Alimentation bricolage
Les débutants qui commencent tout juste à apprendre l'électronique sont pressés de construire quelque chose de surnaturel, comme des microbugs pour les écoutes téléphoniques, un découpeur laser à partir d'un lecteur de DVD, etc. ... et ainsi de suite ... Mais qu'en est-il de l'assemblage d'une alimentation avec tension de sortie réglable? Une telle alimentation est un élément essentiel dans l'atelier de tout amateur d'électronique.
Par où commencer l'assemblage de l'alimentation ?
Tout d'abord, vous devez décider des caractéristiques requises que la future alimentation électrique satisfera. Les principaux paramètres de l'alimentation sont le courant maximum ( Imax), qu'il peut fournir à la charge (appareil alimenté) et à la tension de sortie ( Tu sors), qui sera à la sortie de l'alimentation. Cela vaut également la peine de décider de quelle alimentation nous avons besoin: Ajustable ou non réglementé.
Alimentation réglable - il s'agit d'une alimentation dont la tension de sortie peut être modifiée, par exemple, dans la plage de 3 à 12 volts. Si nous avons besoin de 5 volts - nous avons tourné le bouton du régulateur - nous avons obtenu 5 volts à la sortie, nous avons besoin de 3 volts - nous l'avons tourné à nouveau - nous avons obtenu 3 volts à la sortie.
Une alimentation non régulée est une alimentation à tension de sortie fixe qui ne peut pas être modifiée. Ainsi, par exemple, le bloc d'alimentation bien connu et répandu "Electronics" D2-27 n'est pas régulé et a une sortie de 12 volts de tension. En outre, les alimentations non régulées sont toutes sortes de chargeurs pour téléphones portables, adaptateurs de modem et de routeur. En règle générale, tous sont conçus pour une tension de sortie: 5, 9, 10 ou 12 volts.
Il est clair que pour un radioamateur novice, c'est l'alimentation réglable qui présente le plus d'intérêt. Ils peuvent alimenter un grand nombre d'appareils artisanaux et industriels conçus pour différentes tensions d'alimentation.
Ensuite, vous devez décider du circuit d'alimentation. Le circuit doit être simple, facile à répéter par des radioamateurs novices. Ici, il vaut mieux s'attarder sur le circuit avec un transformateur de puissance classique. Pourquoi? Parce que trouver un transformateur adapté est assez facile à la fois sur les marchés de la radio et dans l'électronique grand public. La fabrication d'une alimentation à découpage est plus difficile. Pour une alimentation à découpage, il est nécessaire de fabriquer de nombreuses pièces de bobinage, comme un transformateur haute fréquence, des selfs de filtrage, etc. De plus, les alimentations à découpage contiennent plus de composants électroniques que les alimentations conventionnelles avec un transformateur de puissance.
Ainsi, le schéma de l'alimentation réglable proposée pour la répétition est montré dans l'image (cliquez pour agrandir).
Paramètres d'alimentation :
Tension de sortie ( Tu sors) - de 3,3 ... 9 V;
Courant de charge maximal ( Imax) - 0,5 A ;
L'amplitude maximale des ondulations de tension de sortie est de 30 mV ;
Protection contre les surintensités;
Protection contre l'apparition de surtensions en sortie ;
Haute efficacité.
Il est possible de modifier l'alimentation afin d'augmenter la tension de sortie.
Le schéma électrique de l'alimentation se compose de trois parties : un transformateur, un redresseur et un stabilisateur.
Transformateur. Le transformateur T1 abaisse la tension secteur alternative (220-250 volts), qui est fournie à l'enroulement primaire du transformateur (I), à une tension de 12-20 volts, qui est retirée de l'enroulement secondaire du transformateur (II) . De plus, en combinaison, le transformateur sert d'isolation galvanique entre le secteur et l'appareil alimenté. C'est une caractéristique très importante. Si soudainement le transformateur tombe en panne pour une raison quelconque (surtension, etc.), la tension du secteur ne pourra pas atteindre l'enroulement secondaire et, par conséquent, l'appareil alimenté. Comme vous le savez, les enroulements primaire et secondaire du transformateur sont isolés de manière fiable les uns des autres. Cette circonstance réduit le risque de choc électrique.
Redresseur. À partir de l'enroulement secondaire du transformateur de puissance T1, une tension alternative réduite de 12 à 20 volts est fournie au redresseur. C'est déjà un classique. Le redresseur est constitué d'un pont de diodes VD1, qui redresse la tension alternative de l'enroulement secondaire du transformateur (II). Pour lisser les ondulations de tension, après le pont redresseur se trouve un condensateur électrolytique C3 d'une capacité de 2200 microfarads.
Stabilisateur de commutation réglable.
Le circuit du régulateur à découpage est assemblé sur une puce de convertisseur DC / DC assez connue et abordable - MC34063.
Pour être clair. Le MC34063 est un contrôleur PWM dédié conçu pour commuter les convertisseurs DC/DC. Cette puce est au cœur du régulateur à découpage réglable qui est utilisé dans cette alimentation.
Le MC34063 est équipé d'une unité de protection contre les surcharges et les courts-circuits dans le circuit de charge. Le transistor de sortie intégré au microcircuit est capable de fournir jusqu'à 1,5 ampères de courant à la charge. Basé sur une puce MC34063 spécialisée, vous pouvez assembler les deux step-up ( intensifier), et en baissant ( dégressif) Convertisseurs DC/DC. Il est également possible de construire des stabilisateurs d'impulsions réglables.
Caractéristiques des stabilisateurs d'impulsion.
Soit dit en passant, les régulateurs à découpage ont une efficacité supérieure à celle des stabilisateurs basés sur les microcircuits de la série KR142EN ( Krenki), LM78xx, LM317, etc. Et si les alimentations à base de ces microcircuits sont très faciles à monter, elles sont moins économiques et nécessitent l'installation d'un radiateur de refroidissement.
Le MC34063 ne nécessite pas de dissipateur thermique. Il convient de noter que ce microcircuit se trouve souvent dans des appareils fonctionnant de manière autonome ou utilisant une alimentation de secours. L'utilisation d'un régulateur à découpage augmente l'efficacité de l'appareil et, par conséquent, réduit la consommation d'énergie de la batterie ou de la batterie. De ce fait, le temps de fonctionnement autonome de l'appareil à partir d'une source d'alimentation de secours est augmenté.
Je pense maintenant qu'il est clair ce qu'est un bon stabilisateur d'impulsions.
Détails et composants électroniques.
Maintenant, parlons un peu des détails qui seront nécessaires pour assembler l'alimentation.
Transformateurs de puissance TS-10-3M1 et TP114-163M
Un transformateur TS-10-3M1 avec une tension de sortie d'environ 15 volts convient également. Dans les magasins de pièces radio et les marchés radio, vous pouvez trouver un transformateur approprié, tant qu'il répond aux paramètres spécifiés.
Puce MC34063 . Le MC34063 est disponible en boîtiers à montage traversant conventionnel DIP-8 (PDIP-8) et à montage en surface SO-8 (SOIC-8). Naturellement, dans le boîtier SOIC-8, le microcircuit est plus petit et la distance entre les broches est d'environ 1,27 mm. Par conséquent, il est plus difficile de fabriquer une carte de circuit imprimé pour un microcircuit dans un boîtier SOIC-8, en particulier pour ceux qui n'ont que récemment commencé à maîtriser la technologie de fabrication des cartes de circuit imprimé. Par conséquent, il est préférable de prendre la puce MC34063 dans un boîtier DIP, qui est de plus grande taille, et la distance entre les broches dans un tel boîtier est de 2,5 mm. Il sera plus facile de fabriquer une carte de circuit imprimé pour le boîtier DIP-8.
Étranglements. Les selfs L1 et L2 peuvent être réalisées indépendamment. Cela nécessitera deux noyaux magnétiques annulaires en ferrite 2000HM, taille K17,5 x 8,2 x 5 mm. La taille standard signifie : 17,5 mm. - diamètre extérieur de l'anneau ; 8,2 mm. - diamètre intérieur; et 5 millimètres. est la hauteur du circuit magnétique annulaire. Pour enrouler l'inducteur, vous avez besoin d'un fil PEV-2 d'une section de 0,56 mm. 40 tours d'un tel fil doivent être enroulés sur chaque anneau. Les spires du fil doivent être uniformément réparties sur l'anneau de ferrite. Avant le bobinage, les anneaux de ferrite doivent être enveloppés d'un tissu verni. S'il n'y a pas de tissu verni à portée de main, vous pouvez envelopper l'anneau avec du ruban adhésif en trois couches. Il convient de rappeler que les anneaux de ferrite peuvent déjà être peints - recouverts d'une couche de peinture. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire d'envelopper les anneaux avec du tissu verni.
En plus des étranglements faits maison, vous pouvez également utiliser des étranglements prêts à l'emploi. Dans ce cas, le processus d'assemblage de l'alimentation s'accélérera. Par exemple, comme selfs L1, L2, vous pouvez utiliser ces inductances montées en surface (SMD - starter).
Comme vous pouvez le voir, sur le dessus de leur boîtier, la valeur d'inductance est indiquée - 331, ce qui signifie 330 microhenry (330 μH). De plus, comme L1, L2, des selfs prêtes à l'emploi avec des sorties radiales pour un montage conventionnel dans des trous conviennent. Ils ressemblent à ça.
La valeur de l'inductance y est indiquée soit par un code couleur, soit par un code numérique. Pour l'alimentation, les inductances notées 331 (soit 330 uH) conviennent. Compte tenu de la tolérance de ± 20% autorisée pour les éléments d'équipement électroménager, des inductances d'inductance de 264 à 396 μH conviennent également. Tout inducteur ou inductance est conçu pour un certain courant continu. En règle générale, sa valeur maximale ( CID max) est indiqué dans la fiche technique de l'accélérateur lui-même. Mais cette valeur n'est pas indiquée sur le corps lui-même. Dans ce cas, il est possible de déterminer grossièrement la valeur du courant maximal admissible à travers l'inducteur en fonction de la section du fil avec lequel il est enroulé. Comme déjà mentionné, pour la fabrication indépendante des selfs L1, L2, un fil d'une section de 0,56 mm est nécessaire.
Starter L3 fait maison. Pour sa fabrication, un circuit magnétique en ferrite est nécessaire. 400HH ou 600HH 10 mm de diamètre. Vous pouvez trouver cela dans les radios vintage. Là, il est utilisé comme antenne magnétique. Du circuit magnétique, vous devez casser un morceau de 11 mm de long. C'est assez facile à faire, la ferrite se brise facilement. Vous pouvez simplement serrer fermement le segment requis avec une pince et casser le circuit magnétique en excès. Vous pouvez également serrer le circuit magnétique dans un étau, puis frapper brusquement le circuit magnétique. Si la première fois, il n'est pas possible de couper soigneusement le circuit magnétique, vous pouvez répéter l'opération.
Ensuite, la pièce résultante du circuit magnétique doit être enveloppée d'une couche de ruban de papier ou de tissu verni. Ensuite, nous enroulons 6 tours du fil PEV-2 plié en deux avec une section de 0,56 mm sur le circuit magnétique. Afin d'empêcher le fil de se dérouler, nous l'enveloppons avec du ruban adhésif. Ces conclusions des fils, à partir desquelles l'enroulement de l'inducteur a commencé, sont ensuite soudées dans le circuit à l'endroit où les points sont représentés sur l'image L3. Ces points indiquent le début de l'enroulement des bobines avec du fil.
Ajouts.
Selon les besoins, certaines modifications peuvent être apportées au design.
Par exemple, au lieu d'une diode zener VD3 de type 1N5348 (tension de stabilisation - 11 volts), une diode de protection - un suppresseur peut être installé dans le circuit 1.5KE10CA.
Un suppresseur est une diode de protection puissante, dont la fonction est similaire à celle d'une diode Zener, cependant, son rôle principal dans les circuits électroniques est protecteur. Le but du suppresseur est de supprimer le bruit impulsionnel à haute tension. Le suppresseur a une vitesse élevée et est capable d'éteindre des impulsions puissantes.
Contrairement à la diode Zener 1N5348, le suppresseur 1.5KE10CA a une vitesse de réponse élevée, ce qui affectera sans aucun doute les performances de la protection.
Dans la littérature technique et dans l'environnement de communication des radioamateurs, un suppresseur peut être appelé différemment: une diode de protection, une diode zener limitante, une diode TVS, un limiteur de tension, une diode limitante. Les suppresseurs se trouvent souvent dans les alimentations à découpage - ils servent alors de protection contre les surtensions pour le circuit alimenté en cas de dysfonctionnement de l'alimentation à découpage.
Vous pouvez en savoir plus sur le but et les paramètres des diodes de protection à partir de l'article sur le suppresseur.
Suppresseur 1,5KE10 C A a une lettre DE dans le nom et est bidirectionnel - la polarité de son installation dans le circuit n'a pas d'importance.
S'il est nécessaire d'avoir une alimentation avec une tension de sortie fixe, la résistance variable R2 n'est pas installée, mais remplacée par un cavalier. La tension de sortie souhaitée est sélectionnée à l'aide d'une résistance constante R3. Sa résistance est calculée par la formule :
U out \u003d 1,25 * (1 + R4 / R3)
Après transformations, on obtient une formule plus pratique pour les calculs :
R3 \u003d (1,25 * R4) / (U out - 1,25)
Si vous utilisez cette formule, alors pour U out \u003d 12 volts, vous avez besoin d'une résistance R3 avec une résistance d'environ 0,42 kOhm (420 Ohm). Lors du calcul, la valeur de R4 est prise en kiloohms (3,6 kOhm). Le résultat pour la résistance R3 est également obtenu en kilo-ohms.
Pour un réglage plus précis de la tension de sortie U out, au lieu de R2, vous pouvez installer une résistance d'accord et régler la tension requise avec plus de précision à l'aide du voltmètre.
Dans ce cas, il convient de noter qu'une diode zener ou un suppresseur doit être installé avec une tension de stabilisation de 1 ... 2 volts de plus que la tension de sortie calculée ( Tu sors) source de courant. Ainsi, pour une alimentation avec une tension de sortie maximale égale à, par exemple, 5 volts, un suppresseur de 1,5 KE doit être installé 6V8 CA ou similaire.
Fabrication de PCB.
La carte de circuit imprimé pour l'alimentation peut être réalisée de plusieurs façons. Deux méthodes de fabrication de circuits imprimés à domicile ont déjà été décrites sur les pages du site.
Le moyen le plus rapide et le plus confortable consiste à créer un circuit imprimé à l'aide d'un marqueur de circuit imprimé. Marqueur appliqué Edding 792. Il s'est montré du meilleur côté. Soit dit en passant, le sceau de cette alimentation est fabriqué avec uniquement ce marqueur.
La deuxième méthode convient à ceux qui ont beaucoup de patience et une main ferme en réserve. Il s'agit d'une technologie permettant de fabriquer une carte de circuit imprimé avec un crayon correcteur. Cette technologie assez simple et abordable sera utile pour ceux qui n'ont pas pu trouver de marqueur pour les cartes de circuits imprimés, mais ne savent pas comment fabriquer des cartes avec une LUT ou n'ont pas d'imprimante appropriée.
La troisième méthode est similaire à la seconde, sauf qu'elle utilise du zaponlak - Comment fabriquer une carte de circuit imprimé avec du zaponlak ?
En général, il y a beaucoup de choix.
Configuration et test de l'alimentation.
Pour vérifier les performances de l'alimentation, vous devez bien sûr d'abord l'allumer. S'il n'y a pas d'étincelles, de fumée et de bruits (c'est bien réel), le bloc d'alimentation est plus susceptible de fonctionner. Au début, gardez une certaine distance avec lui. Si vous avez fait une erreur lors de l'installation de condensateurs électrolytiques ou si vous les réglez sur une tension de fonctionnement inférieure, ils peuvent alors «éclater» - exploser. Cela s'accompagne d'éclaboussures d'électrolyte dans toutes les directions à travers la soupape de protection sur le boîtier. Alors prenez votre temps. Vous pouvez en savoir plus sur les condensateurs électrolytiques. Ne soyez pas paresseux pour le lire - il vous sera utile plus d'une fois.
Attention! Pendant le fonctionnement, le transformateur de puissance doit être sous haute tension ! N'y mettez pas les doigts ! Ne pas oublier les règles de sécurité. Si vous devez changer quelque chose dans le circuit, débranchez d'abord complètement l'alimentation du secteur, puis faites-le. Pas d'autre moyen - soyez prudent!
Vers la fin de toute cette histoire, je veux montrer une alimentation électrique finie que j'ai fabriquée moi-même.
Oui, il n'a toujours pas de boîtier, de voltmètre et d'autres "petits pains" qui facilitent le travail avec un tel appareil. Mais, malgré cela, cela fonctionne et a déjà réussi à brûler une superbe LED clignotante tricolore à cause de son propriétaire stupide, qui aime tourner le régulateur de tension de manière imprudente. Je vous souhaite, radioamateurs novices, d'assembler quelque chose de similaire!