Направи си сам захранване
Тези начинаещи, които току-що започват да учат електроника, бързат да изградят нещо свръхестествено, като микробъгове за подслушване, лазерен нож от DVD устройство и така нататък ... и така нататък ... Но какво ще кажете за сглобяването на захранване с регулируемо изходно напрежение? Такова захранване е незаменим артикул в работилницата на всеки любител на електрониката.
Откъде да започна сглобяването на захранването?
Първо, трябва да вземете решение за необходимите характеристики, които бъдещото захранване ще задоволи. Основните параметри на захранването са максималният ток ( Imax), което може да даде на товара (захранвано устройство) и изходното напрежение ( U out), който ще бъде на изхода на захранването. Също така си струва да решим от кое захранване се нуждаем: регулируемаили нерегламентиран.
Регулируемо захранване - това е захранване, чието изходно напрежение може да се променя, например, в диапазона от 3 до 12 волта. Ако имаме нужда от 5 волта - завъртяхме копчето на регулатора - получихме 5 волта на изхода, имаме нужда от 3 волта - завъртяхме го отново - получихме 3 волта на изхода.
Нерегулираното захранване е захранване с фиксирано изходно напрежение, което не може да се променя. Така например добре познатият и широко разпространен захранващ блок "Електроника" D2-27 е нерегулиран и има изход от 12 волта напрежение. Освен това нерегулираните захранвания са всички видове зарядни устройства за мобилни телефони, адаптери за модеми и рутери. Всички те, като правило, са проектирани за едно изходно напрежение: 5, 9, 10 или 12 волта.
Ясно е, че за начинаещ радиолюбител най-голям интерес представлява регулируемото захранване. Те могат да захранват огромен брой както домашни, така и индустриални устройства, предназначени за различни захранващи напрежения.
След това трябва да вземете решение за веригата на захранване. Веригата трябва да е проста, лесна за повторение от начинаещи радиолюбители. Тук е по-добре да се спрем на веригата с конвенционален силов трансформатор. Защо? Тъй като намирането на подходящ трансформатор е достатъчно лесно както на радио пазарите, така и на старата битова електроника. Направата на импулсно захранване е по-трудна. За импулсно захранване е необходимо да се произвеждат много части за намотка, като високочестотен трансформатор, филтърни дросели и т.н. Освен това импулсните захранващи устройства съдържат повече електронни компоненти, отколкото конвенционалните захранващи устройства със захранващ трансформатор.
И така, схемата на регулируемото захранване, предложена за повторение, е показана на снимката (щракнете за уголемяване).
Параметри на захранването:
Изходно напрежение ( U out) - от 3,3 ... 9 V;
Максимален ток на натоварване ( Imax) - 0,5 A;
Максималната амплитуда на пулсациите на изходното напрежение е 30 mV;
Защита от свръхток;
Защита срещу поява на пренапрежение на изхода;
Висока ефективност.
Възможно е да се модифицира захранването с цел увеличаване на изходното напрежение.
Схемата на захранването се състои от три части: трансформатор, токоизправител и стабилизатор.
Трансформатор. Трансформатор T1 понижава променливото мрежово напрежение (220-250 волта), което се подава към първичната намотка на трансформатора (I), до напрежение от 12-20 волта, което се отстранява от вторичната намотка на трансформатора (II) . Също така в комбинация трансформаторът служи като галванична изолация между мрежата и захранваното устройство. Това е много важна характеристика. Ако внезапно трансформаторът се повреди по някаква причина (пренапрежение на захранването и т.н.), тогава мрежовото напрежение няма да може да стигне до вторичната намотка и следователно до захранваното устройство. Както знаете, първичната и вторичната намотка на трансформатора са надеждно изолирани една от друга. Това обстоятелство намалява риска от токов удар.
Токоизправител. От вторичната намотка на силовия трансформатор Т1 към токоизправителя се подава намалено променливо напрежение от 12-20 волта. Това вече е класика. Токоизправителят се състои от диоден мост VD1, който коригира променливото напрежение от вторичната намотка на трансформатора (II). За да се изгладят вълните на напрежението, след токоизправителния мост има електролитен кондензатор C3 с капацитет 2200 микрофарада.
Регулируем превключващ стабилизатор.
Веригата на превключващия регулатор е сглобена на доста добре познат и достъпен DC / DC преобразувател чип - MC34063.
За да е ясно. MC34063 е специален PWM контролер, предназначен за превключване на DC/DC преобразуватели. Този чип е ядрото на регулируемия превключващ регулатор, който се използва в това захранване.
MC34063 е оборудван със защита от претоварване и късо съединение във веригата на натоварване. Изходният транзистор, вграден в микросхемата, може да достави до 1,5 ампера ток към товара. На базата на специализиран чип MC34063 можете да сглобите и двете стъпкови ( стъпка нагоре), и понижаване ( слизам) DC/DC преобразуватели. Също така е възможно да се изградят регулируеми импулсни стабилизатори.
Характеристики на импулсните стабилизатори.
Между другото, превключващите регулатори имат по-висока ефективност в сравнение със стабилизаторите, базирани на микросхеми от серия KR142EN ( Кренки), LM78xx, LM317 и др. И въпреки че захранващите устройства, базирани на тези микросхеми, са много лесни за сглобяване, те са по-малко икономични и изискват инсталиране на охлаждащ радиатор.
MC34063 не изисква радиатор. Струва си да се отбележи, че тази микросхема често може да се намери в устройства, които работят автономно или използват резервно захранване. Използването на превключващ регулатор повишава ефективността на устройството и следователно намалява консумацията на енергия от батерията или батерията. Благодарение на това се увеличава времето за автономна работа на устройството от резервен източник на захранване.
Мисля, че сега е ясно какво е добър стабилизатор на импулса.
Детайли и електронни компоненти.
Сега малко за детайлите, които ще са необходими за сглобяване на захранването.
Силови трансформатори ТС-10-3М1 и ТП114-163М
Подходящ е и трансформатор TS-10-3M1 с изходно напрежение около 15 волта. В магазините за радиочасти и радиопазарите можете да намерите подходящ трансформатор, стига да отговаря на посочените параметри.
Чип MC34063 . MC34063 се предлага в пакети DIP-8 (PDIP-8) за конвенционален монтаж през отвор и SO-8 (SOIC-8) за повърхностен монтаж. Естествено, в пакета SOIC-8 микросхемата е по-малка, а разстоянието между щифтовете е около 1,27 mm. Следователно е по-трудно да се направи печатна платка за микросхема в пакет SOIC-8, особено за тези, които едва наскоро са започнали да овладяват технологията за производство на печатни платки. Ето защо е по-добре да вземете чипа MC34063 в DIP пакет, който е по-голям по размер, а разстоянието между щифтовете в такъв пакет е 2,5 mm. Ще бъде по-лесно да направите печатна платка за пакета DIP-8.
дросели. Дроселите L1 и L2 могат да бъдат направени независимо. Това ще изисква две пръстеновидни магнитни сърцевини, изработени от 2000HM ферит, размер K17,5 x 8,2 x 5 mm. Стандартният размер означава: 17,5 мм. - външен диаметър на пръстена; 8,2 мм. - вътрешен диаметър; и 5 мм. е височината на пръстеновидната магнитна верига. За да навиете индуктора, се нуждаете от проводник PEV-2 с напречно сечение 0,56 mm. На всеки пръстен трябва да се навият 40 навивки от такъв проводник. Навивките на жицата трябва да бъдат равномерно разпределени върху феритния пръстен. Преди навиване феритните пръстени трябва да бъдат увити с лакирана кърпа. Ако нямате лакирана кърпа под ръка, тогава можете да увиете пръстена с лента на три слоя. Струва си да се помни, че феритните пръстени вече могат да бъдат боядисани - покрити със слой боя. В този случай не е необходимо да увивате пръстените с лакирана кърпа.
Освен домашни дросели можете да използвате и готови. В този случай процесът на сглобяване на захранването ще се ускори. Например като дросели L1, L2 можете да използвате тези повърхностно монтирани индуктивности (SMD - дросел).
Както можете да видите, в горната част на кутията им е посочена стойността на индуктивността - 331, което означава 330 микрохенри (330 μH). Също като L1, L2 са подходящи готови дросели с радиални изводи за конвенционален монтаж в отвори. Те изглеждат така.
Стойността на индуктивността върху тях е маркирана или с цветен код, или с цифра. За захранването са подходящи индуктивности, обозначени с 331 (т.е. 330 uH). Като се има предвид допустимото отклонение от ± 20%, което е разрешено за елементи на домакинско електрическо оборудване, подходящи са и дросели с индуктивност 264 - 396 μH. Всеки индуктор или индуктор е проектиран за определен постоянен ток. Като правило максималната му стойност ( IDC макс) е посочено в листа с данни за самия дросел. Но тази стойност не е посочена на самото тяло. В този случай е възможно приблизително да се определи стойността на максимално допустимия ток през индуктора според напречното сечение на проводника, с който е навит. Както вече споменахме, за самостоятелно производство на дросели L1, L2 е необходим проводник с напречно сечение 0,56 mm.
Дросел L3 домашен. За производството му е необходима феритна магнитна верига. 400HHили 600HH 10 mm в диаметър. Можете да намерите това в ретро радиостанции. Там се използва като магнитна антена. От магнитната верига трябва да отчупите парче с дължина 11 мм. Това е достатъчно лесно да се направи, феритът се счупва лесно. Можете просто да затегнете плътно необходимия сегмент с клещи и да прекъснете излишната магнитна верига. Можете също така да затегнете магнитната верига в менгеме и след това рязко да ударите магнитната верига. Ако за първи път не е възможно внимателно да прекъснете магнитната верига, тогава можете да повторите операцията.
След това полученото парче от магнитната верига трябва да бъде увито със слой хартиена лента или лакирана кърпа. След това навиваме 6 навивки от проводника PEV-2, сгънат наполовина с напречно сечение 0,56 mm върху магнитната верига. За да предотвратим размотаването на жицата, ние я увиваме отгоре с лента. Тези проводници, от които започва намотката на индуктора, впоследствие се запояват във веригата на мястото, където точките са показани на изображението L3. Тези точки показват началото на навиването на намотките с тел.
Допълнения.
В зависимост от нуждите могат да се направят определени промени в дизайна.
Например, вместо ценеров диод VD3 от тип 1N5348 (стабилизиращо напрежение - 11 волта), във веригата може да се монтира защитен диод - супресор 1.5KE10CA.
Супресорът е мощен защитен диод, подобен по функция на ценеров диод, но основната му роля в електронните схеми е защитна. Предназначението на супресора е да потиска високоволтовия импулсен шум. Супресорът има висока скорост и е в състояние да гаси мощни импулси.
За разлика от ценеровия диод 1N5348, супресорът 1.5KE10CA има висока скорост на реакция, което несъмнено ще повлияе на ефективността на защитата.
В техническата литература и в комуникационната среда на радиолюбителите супресорът може да се нарече по различен начин: защитен диод, ограничителен ценеров диод, TVS диод, ограничител на напрежението, ограничителен диод. Супресорите често могат да бъдат намерени в импулсни захранвания - там те служат като защита от пренапрежение на захранващата верига в случай на неизправност на импулсното захранване.
Можете да научите за предназначението и параметрите на защитните диоди от статията за супресора.
Супресор 1,5КЕ10 ° С А има писмо ОТ в името и е двупосочен - полярността на неговата инсталация във веригата няма значение.
Ако има нужда от захранване с фиксирано изходно напрежение, тогава променливият резистор R2 не се инсталира, а се заменя с жичен джъмпер. Желаното изходно напрежение се избира с помощта на постоянен резистор R3. Съпротивлението му се изчислява по формулата:
U out \u003d 1,25 * (1 + R4 / R3)
След трансформациите се получава формула, която е по-удобна за изчисления:
R3 \u003d (1,25 * R4) / (U out - 1,25)
Ако използвате тази формула, тогава за U out \u003d 12 волта се нуждаете от резистор R3 със съпротивление от около 0,42 kOhm (420 Ohm). При изчисляване стойността на R4 се приема в килооми (3,6 kOhm). Резултатът за резистора R3 също се получава в килоома.
За по-точна настройка на изходното напрежение U out, вместо R2, можете да инсталирате резистор за настройка и да зададете по-точно необходимото напрежение с помощта на волтметъра.
В този случай трябва да се отбележи, че трябва да се инсталира ценеров диод или супресор със стабилизиращо напрежение от 1 ... 2 волта повече от изчисленото изходно напрежение ( U out) захранване. Така че за захранване с максимално изходно напрежение, равно на например 5 волта, трябва да се инсталира супресор 1.5KE 6V8 CA или подобен.
Производство на печатни платки.
Печатната платка за захранването може да бъде направена по много начини. Два метода за производство на печатни платки у дома вече са описани на страниците на сайта.
Най-бързият и удобен начин е да направите печатна платка с помощта на маркер за печатна платка. Маркерът е приложен Единг 792. Той се показа от най-добрата страна. Между другото, печатът за това захранване е направен точно с този маркер.
Вторият метод е подходящ за тези, които имат много търпение и здрава ръка в резерв. Това е технология за изработка на печатна платка с корекционен молив. Тази, доста проста и достъпна технология, ще бъде полезна за тези, които не могат да намерят маркер за печатни платки, но не знаят как да правят платки с LUT или нямат подходящ принтер.
Третият метод е подобен на втория, само че използва запонлак - Как да си направим печатна платка със запонлак?
Като цяло има от какво да избирате.
Настройка и тестване на захранването.
За да проверите работата на захранването, първо трябва, разбира се, да го включите. Ако няма искри, дим и пукания (това е съвсем реално), тогава PSU е по-вероятно да работи. В началото дръжте известно разстояние от него. Ако сте направили грешка при инсталирането на електролитни кондензатори или сте ги настроили на по-ниско работно напрежение, тогава те могат да „изскочат“ - да експлодират. Това е придружено от пръскане на електролит във всички посоки през предпазния клапан на корпуса. Така че отделете време. Можете да прочетете повече за електролитните кондензатори. Не бъдете мързеливи да го прочетете - ще ви бъде полезно повече от веднъж.
внимание!По време на работа силовият трансформатор трябва да е под високо напрежение! Не пъхайте пръстите си в него! Не забравяйте за правилата за безопасност. Ако трябва да промените нещо във веригата, първо изключете напълно захранването от мрежата и след това го направете. Няма как иначе - внимавайте!
Към края на цялата тази история искам да покажа едно готово захранване, направено от мен.
Да, той все още няма калъф, волтметър и други "кифли", които улесняват работата с такова устройство. Но въпреки това работи и вече успя да изгори страхотен трицветен мигащ светодиод заради глупавия му собственик, който обича да върти безразсъдно регулатора на напрежението. Пожелавам ви, начинаещи радиолюбители, да сглобите нещо подобно!