Zasilacz do majsterkowania
Ci początkujący, którzy dopiero zaczynają uczyć się elektroniki, spieszą się, aby zbudować coś nadprzyrodzonego, jak mikropodsłuchy do podsłuchu, wycinarka laserowa z napędu DVD i tak dalej ... i tak dalej ... Ale co z montażem zasilacza z regulowanym napięciem wyjściowym? Taki zasilacz to niezbędna pozycja w warsztacie każdego miłośnika elektroniki.
Od czego zacząć montaż zasilacza?
Najpierw musisz zdecydować o wymaganych cechach, które zaspokoi przyszły zasilacz. Główne parametry zasilacza to maksymalny prąd ( Imax), które może podać do obciążenia (zasilanego urządzenia) i napięcia wyjściowego ( U na zewnątrz), który będzie na wyjściu zasilacza. Warto też zdecydować, jakiego zasilacza potrzebujemy: nastawny lub nieuregulowany.
Regulowany zasilacz - jest to zasilacz, którego napięcie wyjściowe można zmieniać na przykład w zakresie od 3 do 12 woltów. Jeśli potrzebujemy 5 woltów - przekręciliśmy pokrętło regulatora - mamy 5 woltów na wyjściu, potrzebujemy 3 woltów - przekręciliśmy je ponownie - mamy 3 wolty na wyjściu.
Nieregulowany zasilacz to zasilacz o stałym napięciu wyjściowym, którego nie można zmienić. Na przykład dobrze znany i rozpowszechniony zasilacz „Elektronika” D2-27 jest nieregulowany i ma napięcie wyjściowe 12 woltów. Ponadto nieregulowane zasilacze to wszelkiego rodzaju ładowarki do telefonów komórkowych, adaptery do modemów i routerów. Wszystkie z reguły są zaprojektowane dla jednego napięcia wyjściowego: 5, 9, 10 lub 12 woltów.
Oczywiste jest, że dla początkującego radioamatora największym zainteresowaniem cieszy się regulowany zasilacz. Mogą zasilać ogromną liczbę urządzeń zarówno domowych, jak i przemysłowych, zaprojektowanych dla różnych napięć zasilania.
Następnie musisz zdecydować o obwodzie zasilania. Obwód powinien być prosty, łatwy do powtórzenia przez początkujących radioamatorów. Tutaj lepiej jest zamieszkać w obwodzie z konwencjonalnym transformatorem mocy. Czemu? Ponieważ znalezienie odpowiedniego transformatora jest dość łatwe zarówno na rynkach radiowych, jak i w starej elektronice użytkowej. Wykonanie zasilacza impulsowego jest trudniejsze. W przypadku zasilacza impulsowego konieczne jest wykonanie wielu części uzwojenia, takich jak transformator wysokiej częstotliwości, dławiki filtrujące itp. Zasilacze impulsowe zawierają więcej elementów elektronicznych niż konwencjonalne zasilacze z transformatorem mocy.
Tak więc schemat zasilacza regulowanego proponowanego do powtórzenia pokazano na zdjęciu (kliknij, aby powiększyć).
Parametry zasilania:
Napięcie wyjściowe ( U na zewnątrz) - od 3,3 ... 9 V;
Maksymalny prąd obciążenia ( Imax) - 0,5 A;
Maksymalna amplituda tętnień napięcia wyjściowego wynosi 30 mV;
Zabezpieczenie nadprądowe;
Ochrona przed pojawieniem się przepięcia na wyjściu;
Wysoka wydajność.
Istnieje możliwość modyfikacji zasilacza w celu zwiększenia napięcia wyjściowego.
Schemat obwodu zasilacza składa się z trzech części: transformatora, prostownika i stabilizatora.
Transformator. Transformator T1 obniża przemienne napięcie sieciowe (220-250 woltów), które jest dostarczane do uzwojenia pierwotnego transformatora (I), do napięcia 12-20 woltów, które jest usuwane z uzwojenia wtórnego transformatora (II) . W połączeniu transformator służy również jako izolacja galwaniczna między siecią a zasilanym urządzeniem. To bardzo ważna cecha. Jeśli nagle z jakiegokolwiek powodu transformator ulegnie awarii (przepięcie itp.), to napięcie sieciowe nie będzie mogło dostać się do uzwojenia wtórnego, a tym samym do zasilanego urządzenia. Jak wiadomo, uzwojenia pierwotne i wtórne transformatora są niezawodnie odizolowane od siebie. Ta okoliczność zmniejsza ryzyko porażenia prądem.
Prostownik. Z uzwojenia wtórnego transformatora mocy T1 do prostownika dostarczane jest zmniejszone napięcie przemienne 12-20 woltów. To już klasyka. Prostownik składa się z mostka diodowego VD1, który prostuje napięcie przemienne z uzwojenia wtórnego transformatora (II). Aby wygładzić tętnienia napięcia, za mostkiem prostowniczym znajduje się kondensator elektrolityczny C3 o pojemności 2200 mikrofaradów.
Regulowany stabilizator przełączania.
Obwód regulatora przełączania jest montowany na dość znanym i niedrogim układzie konwertera DC / DC - MC34063.
Żeby było jasne. MC34063 to dedykowany kontroler PWM przeznaczony do przełączania przetworników DC/DC. Ten układ jest rdzeniem regulowanego regulatora przełączania, który jest używany w tym zasilaczu.
MC34063 jest wyposażony w zabezpieczenie przed przeciążeniem i zwarciem w obwodzie obciążenia. Tranzystor wyjściowy wbudowany w mikroukład jest w stanie dostarczyć do obciążenia do 1,5 ampera prądu. W oparciu o wyspecjalizowany układ MC34063 można zmontować oba step-upy ( tworzyć coś) i opuszczanie ( ustąpić) Przetwornice DC/DC. Możliwe jest również zbudowanie regulowanych stabilizatorów impulsów.
Cechy stabilizatorów impulsów.
Nawiasem mówiąc, regulatory przełączające mają wyższą wydajność w porównaniu ze stabilizatorami opartymi na mikroukładach serii KR142EN ( Krenki), LM78xx, LM317 itp. I chociaż zasilacze oparte na tych mikroukładach są bardzo łatwe w montażu, są mniej ekonomiczne i wymagają instalacji chłodnicy.
MC34063 nie wymaga radiatora. Warto zauważyć, że ten mikroukład można dość często znaleźć w urządzeniach działających autonomicznie lub korzystających z zasilania rezerwowego. Zastosowanie regulatora przełączającego zwiększa wydajność urządzenia, a co za tym idzie zmniejsza pobór mocy z akumulatora lub akumulatora. Dzięki temu wydłuża się autonomiczny czas pracy urządzenia z zapasowego źródła zasilania.
Myślę, że teraz jest jasne, czym jest dobry stabilizator pulsu.
Detale i podzespoły elektroniczne.
Teraz trochę o szczegółach, które będą wymagane do montażu zasilacza.
Transformatory mocy TS-10-3M1 i TP114-163M
Odpowiedni jest również transformator TS-10-3M1 o napięciu wyjściowym około 15 woltów. W sklepach z częściami do radia i marketach radiowych można znaleźć odpowiedni transformator, o ile spełnia on określone parametry.
Chip MC34063 . MC34063 jest dostępny w konwencjonalnych pakietach do montażu przelotowego DIP-8 (PDIP-8) i SO-8 (SOIC-8). Oczywiście w pakiecie SOIC-8 mikroukład jest mniejszy, a odległość między pinami wynosi około 1,27 mm. Dlatego trudniej jest wykonać płytkę drukowaną dla mikroukładu w pakiecie SOIC-8, szczególnie dla tych, którzy dopiero niedawno zaczęli opanowywać technologię wytwarzania płytek drukowanych. Dlatego lepiej jest wziąć układ MC34063 w pakiecie DIP, który ma większy rozmiar, a odległość między pinami w takim pakiecie wynosi 2,5 mm. Łatwiej będzie zrobić płytkę drukowaną dla pakietu DIP-8.
Dławiki. Dławiki L1 i L2 mogą być wykonane niezależnie. Będzie to wymagało dwóch pierścieniowych rdzeni magnetycznych wykonanych z ferrytu 2000HM o wymiarach K17,5 x 8,2 x 5 mm. Standardowy rozmiar to: 17,5 mm. - średnica zewnętrzna pierścienia; 8,2 mm. - wewnętrzna średnica; i 5 mm. to wysokość obwodu magnetycznego pierścienia. Do nawijania cewki indukcyjnej potrzebny jest drut PEV-2 o przekroju 0,56 mm. Na każdy pierścień należy nawinąć 40 zwojów takiego drutu. Zwoje drutu powinny być równomiernie rozłożone na pierścieniu ferrytowym. Przed nawinięciem pierścienie ferrytowe należy owinąć lakierowaną szmatką. Jeśli nie masz pod ręką lakierowanej szmatki, możesz owinąć pierścionek taśmą w trzech warstwach. Warto pamiętać, że pierścienie ferrytowe można już pomalować - pokryć warstwą farby. W takim przypadku nie jest konieczne owijanie pierścieni lakierowaną szmatką.
Oprócz domowych dławików możesz również użyć gotowych. W takim przypadku proces montażu zasilacza przyspieszy. Na przykład jako dławiki L1, L2 można zastosować te indukcyjności powierzchniowe (SMD - dławik).
Jak widać, na górze ich obudowy podana jest wartość indukcyjności - 331, co oznacza 330 mikrohenów (330 μH). Również jako L1, L2 nadają się gotowe dławiki z wyprowadzeniami promieniowymi do konwencjonalnego montażu w otworach. Wyglądają tak.
Wartość indukcyjności na nich jest oznaczona kodem koloru lub kodem numerycznym. Do zasilania nadają się indukcyjności oznaczone 331 (tj. 330 uH). Biorąc pod uwagę tolerancję ± 20%, która jest dozwolona dla elementów domowego sprzętu elektrycznego, odpowiednie są również dławiki o indukcyjności 264 - 396 μH. Każda cewka indukcyjna lub cewka indukcyjna jest zaprojektowana dla określonego prądu stałego. Z reguły jego maksymalna wartość ( IDC maks.) jest wskazany w arkuszu danych dla samej przepustnicy. Ale ta wartość nie jest wskazana na samym ciele. W takim przypadku można z grubsza określić wartość maksymalnego dopuszczalnego prądu przez cewkę indukcyjną zgodnie z przekrojem drutu, z którym jest nawinięty. Jak już wspomniano, do niezależnej produkcji dławików L1, L2 wymagany jest drut o przekroju 0,56 mm.
Dusić L3 domowej roboty. Do jego produkcji wymagany jest ferrytowy obwód magnetyczny. 400HH lub 600HHŚrednica 10 mm. Możesz to znaleźć w starych radiach. Tam jest używany jako antena magnetyczna. Z obwodu magnetycznego musisz oderwać kawałek o długości 11 mm. Jest to dość łatwe, ferryt łatwo pęka. Możesz po prostu mocno zacisnąć wymagany segment szczypcami i oderwać nadmiar obwodu magnetycznego. Możesz także zacisnąć obwód magnetyczny w imadle, a następnie mocno uderzyć w obwód magnetyczny. Jeśli po raz pierwszy nie można ostrożnie przerwać obwodu magnetycznego, możesz powtórzyć operację.
Następnie powstały kawałek obwodu magnetycznego należy owinąć warstwą taśmy papierowej lub lakierowanej tkaniny. Następnie na obwód magnetyczny nawijamy 6 zwojów drutu PEV-2 złożonego na pół o przekroju 0,56 mm. Aby zapobiec rozwijaniu się drutu, owijamy go na wierzchu taśmą. Te wyprowadzenia drutu, od których zaczynało się uzwojenie cewki indukcyjnej, są następnie wlutowane w obwód w miejscu, w którym punkty są pokazane na rysunku L3. Punkty te wskazują początek uzwojenia cewek drutem.
Wzbogacenie.
W zależności od potrzeb w projekcie można wprowadzić pewne zmiany.
Na przykład zamiast diody Zenera VD3 typu 1N5348 (napięcie stabilizujące - 11 woltów) w obwodzie można zainstalować diodę ochronną - tłumik 1.5KE10CA.
Tłumik to potężna dioda ochronna, podobna w działaniu do diody Zenera, jednak jej główna rola w obwodach elektronicznych jest ochronna. Zadaniem tłumika jest tłumienie szumów impulsowych wysokiego napięcia. Tłumik ma dużą prędkość i jest w stanie zgasić potężne impulsy.
W przeciwieństwie do diody Zenera 1N5348, tłumik 1.5KE10CA ma wysoką szybkość reakcji, co niewątpliwie wpłynie na działanie ochrony.
W literaturze technicznej i środowisku komunikacyjnym radioamatorów tłumik można nazwać inaczej: dioda ochronna, ograniczająca dioda Zenera, dioda TVS, ogranicznik napięcia, dioda ograniczająca. Tłumiki często można spotkać w zasilaczach impulsowych - służą tam jako zabezpieczenie przepięciowe dla obwodu zasilanego w przypadku awarii zasilacza impulsowego.
Możesz dowiedzieć się o przeznaczeniu i parametrach diod ochronnych z artykułu o tłumiku.
Tłumik 1,5KE10 C A ma literę Z w nazwie i jest dwukierunkowy - polaryzacja jego instalacji w obwodzie nie ma znaczenia.
Jeśli istnieje zapotrzebowanie na zasilacz o stałym napięciu wyjściowym, rezystor zmienny R2 nie jest instalowany, ale zastąpiony zworką drutową. Pożądane napięcie wyjściowe jest wybierane za pomocą stałego rezystora R3. Jego opór oblicza się według wzoru:
U out \u003d 1,25 * (1 + R4 / R3)
Po przekształceniach otrzymujemy formułę wygodniejszą do obliczeń:
R3 \u003d (1,25 * R4) / (U out - 1,25)
Jeśli użyjesz tego wzoru, to dla U na zewnątrz \u003d 12 woltów potrzebujesz rezystora R3 o rezystancji około 0,42 kOhm (420 Ohm). Przy obliczaniu wartość R4 jest przyjmowana w kiloomach (3,6 kOhm). Wynik dla rezystora R3 jest również otrzymywany w kiloomach.
Aby dokładniej ustawić napięcie wyjściowe U out, zamiast R2 można zainstalować rezystor dostrajający i dokładniej ustawić wymagane napięcie za pomocą woltomierza.
W takim przypadku należy zauważyć, że diodę Zenera lub tłumik należy zainstalować z napięciem stabilizującym o 1 ... 2 wolty większym niż obliczone napięcie wyjściowe ( U na zewnątrz) zasilacz. Tak więc dla zasilacza o maksymalnym napięciu wyjściowym równym np. 5 V, należy zainstalować tłumik 1,5 KE 6V8 CA lub podobny.
Produkcja PCB.
Płytka drukowana zasilacza może być wykonana na wiele sposobów. Na stronach serwisu opisano już dwie metody wytwarzania płytek drukowanych w domu.
Najszybszym i najwygodniejszym sposobem jest wykonanie PCB za pomocą markera PCB. Zastosowano znacznik Edding 792. Pokazał się z najlepszej strony. Nawiasem mówiąc, sygnet do tego zasilacza jest wykonany właśnie z tego znacznika.
Druga metoda jest odpowiednia dla tych, którzy mają dużo cierpliwości i pewną rękę w rezerwie. Jest to technologia wykonywania płytki drukowanej za pomocą ołówka korekcyjnego. Ta dość prosta i niedroga technologia przyda się tym, którzy nie mogli znaleźć znacznika do płytek drukowanych, ale nie wiedzą, jak wykonać płytki z LUT lub nie mają odpowiedniej drukarki.
Trzecia metoda jest podobna do drugiej, tylko używa zaponlaka - Jak zrobić płytkę drukowaną z zaponlakiem?
Generalnie jest z czego wybierać.
Konfiguracja i testowanie zasilacza.
Aby sprawdzić wydajność zasilacza, najpierw musisz go oczywiście włączyć. Jeśli nie ma iskier, dymu i trzasków (to całkiem realne), wtedy zasilacz jest bardziej prawdopodobny. Na początku trzymaj się od niego w pewnej odległości. Jeśli popełniłeś błąd podczas instalowania kondensatorów elektrolitycznych lub ustawiłeś je na niższe napięcie robocze, mogą „wyskoczyć” - eksplodować. Towarzyszy temu rozpryskiwanie elektrolitu we wszystkich kierunkach przez zawór ochronny na obudowie. Więc nie spiesz się. Możesz przeczytać więcej o kondensatorach elektrolitycznych. Nie bądź leniwy, aby go przeczytać - przyda się nie raz.
Uwaga! Podczas pracy transformator mocy musi znajdować się pod wysokim napięciem! Nie wkładaj w to palców! Nie zapomnij o przepisach bezpieczeństwa. Jeśli chcesz coś zmienić w obwodzie, najpierw całkowicie odłącz zasilanie od sieci, a następnie zrób to. Nie ma innego wyjścia - bądź ostrożny!
Pod koniec tej całej historii chcę pokazać gotowy zasilacz, który sam wykonałem.
Tak, nadal nie ma obudowy, woltomierza i innych „bułków”, które ułatwiają pracę z takim urządzeniem. Ale mimo to działa i zdążył już spalić niesamowitą trójkolorową migającą diodę LED z powodu głupiego właściciela, który lubi lekkomyślnie przekręcać regulator napięcia. Życzę wam, początkujący radioamatorzy, zmontowania czegoś podobnego!