сравнивать ИИП и линейный источник одинаковых характеристик. ИИП вокруг нас везде: зарядки мобильных телефонов, блоки питания компьютеров и ноутбуков, ламп, светодиодных лет и прочих устройств.

Недостатки

Часто не имеют гальванической развязки от сети. Являются источниками высокочастотных помех, которые полностью устранить практические невозможно. Так же поговаривают, что есть ограничение на минимальную мощность нагрузки. Дело в том, что при нагрузке меньше требуемой ИИП может просто не запуститься.

В следующей части я хочу показать конкретные примеры схематики источников питания, а может быть даже будем пошагово создавать линейный или импульсный источник питания. Добавляй запись в закладки (Ctrl+D) и подписывайся на рассылку!)

Бестрансформаторный блок питания

Бестрансформаторный блок питания в радиолюбительской спортивной аппаратуре не содержащий мощных высоковольтных трансформаторов.
Преимущества подобных блоков питания очевидны:
Они позволяют уменьшить габариты и массу передающей аппаратуры.

Особенно эффективно применение бестрансформаторного питания в ламповых усилителях мощности. Когда на основе современных полупроводниковых диодов и малогабаритных электролитических конденсаторов можно создать очень легкие и весьма компактные усилители. Такие усилители удобны при работе как в стационарных условиях, так и в радиоэкспедициях.

Бестрансформаторный блок питания рассмотренные ниже, предназначены для работы с однофазной сетью переменного тока напряжением 220 В.

Следует сразу подчеркнуть, что эксплуатация аппаратуры с бестрансформаторным питанием возможна в том случае, если на радиостанции имеется надежное заземление. Наличие гальванической связи источника питания с сетью переменного тока требует применения не только хорошего заземления, но и устройства, исключающего включение аппаратуры при неправильном подключении к сети бестрансформаторного блока питания.

Нельзя забывать и то, что такая защита срабатывает только при подключенном заземлении, в чем необходимо в обязательном порядке убедиться перед тем, как вставить вилку сетевого шланга в розетку. В целом изготовление конструкций с бестрансформаторным питанием можно рекомендовать радиолюбителям, уже имеющим опыт в изготовлении и эксплуатации связной аппаратуры.

Типовые режимы мощных каскадов на распространенных лампах ГУ-19, ГУ-29, ГС-90, ГИ-7Б и т. п. обеспечиваются источником питания, схема которого приведена на рис.

Бестрансформаторный блок питания

Он состоит из двух однополупериодных выпрямителей (VI, С1 и V2, С2), работающих непосредственно от сети с выходными напряжениями + 300 В и —300 В (относительно корпуса). Режим работы лампы V5 определяется стабилитронами V3 и V4. Напряжения на электродах лампы V5 (относительно катода) определяются так:

где Uс1—напряжение на управляющей сетке; Uс2 — напряжение на экранной сетке; (Uа — анодное напряжение.

При выборе стабилитронов необходимо учитывать, чтобы максимальный ток стабилизации стабилитрона V3 был не меньше пикового значения анодного тока, a V4—тока экранной сетки. Необходимый диапазон напряжений стабилизации и токов обеспечивают диоды Д815А—Д817Г. Поскольку катод лампы V5 находится под потенциалом около — 300 В относительно корпуса, обмотки накального трансформатора должны быть хорошо изолированы от корпуса.

Высокие динамические характеристики бестрансформаторного источника питания обусловлены тем, что в выпрямителях отсутствуют трансформаторы и дроссели фильтра, имеющие значительную индуктивность. Статическая характеристика определяется конденсаторами С1 и С2.

Для обеспечения уровня пульсаций выходного напряжения менее 0,05%, необходимого для работы линейного усилителя мощности , емкости этих конденсаторов (в микрофарадах) должны соответствовать численному значению максимальной мощности (выраженной в ваттах), потребляемой от источника питания. Конденсаторы (фильтра и блокировочные) должны быть рассчитаны на напряжение не менее 350 В. Конденсаторы C1, С2 могут быть малогабаритные — К50-7, К50-12.

Выпрямительные диоды V1 и V2 должны быть рассчитаны на обратное напряжение не менее 350 В и пиковый ток, превышающий ток заряда конденсаторов С1 и С2 (обычно от 2 до 5 А). Такому условию удовлетворяют диоды Д246, КД202К — КД202С.
Усилитель мощности кв радиостанции.
На рисунке приведена схема выходного линейного усилителя c бестрансформаторный блок питания выполненного на двух металлокерамических триодах ГИ-7Б,

Включенных по схеме с заземленной сеткой. Бестрансформаторный источник питания для усилителя рассчитан на пиковую нагрузку около 360 Вт, что позволяет в режиме усиления однополосного сигнала подводить мощность 200 Вт (среднее значение). Коэффициент усиления по мощности — 15 дБ. Режим ламп V4, V5 рассчитан так, что при напряжении сети 220 В Uc1= — 7B, Ua — +600 В, начальный анодный ток обеих ламп, включенных параллельно, равен 40 мА, максимальный анодный ток — 600 мА. При нестабильности сети ±20 В усилитель сохраняет хорошую линейность.

Сопротивление анодной нагрузки каскада — 1 кОм, Применение в усилителе двух ламп, включенных параллельно, объясняется необходимостью получить большой анодный ток при сравнительно низком анодном напряжении. Средняя мощность, рассеиваемая на аноде каждой лампы, не превышает 50 Вт, вследствие чего лампы надежно работают и без принудительного воздушного охлаждения.

Пусковое устройство выполнено на электромагнитном реле K1, контакты K1.1 и К 1.2 которого подключают нулевой провод сети к корпусу и подают напряжение сети на выпрямители на диодах V1 и V2. При включенном тумблере S1 пусковое устройство не сработает, а следовательно, источник питания будет отключен от сети, если корпус прибора не заземлен или корпус прибора заземлен, но контакт сетевой вилки А7 подключен к нулевому проводу сети. Таким образом, при включении трансивера в сеть необходимо подсоединить к корпусу заземление, включить тумблер S1 и найти такое положение вилки X1 в сетевой розетке, при котором пусковое устройство срабатывает.

Реле К2 и КЗ коммутируют соответствующие цепи при переходе с приема на передачу. При работе на прием питающие напряжения (кроме накала) с ламп сняты, а трансивер подключен к антенне через разъем ХЗ.

Конденсаторы С1 и СЗ—К50-12, С2 и С4 — К50-7, С6 — С10 — КСО на рабочее напряжение 500 В.

Дроссели L1 и L3 должны быть рассчитаны на ток 600 мА, L4, L5 — на 4 А. Последние наматывают на высокочастотном ферритовом кольце, например 50ВЧ3, в два провода (20 витков МГШВ сечением 1.5 мм2). Катушка L2 намотана на резисторе R1 она содержит 3 витка посеребренного провода диаметром 1 мм. В качестве катушки L7 используется вариометр от радиостанции PC Б-5. Катушка L6 — бескаркасная (диаметр намотки 40 мм), содержит 2 витка посеребренного провода диаметром 2,5 мм. Реле К1 и К2 — 8Д-54, паспорт ОАБ.393.054, КЗ — высокочастотное от радиостанции РСБ-5. Трансформатор 77 — ТН-39-127/220-50. При указанных на схеме номиналах конденсаторов С1 — С4 падение анодного напряжения (по сравнению с начальным режимом) не превышает 30 В при токе 600 мА.

Схема усилитель мощности на 144Мгц.

На рисунке приведена схема линейного усилителя, работающего в диапазоне 144… 146 МГц,

Выполненного на лампе ГУ-29. Коэффициент усиления по мощности около 20 дБ, что позволяет использовать в качестве возбудителя транзисторный УКВ передатчик. Режим работы лампы ГУ-29 следующий: Uc1 = — 22В, Uc2 = + 225В, Uа = +580 В. Максимальный анодный ток равен 250 мА. При нестабильности сети ±15 В режим лампы изменяется незначительно, а линейность усилителя мощности не ухудшается.

Детали и конструкция бестрансформаторный блок питания

Реле К1 (РЭС-6, паспорт РФ0.452.106) — пусковое, К2 (РЭС-10, паспорт РС4.524.305) коммутирует катодную цепь лампы V5. Последняя при работе на прием закрыта. Дроссели L3, LA, L7 индуктивностью 10 мкГ должны быть рассчитаны на ток 0,3 А. Катушка L2 — бескаркасная, содержит 5 витков посеребренного провода диаметром 1,5 мм. шаг намотки — 3 мм. Наружный диаметр катушки—12 мм. Катушка связи L1 содержит 1,5 витка посеребренного провода диаметром 1 мм, шаг намотки — 3 мм, наружный диаметр катушки 16 мм. Наматывают ее поверх L2. Катушка L5 выполнена из посеребренного провода диаметром 2 мм в виде петли с размерами 80×35 мм.

Петлю связи L6 размерами 40X35 мм изготавливают из посеребренного провода диаметром 1,5 мм.

Располагают ее на расстоянии 6 мм от L5. Конденсаторы С1, С2 — К50-7 или К50-12 на рабочее напряжение 350 В, С7—С11— КСО на рабочее напряжение 500 В. СЗ, С4 и C13 — КПВ. Дифференциальный конденсатор С12 составлен из двух КПВ роторы которых закреплены на одной оси. Накальный трансформатор T1 — ТНЗЗ-127/220-50 или любой другой, имеющий отдельные обмотки на напряжения 6,3 и 12,6 В. При налаживании усилителя конденсатором СЗ регулируют связь с возбудителем, С13 — связь с антенной, конденсатором С4 настраивают на рабочую частоту сеточный контур, а С12—анодный.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector