Alimentare pe diodă zener și tranzistor

Sursa de energie stabilizată considerată mai jos este unul dintre primele dispozitive care sunt asamblate de către hams începători. Acesta este un dispozitiv foarte simplu, dar foarte util. Pentru asamblarea sa nu sunt necesare componente costisitoare, care sunt destul de ușor de ridicat pentru un începător, în funcție de caracteristicile necesare ale sursei de alimentare.
Materialul va fi util și celor care doresc să înțeleagă mai detaliat scopul și calculul celor mai simple componente radio. În special, veți afla în detaliu despre astfel de componente ale sursei de alimentare, cum ar fi:

• transformator de putere;
• pod de diode;
• condensator de netezire;
• dioda zener;
• rezistor pentru dioda zener;
• tranzistor;
• rezistență de încărcare;
• LED și rezistență pentru acesta.

De asemenea, în articol este descris în detaliu cum să alegeți componentele radio pentru sursa dvs. de alimentare și ce să faceți dacă nu există o evaluare necesară. Dezvoltarea plăcii de circuite tipărite va fi arătată clar și nuanțele acestei operații vor fi dezvăluite. Câteva cuvinte sunt spuse în special despre verificarea componentelor radio înainte de lipire, precum și despre asamblarea dispozitivului și testarea acestuia.

Circuit de alimentare electrică stabilizat tipic

Există astăzi o mulțime de scheme de alimentare cu stabilizare a tensiunii. Dar una dintre cele mai simple configurații, cu care ar trebui să înceapă un începător, este construită doar pe două componente cheie - o diodă zener și un tranzistor puternic. Desigur, există și alte detalii în circuit, dar sunt auxiliare.
Se obișnuiește dezasamblarea circuitelor electronice în direcția în care curge curentul prin ele. La o sursă de alimentare cu stabilizare a tensiunii, totul începe cu un transformator (TR1). Acesta îndeplinește mai multe funcții simultan. În primul rând, transformatorul scade tensiunea de rețea. În al doilea rând, asigură funcționarea circuitului. În al treilea rând, alimentează dispozitivul care este conectat la unitate.
Podul cu diodă (BR1) - este proiectat pentru a rectifica tensiunea de alimentare redusă. Cu alte cuvinte, intră o tensiune alternativă, iar ieșirea este deja constantă. Nici alimentarea în sine și nici dispozitivele care se vor conecta la aceasta nu vor funcționa fără o punte de diodă.
Este necesar un condensator electrolitic de netezire (C1) pentru a îndepărta ondulările prezente în rețeaua casnică. În practică, acestea creează interferențe care afectează negativ funcționarea aparatelor electrice. Dacă, de exemplu, luăm un amplificator de sunet alimentat de la o sursă de alimentare fără condensator de netezire, atunci aceste foarte multe onduleuri vor fi clar auzite în coloane sub formă de zgomot străin. Alte dispozitive pot provoca interferențe, defecțiuni și alte probleme.
Dioda Zener (D1) este o componentă a sursei de alimentare care stabilizează nivelul tensiunii. Cert este că transformatorul va produce 12 V dorit (de exemplu) doar atunci când priza este exact 230 V. Cu toate acestea, în practică, astfel de condiții nu există. Tensiunea poate scădea și crește. Același transformator va da la ieșire. Datorită proprietăților sale, dioda zener egalizează tensiunea joasă indiferent de creșterile din rețea. Pentru ca această componentă să funcționeze corect, este necesară o rezistență de limitare a curentului (R1). Despre aceasta mai detaliat mai jos.
Tranzistor (Q1) - necesar pentru amplificarea curentului. Cert este că dioda zener nu este capabilă să treacă prin ea însăși tot curentul consumat de dispozitiv. Mai mult decât atât, va funcționa corect numai într-un anumit interval, de exemplu, de la 5 la 20 mA. Pentru a alimenta orice dispozitiv, nu este suficient. Un tranzistor puternic face față acestei probleme, a căror deschidere și închidere este controlată de o diodă zener.
Condensator de netezire (C2) - conceput pentru același lucru ca și C1 de mai sus. Circuitele de alimentare stabilizate tipic includ, de asemenea, o rezistență de sarcină (R2). Este necesar pentru ca circuitul să rămână funcțional atunci când nimic nu este conectat la terminalele de ieșire.
Alte componente pot fi prezente în astfel de scheme. Aceasta este o siguranță care este plasată în fața transformatorului, iar un LED care semnalizează unitatea este pornită, și condensatoare suplimentare de netezire, și un alt tranzistor de amplificare și un comutator. Toți aceștia complică circuitul, totuși cresc funcționalitatea dispozitivului.

Calcul și selectarea componentelor radio pentru cea mai simplă sursă de alimentare

Transformatorul este selectat după două criterii principale - tensiunea înfășurării secundare și puterea. Există și alți parametri, dar în cadrul materialului nu sunt deosebit de importanți. Dacă aveți nevoie de o sursă de alimentare, spuneți la 12 V, atunci transformatorul trebuie selectat astfel încât să poată fi îndepărtat puțin mai mult de la înfășurarea secundară. Cu puterea la fel - luăm cu o marjă mică.
Parametrul principal al podului diodei este curentul maxim pe care îl poate trece. Merită să ne concentrăm pe această caracteristică în primul rând. Să ne uităm la câteva exemple. Unitatea va fi utilizată pentru a alimenta un dispozitiv care consumă un curent de 1 A. Aceasta înseamnă că puntea diodei trebuie să fie luată la aproximativ 1,5 A. Să presupunem că intenționați să alimentați un dispozitiv de 12 volți cu o putere de 30 de wați. Aceasta înseamnă că consumul curent va fi de aproximativ 2,5 A. În consecință, puntea diodei trebuie să fie de cel puțin 3 A. Celelalte caracteristici ale acestuia (tensiunea maximă etc.) pot fi neglijate într-un astfel de circuit simplu.
În plus, merită să spunem că podul cu diode nu poate fi luat gata, ci să îl asambleze din patru diode. În acest caz, fiecare dintre ele trebuie evaluat pentru curentul care trece prin circuit.
Pentru a calcula capacitatea condensatorului de netezire, sunt folosite formule destul de complexe, care în acest caz sunt inutile. De obicei, se ia o capacitate de 1000-2200 μF, iar acest lucru va fi suficient pentru o simplă sursă de alimentare. Puteți lua un condensator și multe altele, dar acest lucru va crește semnificativ costul produsului. Un alt parametru important este tensiunea maximă. Conform acestuia, condensatorul este selectat în funcție de ce tensiune va fi prezentă în circuit.
Trebuie avut în vedere faptul că, în intervalul dintre puntea diodei și dioda zener după pornirea condensatorului de netezire, tensiunea va fi cu aproximativ 30% mai mare decât la bornele transformatorului. Adică, dacă faceți o sursă de alimentare de 12 V, iar transformatorul iese cu o marjă de 15 V, atunci în această secțiune, datorită condensatorului de netezire, va fi de aproximativ 19,5 V. În consecință, ar trebui să fie proiectat pentru această tensiune (cel mai apropiat standard 25 V).
Al doilea condensator de netezire din circuit (C2) este de obicei luat cu o capacitate mică - de la 100 la 470 microfaraduri. Tensiunea din această secțiune a circuitului va fi deja stabilizată, de exemplu, până la nivelul de 12 V. În consecință, condensatorul ar trebui să fie proiectat pentru aceasta (cea mai apropiată valoare standard este de 16 V).
Și ce se întâmplă dacă condensatorii din calificativele cerute nu sunt disponibili și sunteți reticenți în a merge la magazin (sau pur și simplu nu există dorința de a le cumpăra)? În acest caz, este destul de posibil să se utilizeze conexiunea paralelă a mai multor condensatoare cu o capacitate mai mică. Trebuie menționat că tensiunea maximă de funcționare cu o astfel de conexiune nu va fi însumată!
Dioda zener este selectată în funcție de ce tensiune trebuie să obținem la ieșirea sursei de alimentare. Dacă nu există o evaluare adecvată, atunci mai multe piese pot fi conectate în serie. Tensiunea stabilizată, în acest caz, va fi adăugată. De exemplu, luăm situația când trebuie să obținem 12 V și sunt disponibile doar două diode zener la 6 V. Prin conectarea lor în serie, obținem tensiunea dorită. Este demn de remarcat faptul că pentru a obține o valoare nominală medie, conexiunea paralelă a două diode zener nu va funcționa.
Este posibil să selectați rezistența de limitare a curentului pentru dioda zener cât mai exact posibil doar experimental. Pentru a face acest lucru, un circuit de aproximativ 1 kOhm este inclus în circuitul de lucru deja (de exemplu, pe o placă de panou), și un ampermetru și o rezistență variabilă sunt plasate între circuit și dioda zener. După pornirea circuitului, este necesar să rotiți mânerul rezistenței variabile până când curentul nominal de stabilizare curge prin secțiunea circuitului (indicat în caracteristicile diodei zener).
Tranzistorul de amplificare este selectat după două criterii principale. În primul rând, pentru circuitul analizat, acesta trebuie să fie în mod necesar o structură n-p-n. În al doilea rând, în caracteristicile tranzistorului existent, trebuie să vă uitați la curentul maxim al colectorului. Ar trebui să fie puțin mai mare decât curentul maxim pentru care va fi proiectată sursa de alimentare asamblată.
Rezistența de încărcare în schemele tipice este luată cu o valoare nominală de la 1 kOhm la 10 kOhm. Nu trebuie luată o rezistență mai mică, deoarece în cazul în care sursa de alimentare nu este încărcată, prin acest rezistor se va trece prea mult curent și se va arde.

Proiectarea și fabricarea plăcilor de circuit imprimat

Acum, ia în considerare pe scurt un bun exemplu de dezvoltare și asamblare a unei surse de energie stabilizată do-it-yourself. În primul rând, este necesar să găsiți toate componentele prezente în circuit. Dacă nu există condensatoare, rezistențe sau diode zener ale calificărilor necesare, ieșim din situația descrisă mai sus.
În continuare, va trebui să proiectați și să fabricați o placă de circuit imprimat pentru dispozitivul nostru. Pentru începători, cel mai bine este să folosiți software simplu și, cel mai important, gratuit, de exemplu, Sprint Layout.
Plasăm pe placa virtuală toate componentele conform schemei selectate. Optimizăm locația acestora, ajustam în funcție de detaliile specifice disponibile. În această etapă, se recomandă verificarea dublă a dimensiunilor efective ale componentelor și compararea lor cu cele adăugate la schema dezvoltată. Acordați o atenție deosebită polarității condensatoarelor electrolitice, locației terminalelor tranzistorului, diodei Zener și punții diodei.
Dacă doriți să adăugați un LED semnal la sursa de alimentare, atunci acesta poate fi inclus în circuit atât înaintea diodei zener, cât și după (de preferință). Pentru a selecta un rezistor de limitare a curentului pentru acesta, este necesar să se efectueze următorul calcul. Scădeați scăderea de tensiune de pe LED de la tensiunea secțiunii circuitului și împărțiți rezultatul la curentul nominal al sursei sale de alimentare. Un exemplu. În zona în care intenționăm să conectăm LED-ul de semnal, sunt stabilizate 12 V. Căderea de tensiune pentru LED-urile standard este de aproximativ 3 V, iar curentul de alimentare nominală este de 20 mA (0,02 A). Obținem că rezistența rezistenței de limitare a curentului este R = 450 Ohms.

Ansamblul componentelor de inspecție și alimentare

După ce ați dezvoltat placa în program, transferați-o în fibră de sticlă, etch, lipiți piesele și eliminați fluxul în exces.
După aceea, instalăm componentele radio. Merită spus aici că nu va fi de prisos să verificăm imediat performanța lor, mai ales dacă nu sunt noi. Cum și ce să verificăm?
Înfășurările transformatorului sunt verificate cu un ohmmetru. Acolo unde există mai multă rezistență, există înfășurarea primară. În continuare, trebuie să o conectați la rețea și să vă asigurați că furnizează tensiunea redusă necesară. Când o măsurați, fiți extrem de atenți. De asemenea, rețineți că tensiunea de ieșire este variabilă, de aceea modul activat este activat pe voltmetru.
Rezistențele sunt verificate cu un ohmmetru. Dioda zener ar trebui să „sune” doar într-o singură direcție. Verificăm podul diodei în conformitate cu schema. Diodele încorporate în ea trebuie să conducă curent într-o singură direcție. Pentru a verifica condensatoarele, veți avea nevoie de un dispozitiv special pentru măsurarea capacității electrice. În tranzistorul unei structuri n-p-n, curentul trebuie să curgă de la bază la emițător și la colector. În alte direcții, nu ar trebui să curgă.
Cel mai bine este să începeți asamblarea cu piese mici - rezistențe, o diodă zener, un LED. Apoi condensatoarele sunt lipite, puntea diodei.
Acordați o atenție deosebită procesului de instalare a unui tranzistor puternic. Dacă amestecați concluziile sale, schema nu va funcționa. În plus, această componentă va fi încălzită destul de puternic sub sarcină, deoarece trebuie instalată pe un calorifer.
Ultima instalare este cea mai mare parte - transformatorul. Mai departe, la concluziile înfășurării sale principale, se conectează un conector de rețea cu fir. La ieșirea sursei de alimentare sunt prevăzute și fire.
Rămâne doar să verificați amănunțit instalarea corectă a tuturor componentelor, să spălați reziduurile de flux și să porniți sursa de alimentare. Dacă totul este făcut corect, atunci LED-ul va străluci, iar la ieșire multimetrul va afișa tensiunea dorită.

Urmărește videoclipul: Tranzistorul NPN pentru începători (Mai 2024).