Cung cấp năng lượng trên diode zener và bóng bán dẫn

Bộ nguồn ổn định được xem xét dưới đây là một trong những thiết bị đầu tiên được lắp ráp bởi những người mới bắt đầu. Đây là một thiết bị rất đơn giản nhưng rất hữu ích. Để lắp ráp, các bộ phận đắt tiền là không cần thiết, khá dễ dàng để chọn cho người mới bắt đầu, tùy thuộc vào đặc điểm cần thiết của nguồn cung cấp.
Tài liệu này cũng sẽ hữu ích cho những người muốn hiểu chi tiết hơn về mục đích và tính toán của các thành phần vô tuyến đơn giản nhất. Cụ thể, bạn sẽ tìm hiểu chi tiết về các thành phần như vậy của bộ nguồn như:

• máy biến áp điện;
• cầu diode;
• tụ điện làm mịn;
• diode zener;
• điện trở cho diode zener;
• bóng bán dẫn
• tải điện trở;
• LED và điện trở cho nó.

Ngoài ra trong bài viết, nó được mô tả chi tiết cách chọn các thành phần vô tuyến cho nguồn điện của bạn và phải làm gì nếu không có đánh giá bắt buộc. Sự phát triển của bảng mạch in sẽ được hiển thị rõ ràng và các sắc thái của hoạt động này sẽ được tiết lộ. Một vài từ được nói cụ thể về việc kiểm tra các thành phần vô tuyến trước khi hàn, cũng như về việc lắp ráp thiết bị và thử nghiệm nó.

Mạch cấp điện ổn định điển hình

Có rất nhiều chương trình cung cấp năng lượng khác nhau với ổn định điện áp ngày nay. Nhưng một trong những cấu hình đơn giản nhất, mà người mới bắt đầu nên bắt đầu, chỉ được xây dựng trên hai thành phần chính - một diode zener và một bóng bán dẫn mạnh mẽ. Đương nhiên, có các chi tiết khác trong mạch, nhưng chúng là phụ trợ.
Nó là thông lệ để tháo rời các mạch trong thiết bị điện tử theo hướng mà dòng điện chạy qua chúng. Trong một nguồn cung cấp với ổn định điện áp, tất cả bắt đầu với một máy biến áp (TR1). Nó thực hiện một số chức năng cùng một lúc. Thứ nhất, máy biến áp làm giảm điện áp nguồn. Thứ hai, nó đảm bảo hoạt động của mạch. Thứ ba, nó cấp nguồn cho thiết bị được kết nối với thiết bị.
Cầu Diode (BR1) - được thiết kế để khắc phục điện áp lưới điện giảm. Nói cách khác, một điện áp xoay chiều đi vào nó, và đầu ra là không đổi. Cả nguồn cung cấp năng lượng cũng như các thiết bị sẽ kết nối với nó sẽ hoạt động mà không cần cầu diode.
Một tụ điện điện phân làm mịn (C1) là cần thiết để loại bỏ các gợn sóng có trong mạng gia đình. Trong thực tế, chúng tạo ra nhiễu gây ảnh hưởng xấu đến hoạt động của các thiết bị điện. Ví dụ, nếu chúng ta lấy một bộ khuếch đại âm thanh được cấp nguồn từ nguồn cung cấp mà không có tụ điện làm mịn, thì những gợn sóng này sẽ có thể nghe thấy rõ trong các cột dưới dạng nhiễu ngoại lai. Các thiết bị khác có thể gây nhiễu, trục trặc và các vấn đề khác.
Diode Zener (D1) là một thành phần của nguồn cung cấp ổn định mức điện áp. Thực tế là máy biến áp sẽ tạo ra 12 V mong muốn (ví dụ) chỉ khi ổ cắm điện chính xác là 230 V. Tuy nhiên, trong thực tế, các điều kiện như vậy không tồn tại. Điện áp có thể vừa chùng vừa tăng. Các máy biến áp tương tự sẽ cung cấp ở đầu ra. Do tính chất của nó, diode zener cân bằng điện áp thấp bất kể sự đột biến trong mạng. Để thành phần này hoạt động chính xác, cần có một điện trở giới hạn dòng điện (R1). Về nó chi tiết hơn dưới đây.
Transitor (Q1) - cần thiết để khuếch đại dòng điện. Thực tế là diode zener không thể tự đi qua tất cả dòng điện mà thiết bị tiêu thụ. Hơn nữa, nó sẽ hoạt động chính xác chỉ trong một phạm vi nhất định, ví dụ, từ 5 đến 20 mA. Để cung cấp năng lượng cho bất kỳ thiết bị nào, điều này là không đủ. Một bóng bán dẫn mạnh mẽ đối phó với vấn đề này, việc mở và đóng được điều khiển bởi một diode zener.
Tụ làm mịn (C2) - được thiết kế giống như C1 trên. Các mạch cung cấp điện ổn định điển hình cũng bao gồm một điện trở tải (R2). Nó là cần thiết để mạch vẫn hoạt động khi không có gì được kết nối với các thiết bị đầu cuối đầu ra.
Các thành phần khác có thể có mặt trong các chương trình như vậy. Đây là một cầu chì được đặt ở phía trước máy biến áp, và một đèn LED báo hiệu cho thiết bị được bật, và các tụ điện làm mịn bổ sung, và một bóng bán dẫn khuếch đại khác, và một công tắc. Tất cả đều làm phức tạp mạch, tuy nhiên, làm tăng chức năng của thiết bị.

Tính toán và lựa chọn các thành phần vô tuyến để cung cấp năng lượng đơn giản nhất

Máy biến áp được chọn theo hai tiêu chí chính - điện áp của cuộn dây thứ cấp và công suất. Có các thông số khác, nhưng trong tài liệu chúng không đặc biệt quan trọng. Nếu bạn cần một nguồn cung cấp điện, giả sử, ở 12 V, thì phải chọn máy biến áp để có thể tháo thêm một chút khỏi cuộn dây thứ cấp của nó. Với sức mạnh như nhau - chúng tôi có một lề nhỏ.
Tham số chính của cầu diode là dòng điện tối đa mà nó có thể vượt qua. Đó là giá trị tập trung vào đặc điểm này ở nơi đầu tiên. Hãy xem xét một số ví dụ. Thiết bị sẽ được sử dụng để cấp nguồn cho thiết bị tiêu thụ dòng điện 1 A. Điều này có nghĩa là cầu diode phải được lấy ở khoảng 1,5 A. Giả sử bạn dự định cấp nguồn cho thiết bị 12 volt có công suất 30 watt. Điều này có nghĩa là mức tiêu thụ hiện tại sẽ vào khoảng 2,5 A. Theo đó, cầu diode phải có ít nhất 3 A. Các đặc tính khác của nó (điện áp tối đa, v.v.) có thể bị bỏ qua trong một mạch đơn giản như vậy.
Ngoài ra, điều đáng nói là cầu diode không thể sẵn sàng, nhưng lắp ráp nó từ bốn điốt. Trong trường hợp này, mỗi trong số chúng phải được định mức cho dòng điện đi qua mạch.
Để tính công suất của tụ điện làm mịn, các công thức khá phức tạp được sử dụng, trong trường hợp này là vô dụng. Thông thường, điện dung 1000-2200 F được lấy, và điều này sẽ đủ cho một nguồn cung cấp điện đơn giản. Bạn có thể mất một tụ điện và nhiều hơn nữa, nhưng điều này sẽ làm tăng đáng kể giá thành của sản phẩm. Một thông số quan trọng khác là điện áp tối đa. Theo nó, tụ điện được chọn tùy thuộc vào điện áp nào sẽ có mặt trong mạch.
Cần lưu ý rằng trong khoảng giữa cầu diode và diode zener sau khi bật tụ điện làm mịn, điện áp sẽ cao hơn khoảng 30% so với tại các cực của máy biến áp. Đó là, nếu bạn tạo ra nguồn cung cấp điện 12 V và máy biến áp cho ra mức biên 15 V, thì trong phần này, do tụ điện làm mịn, nó sẽ xấp xỉ 19,5 V. Theo đó, nó phải được thiết kế cho điện áp này (xếp hạng tiêu chuẩn gần nhất 25 V).
Tụ điện làm mịn thứ hai trong mạch (C2) thường được lấy với điện dung nhỏ - từ 100 đến 470 microfarad. Điện áp trong phần này của mạch sẽ được ổn định, ví dụ, đến mức 12 V. Theo đó, tụ điện phải được thiết kế cho điều này (định mức tiêu chuẩn gần nhất là 16 V).
Và điều gì sẽ xảy ra nếu các tụ điện của xếp hạng yêu cầu không có sẵn và bạn không muốn đến cửa hàng (hoặc đơn giản là không muốn mua chúng)? Trong trường hợp này, hoàn toàn có thể sử dụng kết nối song song của một số tụ điện có công suất thấp hơn. Cần lưu ý rằng điện áp hoạt động tối đa với kết nối như vậy sẽ không được tóm tắt!
Diode zener được chọn tùy thuộc vào điện áp nào chúng ta cần nhận ở đầu ra của nguồn điện. Nếu không có đánh giá phù hợp, thì một vài phần có thể được kết nối theo chuỗi. Điện áp ổn định, trong trường hợp này, sẽ được thêm vào. Ví dụ: lấy tình huống khi chúng ta cần lấy 12 V và chỉ có hai điốt zener ở 6 V. có sẵn. Bằng cách kết nối chúng nối tiếp, chúng ta có được điện áp mong muốn. Điều đáng chú ý là để có được giá trị danh nghĩa trung bình, kết nối song song của hai điốt zener sẽ không hoạt động.
Có thể chọn điện trở giới hạn dòng điện cho diode zener chính xác nhất có thể chỉ bằng thực nghiệm. Để làm điều này, một điện trở khoảng 1 kOhm được bao gồm trong mạch đã hoạt động (ví dụ, trên bảng mạch), và một ampe kế và điện trở thay đổi được đặt giữa mạch và diode zener. Sau khi bật mạch, cần phải xoay tay cầm của biến trở cho đến khi dòng ổn định định mức yêu cầu chảy qua phần mạch (được chỉ ra trong các đặc tính của diode zener).
Các bóng bán dẫn khuếch đại được lựa chọn theo hai tiêu chí chính. Thứ nhất, đối với mạch đang được xem xét, nó nhất thiết phải là một cấu trúc n-p-n. Thứ hai, trong các đặc tính của bóng bán dẫn hiện có, bạn cần xem xét dòng thu tối đa. Nó phải lớn hơn một chút so với dòng điện tối đa mà bộ nguồn được lắp ráp sẽ được thiết kế.
Điện trở tải trong các sơ đồ điển hình được lấy với giá trị danh nghĩa từ 1 kOhm đến 10 kOhm. Không nên lấy điện trở ít hơn, vì trong trường hợp khi nguồn điện không được tải, quá nhiều dòng điện sẽ chạy qua điện trở này và nó sẽ bị cháy.

Thiết kế và sản xuất bảng mạch in

Bây giờ, hãy xem xét ngắn gọn một ví dụ tốt về sự phát triển và lắp ráp của một nguồn cung cấp điện ổn định tự làm. Trước hết, cần phải tìm tất cả các thành phần có trong mạch. Nếu không có tụ điện, điện trở hoặc điốt zener của xếp hạng yêu cầu, chúng tôi thoát khỏi tình huống theo cách được mô tả ở trên.
Tiếp theo, bạn sẽ cần thiết kế và sản xuất bảng mạch in cho thiết bị của chúng tôi. Đối với người mới bắt đầu, tốt nhất là sử dụng phần mềm đơn giản và quan trọng nhất là Sprint Layout.
Chúng tôi đặt trên bảng ảo tất cả các thành phần theo sơ đồ đã chọn. Chúng tôi tối ưu hóa vị trí của họ, điều chỉnh tùy thuộc vào chi tiết cụ thể có sẵn. Ở giai đoạn này, nên kiểm tra kỹ kích thước thực tế của các thành phần và so sánh chúng với các kích thước được thêm vào sơ đồ đã phát triển. Đặc biệt chú ý đến sự phân cực của các tụ điện, vị trí của các cực của bóng bán dẫn, diode zener và cầu diode.
Nếu bạn đi để thêm một đèn LED tín hiệu vào nguồn điện, thì nó có thể được bao gồm trong mạch cả trước diode zener và sau (tốt nhất là). Để chọn một điện trở giới hạn dòng cho nó, cần phải thực hiện tính toán sau. Trừ sự sụt giảm điện áp trên đèn LED khỏi điện áp của phần mạch và chia kết quả cho dòng điện định mức của nguồn điện. Một ví dụ. Trong khu vực mà chúng tôi dự định kết nối đèn LED tín hiệu, có ổn định 12 V. Độ giảm điện áp cho đèn LED tiêu chuẩn là khoảng 3 V, và dòng cung cấp danh định là 20 mA (0,02 A). Chúng ta nhận được rằng điện trở của điện trở giới hạn dòng điện là R = 450 Ohms.

Kiểm tra thành phần và cung cấp điện

Sau khi phát triển bảng trong chương trình, chuyển nó sang sợi thủy tinh, khắc, xử lý các rãnh và loại bỏ thông lượng dư thừa.
Sau đó, chúng tôi cài đặt các thành phần radio. Điều đáng nói ở đây là sẽ không thừa nếu ngay lập tức kiểm tra lại hiệu suất của chúng, đặc biệt nếu chúng không mới. Làm thế nào và những gì để kiểm tra?
Cuộn dây biến áp được kiểm tra với một ohmmeter. Ở đâu có nhiều điện trở, ở đó có cuộn sơ cấp. Tiếp theo, bạn cần kết nối nó với mạng và đảm bảo rằng nó cung cấp điện áp giảm cần thiết. Khi đo nó, hãy cực kỳ cẩn thận. Cũng lưu ý rằng điện áp đầu ra là biến, do đó chế độ tương ứng được kích hoạt trên vôn kế.
Các điện trở được kiểm tra với một ohmmeter. Các diode zener chỉ "vòng" theo một hướng. Chúng tôi kiểm tra cầu diode theo sơ đồ. Các điốt được tích hợp vào nó phải dẫn dòng điện chỉ theo một hướng. Để kiểm tra các tụ điện, bạn sẽ cần một thiết bị đặc biệt để đo điện dung. Trong bóng bán dẫn của cấu trúc n-p-n, dòng điện phải chạy từ cơ sở đến bộ phát và tới bộ thu. Theo hướng khác, nó không nên chảy.
Tốt nhất là bắt đầu lắp ráp với các bộ phận nhỏ - điện trở, diode zener, đèn LED. Sau đó các tụ điện được hàn, cầu diode.
Đặc biệt chú ý đến quá trình cài đặt một bóng bán dẫn mạnh mẽ. Nếu bạn trộn lẫn kết luận của anh ta, chương trình sẽ không hoạt động. Ngoài ra, thành phần này sẽ được làm nóng khá mạnh dưới tải, bởi vì nó phải được cài đặt trên bộ tản nhiệt.
Phần cuối cùng được cài đặt là phần lớn nhất - máy biến áp. Hơn nữa, theo kết luận của cuộn dây chính của nó, một đầu cắm mạng có dây được hàn. Ở đầu ra của nguồn điện, dây cũng được cung cấp.
Chỉ còn cách kiểm tra kỹ lưỡng việc lắp đặt chính xác tất cả các bộ phận, rửa sạch cặn thông lượng và bật nguồn điện. Nếu mọi thứ được thực hiện chính xác, thì đèn LED sẽ phát sáng và ở đầu ra, vạn năng sẽ hiển thị điện áp mong muốn.