DIY-Netzteil
Diese Anfänger, die gerade anfangen, Elektronik zu lernen, haben es eilig, etwas Übernatürliches zu bauen, wie Mikrowanzen zum Abhören, einen Laserschneider von einem DVD-Laufwerk und so weiter ... und so weiter ... Aber was ist mit dem Zusammenbau eines Netzteils mit einstellbarer Ausgangsspannung? Ein solches Netzteil darf in der Werkstatt eines jeden Elektronikliebhabers nicht fehlen.
Wo fange ich an, das Netzteil zusammenzubauen?
Zuerst müssen Sie sich für die erforderlichen Eigenschaften entscheiden, die das zukünftige Netzteil erfüllen wird. Die Hauptparameter der Stromversorgung sind der maximale Strom ( Imax), die es an die Last (betriebenes Gerät) und die Ausgangsspannung ( U aus), die am Ausgang des Netzteils liegen. Es lohnt sich auch zu entscheiden, welches Netzteil wir benötigen: einstellbar oder ungeregelt.
Einstellbare Stromversorgung - Dies ist ein Netzteil, dessen Ausgangsspannung beispielsweise im Bereich von 3 bis 12 Volt verändert werden kann. Wenn wir 5 Volt brauchen - wir haben den Knopf des Reglers gedreht - haben wir 5 Volt am Ausgang, wir brauchen 3 Volt - wir haben es wieder gedreht - wir haben 3 Volt am Ausgang.
Ein ungeregeltes Netzteil ist ein Netzteil mit fester Ausgangsspannung, das nicht geändert werden kann. So ist beispielsweise das bekannte und weit verbreitete Netzteil „Elektronik“ D2-27 ungeregelt und hat eine Ausgangsspannung von 12 Volt. Auch ungeregelte Netzteile sind alle Arten von Ladegeräten für Handys, Modem- und Routeradapter. Alle sind in der Regel für eine Ausgangsspannung ausgelegt: 5, 9, 10 oder 12 Volt.
Es ist klar, dass für einen unerfahrenen Funkamateur die einstellbare Stromversorgung von größtem Interesse ist. Sie können eine große Anzahl von selbstgebauten und industriellen Geräten mit Strom versorgen, die für unterschiedliche Versorgungsspannungen ausgelegt sind.
Als nächstes müssen Sie sich für den Stromversorgungskreis entscheiden. Die Schaltung sollte einfach und von unerfahrenen Funkamateuren leicht zu wiederholen sein. Hier ist es besser, auf die Schaltung mit einem herkömmlichen Leistungstransformator einzugehen. Wieso den? Denn einen passenden Transformator zu finden, ist sowohl in Radiomärkten als auch in der alten Unterhaltungselektronik einfach genug. Ein Schaltnetzteil herzustellen ist schwieriger. Für ein Schaltnetzteil müssen viele Wicklungsteile hergestellt werden, wie z. B. ein Hochfrequenztransformator, Filterdrosseln usw. Außerdem enthalten Schaltnetzteile mehr elektronische Komponenten als herkömmliche Netzteile mit Leistungstransformator.
Das zur Wiederholung vorgeschlagene Schema des einstellbaren Netzteils ist im Bild dargestellt (zum Vergrößern anklicken).
Parameter der Stromversorgung:
Ausgangsspannung ( U aus) - von 3,3 ... 9 V;
Maximaler Laststrom ( Imax) - 0,5 A;
Die maximale Amplitude der Welligkeit der Ausgangsspannung beträgt 30 mV;
Überstromschutz;
Schutz gegen das Auftreten von Überspannung am Ausgang;
Hohe Effizienz.
Es ist möglich, die Stromversorgung zu modifizieren, um die Ausgangsspannung zu erhöhen.
Der Schaltplan des Netzteils besteht aus drei Teilen: einem Transformator, einem Gleichrichter und einem Stabilisator.
Transformator. Transformator T1 senkt die Netzwechselspannung (220-250 Volt), die der Primärwicklung des Transformators (I) zugeführt wird, auf eine Spannung von 12-20 Volt, die von der Sekundärwicklung des Transformators (II) abgenommen wird. . In Kombination dient der Transformator auch als galvanische Trennung zwischen dem Netz und dem versorgten Gerät. Dies ist eine sehr wichtige Funktion. Wenn der Transformator aus irgendeinem Grund plötzlich ausfällt (Stromstoß usw.), kann die Netzspannung nicht zur Sekundärwicklung und damit zum angetriebenen Gerät gelangen. Wie Sie wissen, sind die Primär- und Sekundärwicklungen des Transformators zuverlässig voneinander getrennt. Dieser Umstand verringert das Risiko eines Stromschlags.
Gleichrichter. Von der Sekundärwicklung des Leistungstransformators T1 wird dem Gleichrichter eine reduzierte Wechselspannung von 12-20 Volt zugeführt. Es ist schon ein Klassiker. Der Gleichrichter besteht aus einer Diodenbrücke VD1, die die Wechselspannung aus der Sekundärwicklung des Transformators (II) gleichrichtet. Um Spannungswelligkeiten auszugleichen, befindet sich nach der Gleichrichterbrücke ein Elektrolytkondensator C3 mit einer Kapazität von 2200 Mikrofarad.
Einstellbarer Schaltstabilisator.
Die Schaltreglerschaltung ist auf einem ziemlich bekannten und erschwinglichen DC / DC-Wandlerchip aufgebaut - MC34063.
Deutlich sein. Der MC34063 ist ein dedizierter PWM-Controller zum Schalten von DC/DC-Wandlern. Dieser Chip ist der Kern des einstellbaren Schaltreglers, der in diesem Netzteil verwendet wird.
Der MC34063 ist mit einem Überlast- und Kurzschlussschutz im Lastkreis ausgestattet. Der in die Mikroschaltung eingebaute Ausgangstransistor kann bis zu 1,5 Ampere Strom an die Last liefern. Basierend auf einem spezialisierten MC34063-Chip können Sie sowohl Step-Up ( aufsteigen) und Absenken ( Absteigen) DC/DC-Wandler. Es ist auch möglich einstellbare Pulsstabilisatoren zu bauen.
Merkmale von Impulsstabilisatoren.
Übrigens haben Schaltregler einen höheren Wirkungsgrad im Vergleich zu Stabilisatoren, die auf Mikroschaltungen der KR142EN-Serie basieren ( Krenki), LM78xx, LM317 usw. Und obwohl Netzteile, die auf diesen Mikroschaltungen basieren, sehr einfach zu montieren sind, sind sie weniger wirtschaftlich und erfordern die Installation eines Kühlkörpers.
Der MC34063 benötigt keinen Kühlkörper. Es ist erwähnenswert, dass diese Mikroschaltung häufig in Geräten zu finden ist, die autonom arbeiten oder Notstrom verwenden. Die Verwendung eines Schaltreglers erhöht die Effizienz des Geräts und reduziert folglich den Stromverbrauch von der Batterie oder Batterie. Dadurch wird die autonome Betriebszeit des Geräts von einer Notstromquelle erhöht.
Ich denke, jetzt ist klar, was ein guter Pulsstabilisator ist.
Details und elektronische Komponenten.
Nun ein wenig zu den Details, die zum Zusammenbau des Netzteils erforderlich sind.
Leistungstransformatoren TS-10-3M1 und TP114-163M
Auch ein Trafo TS-10-3M1 mit einer Ausgangsspannung von etwa 15 Volt ist geeignet. In Radioteilegeschäften und Radiomärkten finden Sie einen geeigneten Transformator, sofern er die angegebenen Parameter erfüllt.
Chip MC34063 . Der MC34063 ist in DIP-8 (PDIP-8) Gehäusen für herkömmliche Durchsteckmontage und SO-8 (SOIC-8) Gehäuse für Oberflächenmontage erhältlich. Natürlich ist die Mikroschaltung im SOIC-8-Gehäuse kleiner und der Abstand zwischen den Stiften beträgt etwa 1,27 mm. Daher ist es schwieriger, eine Leiterplatte für eine Mikroschaltung in einem SOIC-8-Gehäuse herzustellen, insbesondere für diejenigen, die erst kürzlich begonnen haben, die Technologie der Herstellung von Leiterplatten zu beherrschen. Daher ist es besser, den MC34063-Chip in einem DIP-Gehäuse zu verwenden, das größer ist, und der Abstand zwischen den Stiften in einem solchen Gehäuse beträgt 2,5 mm. Es wird einfacher sein, eine Leiterplatte für das DIP-8-Gehäuse herzustellen.
Drosseln. Die Drosseln L1 und L2 können unabhängig hergestellt werden. Dazu werden zwei Ringmagnetkerne aus 2000HM Ferrit, Größe K17,5 x 8,2 x 5 mm benötigt. Die Standardgröße steht für: 17,5 mm. - Außendurchmesser des Rings; 8,2 mm. - Innendurchmesser; und 5mm. ist die Höhe des Ringmagnetkreises. Zum Wickeln des Induktors benötigen Sie einen PEV-2-Draht mit einem Querschnitt von 0,56 mm. Auf jeden Ring müssen 40 Windungen eines solchen Drahtes gewickelt werden. Die Windungen des Drahtes sollten gleichmäßig über den Ferritring verteilt sein. Ferritringe müssen vor dem Wickeln mit Lacktuch umwickelt werden. Wenn kein lackiertes Tuch zur Hand ist, können Sie den Ring in drei Schichten mit Klebeband umwickeln. Es sei daran erinnert, dass Ferritringe bereits lackiert werden können - mit einer Farbschicht bedeckt. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, die Ringe mit lackiertem Tuch zu umwickeln.
Neben selbstgemachten Drosseln können Sie auch fertige verwenden. In diesem Fall beschleunigt sich die Montage des Netzteils. Beispielsweise als Drosseln L1, L2 können Sie diese SMD-Induktivitäten (SMD - Drossel) verwenden.
Wie Sie sehen können, ist auf der Oberseite ihres Gehäuses der Induktivitätswert angegeben - 331, was für 330 Mikrohenry (330 μH) steht. Als L1, L2 eignen sich auch fertig konfektionierte Drosseln mit radialen Anschlüssen zur konventionellen Montage in Bohrungen. Sie sehen so aus.
Der Induktivitätswert auf ihnen ist entweder mit einem Farbcode oder einem numerischen Code gekennzeichnet. Für die Stromversorgung sind Induktivitäten mit der Kennzeichnung 331 (also 330 uH) geeignet. Aufgrund der Toleranz von ± 20 %, die für Elemente elektrischer Haushaltsgeräte zulässig ist, sind auch Drosseln mit einer Induktivität von 264 - 396 μH geeignet. Jede Induktivität oder Induktivität ist für einen bestimmten Gleichstrom ausgelegt. In der Regel ist sein Maximalwert ( IDC max) ist im Datenblatt für die Drossel selbst angegeben. Dieser Wert ist jedoch nicht auf dem Körper selbst angegeben. In diesem Fall ist es möglich, den Wert des maximal zulässigen Stroms durch den Induktor entsprechend dem Querschnitt des Drahts, mit dem er gewickelt ist, grob zu bestimmen. Wie bereits erwähnt, wird für die eigenständige Herstellung der Drosseln L1, L2 ein Draht mit einem Querschnitt von 0,56 mm benötigt.
Choke L3 hausgemacht. Für seine Herstellung ist ein Ferrit-Magnetkreis erforderlich. 400HH oder 600HH 10mm Durchmesser. Sie finden dies in alten Radios. Dort wird es als magnetische Antenne verwendet. Vom Magnetkreis müssen Sie ein 11 mm langes Stück abbrechen. Das ist einfach genug, Ferrit bricht leicht. Sie können das benötigte Segment einfach mit einer Zange festklemmen und den überschüssigen Magnetkreis abbrechen. Sie können den Magnetkreis auch in einen Schraubstock einspannen und dann kräftig auf den Magnetkreis schlagen. Wenn es beim ersten Mal nicht möglich ist, den Magnetkreis vorsichtig zu unterbrechen, können Sie den Vorgang wiederholen.
Dann muss das resultierende Stück des Magnetkreises mit einer Schicht Papierband oder lackiertem Stoff umwickelt werden. Als nächstes wickeln wir 6 Windungen des halb gefalteten PEV-2-Drahtes mit einem Querschnitt von 0,56 mm auf den Magnetkreis. Um zu verhindern, dass sich der Draht abwickelt, wickeln wir ihn oben mit Klebeband ein. An der Stelle, an der die Punkte im Bild L3 dargestellt sind, werden anschließend diejenigen Drahtzuleitungen in die Schaltung eingelötet, von denen aus die Wicklung der Induktivität begann. Diese Punkte zeigen den Beginn der Wicklung der Spulen mit Draht an.
Ergänzungen.
Je nach Bedarf können bestimmte Änderungen am Design vorgenommen werden.
Anstelle einer VD3-Zenerdiode vom Typ 1N5348 (Stabilisierungsspannung - 11 Volt) kann beispielsweise eine Schutzdiode in den Stromkreis eingebaut werden - ein Unterdrücker 1.5KE10CA.
Ein Suppressor ist eine leistungsstarke Schutzdiode, die in ihrer Funktion einer Zenerdiode ähnelt, jedoch ist ihre Hauptaufgabe in elektronischen Schaltungen eine Schutzdiode. Der Zweck des Entstörers besteht darin, Hochspannungsimpulsrauschen zu unterdrücken. Der Suppressor hat eine hohe Geschwindigkeit und ist in der Lage, starke Impulse zu löschen.
Im Gegensatz zur Zenerdiode 1N5348 hat der Entstörer 1.5KE10CA eine hohe Ansprechgeschwindigkeit, was zweifellos die Leistung des Schutzes beeinträchtigt.
In der Fachliteratur und im Kommunikationsumfeld von Funkamateuren kann ein Suppressor unterschiedlich bezeichnet werden: eine Schutzdiode, eine begrenzende Zenerdiode, eine TVS-Diode, ein Spannungsbegrenzer, eine begrenzende Diode. Entstörgeräte sind häufig in Schaltnetzteilen zu finden – dort dienen sie als Überspannungsschutz für den versorgten Stromkreis bei Störungen des Schaltnetzteils.
Über den Zweck und die Parameter von Schutzdioden erfahren Sie im Artikel über den Entstörer.
Schalldämpfer 1,5KE10 C A hat einen Buchstaben AUS im Namen und ist bidirektional - die Polarität seiner Installation in der Schaltung spielt keine Rolle.
Wenn ein Netzteil mit fester Ausgangsspannung benötigt wird, wird der variable Widerstand R2 nicht installiert, sondern durch eine Drahtbrücke ersetzt. Die gewünschte Ausgangsspannung wird mit einem konstanten Widerstand R3 ausgewählt. Sein Widerstand wird nach folgender Formel berechnet:
U aus \u003d 1,25 * (1 + R4 / R3)
Nach Transformationen wird eine Formel erhalten, die für Berechnungen bequemer ist:
R3 \u003d (1,25 * R4) / (U aus - 1,25)
Wenn Sie diese Formel verwenden, benötigen Sie für U out \u003d 12 Volt einen Widerstand R3 mit einem Widerstandswert von etwa 0,42 kOhm (420 Ohm). Bei der Berechnung wird der Wert von R4 in Kiloohm (3,6 kOhm) genommen. Das Ergebnis für den Widerstand R3 erhält man ebenfalls in Kilo-Ohm.
Zur genaueren Einstellung der Ausgangsspannung U out können Sie statt R2 einen Abstimmwiderstand einbauen und mit dem Voltmeter die gewünschte Spannung genauer einstellen.
In diesem Fall ist zu beachten, dass eine Zenerdiode oder ein Suppressor mit einer Stabilisierungsspannung von 1 ... 2 Volt über der berechneten Ausgangsspannung ( U aus) Energieversorgung. Für eine Stromversorgung mit einer maximalen Ausgangsspannung von beispielsweise 5 Volt sollte daher ein 1,5-KE-Entstörer installiert werden 6V8 CA oder ähnliches.
Leiterplattenherstellung.
Die Leiterplatte für die Stromversorgung kann auf viele Arten hergestellt werden. Auf den Seiten der Website wurden bereits zwei Methoden zur Herstellung von Leiterplatten zu Hause beschrieben.
Der schnellste und bequemste Weg ist die Herstellung einer Leiterplatte mit einem Leiterplattenmarkierer. Markierung angewendet Edding 792. Er zeigte sich von der besten Seite. Das Signet für dieses Netzteil wird übrigens aus genau diesem Marker gefertigt.
Die zweite Methode eignet sich für diejenigen, die viel Geduld und eine ruhige Hand in Reserve haben. Dies ist eine Technologie zur Herstellung einer Leiterplatte mit einem Korrekturstift. Diese ziemlich einfache und erschwingliche Technologie wird für diejenigen nützlich sein, die keinen Marker für Leiterplatten finden konnten, aber nicht wissen, wie man Platinen mit einer LUT herstellt, oder keinen geeigneten Drucker haben.
Die dritte Methode ähnelt der zweiten, nur dass sie Zaponlak verwendet - Wie erstelle ich eine Leiterplatte mit Zaponlak?
Im Allgemeinen gibt es eine große Auswahl.
Einrichten und Testen der Stromversorgung.
Um die Leistung des Netzteils zu überprüfen, müssen Sie es natürlich zuerst einschalten. Wenn es keine Funken, Rauch und Knall gibt (das ist ziemlich real), dann funktioniert das Netzteil eher. Halten Sie zunächst etwas Abstand zu ihm. Wenn Sie beim Einbau von Elektrolytkondensatoren einen Fehler gemacht oder auf eine niedrigere Betriebsspannung eingestellt haben, können sie „platzen“ - explodieren. Dazu spritzt Elektrolyt in alle Richtungen durch das Schutzventil am Gehäuse. Nehmen Sie sich also Zeit. Sie können mehr über Elektrolytkondensatoren lesen. Seien Sie nicht faul, es zu lesen - es wird sich mehr als einmal als nützlich erweisen.
Aufmerksamkeit! Während des Betriebs muss der Netztransformator unter Hochspannung stehen! Nicht die Finger hineinstecken! Vergessen Sie nicht die Sicherheitsvorschriften. Wenn Sie etwas an der Schaltung ändern müssen, trennen Sie zuerst das Netzteil vollständig vom Netz und führen Sie es dann aus. Nicht anders - Vorsicht!
Gegen Ende dieser ganzen Geschichte möchte ich ein fertiges Netzteil zeigen, das ich selbst hergestellt habe.
Ja, er hat immer noch keinen Koffer, kein Voltmeter und andere "Brötchen", die das Arbeiten mit einem solchen Gerät erleichtern. Aber trotzdem funktioniert es und hat es schon geschafft, wegen seines dummen Besitzers, der gerne leichtsinnig am Spannungsregler dreht, eine tolle dreifarbige Blink-LED zu verbrennen. Ich wünsche Ihnen, unerfahrenen Funkamateuren, dass Sie etwas Ähnliches zusammenbauen!