Napájanie: s reguláciou a bez regulácie, laboratórne, impulzné, prístrojové, opravárenské. Zoznam prvkov obvodu pre nastaviteľný napájací zdroj na LM317 Výkonný napájací zdroj na KT819GM

Vyrobiť si zdroj vlastnými rukami má zmysel nielen pre nadšených rádioamatérov. Domáca napájacia jednotka (PSU) vytvorí pohodlie a ušetrí značné množstvo v nasledujúcich prípadoch:

• Na napájanie nízkonapäťového elektrického náradia, na šetrenie drahých zdrojov batérie(batéria);
• Na elektrifikáciu priestorov, ktoré sú obzvlášť nebezpečné z hľadiska stupňa úrazu elektrickým prúdom: pivnice, garáže, prístrešky atď. Pri napájaní striedavým prúdom môže jeho veľké množstvo v nízkonapäťových rozvodoch spôsobiť rušenie domácich spotrebičov a elektroniky;
• V dizajne a kreativite pre presné, bezpečné a bezodpadové rezanie penového plastu, penovej gumy, nízkotaviteľných plastov s vyhrievaným nichrómom;
• V dizajne osvetlenia - použitie špeciálnych napájacích zdrojov predĺži životnosť LED pásik a získajte stabilné svetelné efekty. Napájanie podvodných iluminátorov atď. z domácej elektrickej siete je vo všeobecnosti neprijateľné;
• Na nabíjanie telefónov, smartfónov, tabletov, notebookov mimo stabilných zdrojov energie;
• Pre elektroakupunktúru;
• A mnoho ďalších účelov, ktoré priamo nesúvisia s elektronikou.

Prijateľné zjednodušenia

Profesionálne napájacie zdroje sú určené na napájanie akéhokoľvek druhu záťaže, vr. reaktívny. Medzi možných spotrebiteľov patrí presné vybavenie. Pro-BP musí udržiavať stanovené napätie s najvyššou presnosťou po neobmedzene dlhú dobu a jeho konštrukcia, ochrana a automatizácia musí umožňovať obsluhu nekvalifikovaným personálom napríklad v sťažených podmienkach. biológov na napájanie svojich prístrojov v skleníku alebo na expedícii.

Amatérsky laboratórny zdroj je oslobodený od týchto obmedzení, a preto ho možno výrazne zjednodušiť pri zachovaní ukazovateľov kvality dostatočných pre osobné použitie. Ďalej, tiež jednoduchými vylepšeniami, je možné z neho získať špeciálny napájací zdroj. Čo budeme teraz robiť?

Skratky

1. KZ – skrat.
2. XX – voľnobežné otáčky, t.j. náhle odpojenie záťaže (spotrebiteľa) alebo prerušenie jej obvodu.
3. VS – koeficient stabilizácie napätia. Rovná sa pomeru zmeny vstupného napätia (v % alebo krát) k rovnakému výstupnému napätiu pri konštantnom odbere prúdu. Napr. Sieťové napätie úplne kleslo, z 245 na 185V. V porovnaní s normou 220 V to bude 27 %. Ak je VS zdroja 100, výstupné napätie sa zmení o 0,27%, čo pri hodnote 12V spôsobí drift 0,033V. Pre amatérsku prax viac než prijateľné.
4. IPN je zdrojom nestabilizovaného primárneho napätia. Môže to byť železný transformátor s usmerňovačom alebo pulzný sieťový menič napätia (VIN).
5. IIN - pracujú na vyššej frekvencii (8-100 kHz), čo umožňuje použitie ľahkých kompaktných feritových transformátorov s vinutiami niekoľkých až niekoľkých desiatok závitov, ale nie sú bez nevýhod, pozri nižšie.
6. RE – regulačný prvok stabilizátora napätia (SV). Udržiava výstup na jeho špecifikovanej hodnote.
7. ION – zdroj referenčného napätia. Nastaví svoju referenčnú hodnotu, podľa ktorej spolu so signálmi spätná väzba Riadiace zariadenie OS riadiacej jednotky pôsobí na RE.
8. SNN – kontinuálny stabilizátor napätia; jednoducho „analógové“.
9. ISN – stabilizátor pulzu Napätie.
10. UPS – pulzný blok výživa.

Poznámka: SNN aj ISN môžu pracovať z priemyselného frekvenčného zdroja s transformátorom na železe, ako aj z elektrického zdroja.

O zdrojoch napájania počítača

UPS sú kompaktné a ekonomické. A v špajzi má veľa ľudí napájací zdroj zo starého počítača, ktorý sa povaľuje, zastaraný, ale celkom použiteľný. Je teda možné prispôsobiť spínaný zdroj z počítača na amatérske/pracovné účely? Bohužiaľ, počítačový UPS je pomerne vysoko špecializované zariadenie a možnosti jeho využitia doma/v práci sú veľmi obmedzené:

Pre bežného amatéra je možno vhodné použiť UPS prerobený z počítačového len na elektrické náradie; o tom pozri nižšie. Druhým prípadom je, ak sa amatér zaoberá opravou a/alebo tvorbou PC logické obvody. Ale potom už vie, ako na to prispôsobiť napájanie z počítača:

1. Zaťažte hlavné kanály +5V a +12V (červené a žlté vodiče) nichrómovými špirálami na 10-15% menovitého zaťaženia;
2. Zelený vodič mäkkého štartu (nízkonapäťové tlačidlo na prednom paneli systémovej jednotky) pc na je skratovaný na spoločný, t.j. na ktoromkoľvek z čiernych drôtov;
3. Zapnutie/vypnutie sa vykonáva mechanicky pomocou prepínača na zadnom paneli napájacej jednotky;
4. S mechanickými (železnými) I/O „v službe“, t.j. nezávislý USB napájanie+5V porty sa tiež vypnú.

Dostať sa do práce!

Vzhľadom na nedostatky UPS a ich základnú a obvodovú zložitosť sa na záver pozrieme len na pár z nich, ale jednoduchých a užitočných, a povieme si o spôsobe opravy IPS. Hlavná časť materiálu je venovaná SNN a IPN s priemyselnými frekvenčnými transformátormi. Umožňujú osobe, ktorá práve vzala do ruky spájkovačku, postaviť napájací zdroj veľmi Vysoká kvalita. A mať to na farme, bude ľahšie zvládnuť „jemné“ techniky.

IPN

Najprv sa pozrime na IPN. Impulzné si necháme podrobnejšie až do časti o opravách, no s tými „železnými“ majú niečo spoločné: výkonový transformátor, usmerňovač a filter na potlačenie zvlnenia. Spoločne môžu byť implementované rôznymi spôsobmi v závislosti od účelu napájania.

poz. 1 na obr. 1 – polvlnový (1P) usmerňovač. Úbytok napätia na dióde je najmenší, cca. 2B. Ale pulzovanie usmerneného napätia je s frekvenciou 50 Hz a je „roztrhané“, t.j. s intervalmi medzi impulzmi, takže pulzačný filtračný kondenzátor Sf by mal mať kapacitu 4-6 krát väčšiu ako v iných obvodoch. Využitie výkonového transformátora Tr na napájanie je 50%, pretože Len 1 polvlna je usmernená. Z rovnakého dôvodu sa v magnetickom obvode Tr vyskytuje nerovnováha magnetického toku a sieť to „nevidí“ ako aktívnu záťaž, ale ako indukčnosť. Preto sa 1P usmerňovače používajú len na malý výkon a tam, kde nie je iná cesta napr. v IIN na blokovacích generátoroch a s tlmiacou diódou, pozri nižšie.

Poznámka: prečo 2V, a nie 0,7V, pri ktorom sa otvára p-n prechod v kremíku? Dôvodom je prúd, ktorý je popísaný nižšie.

poz. 2 – 2-polvlna so stredným bodom (2PS). Straty diód sú rovnaké ako predtým. prípad. Zvlnenie je 100 Hz spojité, takže je potrebné čo najmenšie Sf. Použitie Tr – 100% Nevýhoda – dvojnásobná spotreba medi na sekundárnom vinutí. V čase, keď sa usmerňovače vyrábali pomocou kenotronových lámp, to nevadilo, ale teraz je to rozhodujúce. Preto sa 2PS používajú v nízkonapäťových usmerňovačoch, hlavne na vyšších frekvenciách so Schottkyho diódami v UPS, ale 2PS nemajú žiadne zásadné obmedzenia výkonu.

poz. 3 – 2-polvlnový most, 2RM. Straty na diódach sú dvojnásobné v porovnaní s poz. 1 a 2. Zvyšok je rovnaký ako 2PS, ale sekundárna meď je potrebná takmer o polovicu menej. Takmer - pretože je potrebné navinúť niekoľko závitov, aby sa kompenzovali straty na dvojici „extra“ diód. Najčastejšie sa používa obvod pre napätie od 12V.

poz. 3 – bipolárne. „Most“ je znázornený konvenčne, ako je zvykom v schémach zapojenia (zvyknite si!), a je otočený o 90 stupňov proti smeru hodinových ručičiek, ale v skutočnosti ide o pár 2PS zapojených v opačných polaritách, ako je jasne vidieť ďalej na Obr. 6. Spotreba medi je rovnaká ako 2PS, straty diódy sú rovnaké ako 2PM, zvyšok je rovnaký ako obe. Je určený hlavne na napájanie analógových zariadení, ktoré vyžadujú symetriu napätia: Hi-Fi UMZCH, DAC/ADC atď.

poz. 4 – bipolárny podľa schémy paralelného zdvojenia. Poskytuje zvýšenú symetriu napätia bez dodatočných opatrení, pretože asymetria sekundárneho vinutia je vylúčená. Pri použití Tr 100% sa vlní 100 Hz, ale trhá sa, takže Sf potrebuje dvojnásobnú kapacitu. Straty na diódach sú vzájomnou výmenou priechodných prúdov približne 2,7V, viď nižšie a pri výkone nad 15-20W sa prudko zvyšujú. Sú stavané hlavne ako nízkovýkonové pomocné pre nezávislé napájanie operačných zosilňovačov (op-ampov) a iných nízkopríkonových, ale náročných analógových komponentov na kvalitu napájania.

Ako si vybrať transformátor?

V UPS je celý obvod najčastejšie jasne viazaný na štandardnú veľkosť (presnejšie na objem a plochu prierezu Sc) transformátora/transformátorov, pretože Použitie jemných procesov vo ferite umožňuje zjednodušiť obvod a zároveň ho urobiť spoľahlivejším. Tu sa „nejako svojím spôsobom“ obmedzuje na prísne dodržiavanie odporúčaní vývojára.

Transformátor na báze železa sa vyberá s prihliadnutím na vlastnosti SNN alebo sa berie do úvahy pri jeho výpočte. Pokles napätia na RE Ure by nemal byť menší ako 3V, inak VS prudko klesne. Keď sa Ure zvyšuje, VS sa mierne zvyšuje, ale rozptýlený výkon RE rastie oveľa rýchlejšie. Preto sa Ure odoberá pri 4-6 V. K tomu pripočítame 2(4) V strát na diódach a úbytok napätia na sekundárnom vinutí Tr U2; pre výkonový rozsah 30-100W a napätia 12-60V to vezmeme na 2,5V. U2 nevzniká primárne nie z ohmického odporu vinutia (ten je u výkonných transformátorov všeobecne zanedbateľný), ale v dôsledku strát v dôsledku magnetizačného prevrátenia jadra a vytvárania rozptylového poľa. Jednoducho, časť energie siete „napumpovaná“ primárnym vinutím do magnetického obvodu sa vyparí do kozmického priestoru, čo zohľadňuje aj hodnota U2.

Vypočítali sme teda napríklad pre mostíkový usmerňovač 4 + 4 + 2,5 = 10,5 V navyše. Pripočítame ho k požadovanému výstupnému napätiu napájacej jednotky; nech je to 12V a vydelíme 1,414, dostaneme 22,5/1,414 = 15,9 alebo 16V, bude to najnižšie prípustné napätie sekundárneho vinutia. Ak je TP továrensky vyrobený, berieme 18V zo štandardného rozsahu.

Teraz vstupuje do hry sekundárny prúd, ktorý sa prirodzene rovná maximálnemu zaťažovaciemu prúdu. Povedzme, že potrebujeme 3A; vynásobte 18V, bude to 54W. Získali sme celkový výkon Tr, Pg a menovitý výkon P zistíme vydelením Pg účinnosťou Tr η, ktorá závisí od Pg:

• do 10W, η = 0,6.
• 10-20 W, η = 0,7.
• 20-40 W, η = 0,75.
• 40-60 W, η = 0,8.
• 60-80 W, η = 0,85.
• 80-120 W, η = 0,9.
• od 120 W, η = 0,95.

V našom prípade bude P = 54/0,8 = 67,5 W, ale taká štandardná hodnota neexistuje, takže budete musieť vziať 80 W. Aby na výstupe bolo 12Vx3A = 36W. Parná lokomotíva a to je všetko. Je čas naučiť sa, ako vypočítať a namotať „tranzy“ sami. Okrem toho v ZSSR boli vyvinuté metódy na výpočet transformátorov na železe, ktoré umožňujú bez straty spoľahlivosti vytlačiť 600 W z jadra, ktoré je pri výpočte podľa amatérskych rádiových referenčných kníh schopné produkovať iba 250 W. W. "Iron Trance" nie je taký hlúpy, ako sa zdá.

SNN

Usmernené napätie je potrebné stabilizovať a najčastejšie regulovať. Ak je záťaž výkonnejšia ako 30-40 W, je potrebná aj ochrana proti skratu, inak môže porucha napájacieho zdroja spôsobiť výpadok siete. SNN to všetko robí spoločne.

Jednoduchá referencia

Pre začiatočníka je lepšie nezapájať sa hneď. veľká sila a vytvorte pre vzorku jednoduchú, vysoko stabilnú 12V ELV podľa schémy na obr. 2. Možno ho potom použiť ako zdroj referenčného napätia (jeho presnú hodnotu nastavuje R5), na kontrolu zariadení alebo ako kvalitný ELV ION. Maximálny zaťažovací prúd tohto obvodu je iba 40 mA, ale VSC na predpotopnom GT403 a rovnako starom K140UD1 je viac ako 1000 a pri výmene VT1 za stredne výkonný kremík a DA1 na ktoromkoľvek z moderných operačných zosilňovačov je prekročí 2000 a dokonca aj 2500. Záťažový prúd sa tiež zvýši na 150 -200 mA, čo je už užitočné.

0-30

Ďalším stupňom je napájací zdroj s reguláciou napätia. Tá predchádzajúca sa robila podľa tzv. kompenzačný porovnávací obvod, ale je ťažké ho previesť na vysoký prúd. Vyrobíme nový SNN založený na emitorovom sledovači (EF), v ktorom sú RE a CU kombinované len v jednom tranzistore. KSN bude niekde okolo 80-150, ale toto bude stacit amaterovi. Ale SNN na ED umožňuje bez akýchkoľvek špeciálnych trikov získať výstupný prúd až 10A alebo viac, koľko dá Tr a RE vydrží.

Obvod jednoduchého napájacieho zdroja 0-30V je znázornený na poz. 1 Obr. 3. IPN pre neho je hotový transformátor ako TPP alebo TS na 40-60 W so sekundárnym vinutím na 2x24V. Usmerňovač typu 2PS s diódami dimenzovanými na 3-5A alebo viac (KD202, KD213, D242 atď.). VT1 je inštalovaný na radiátore s rozlohou 50 metrov štvorcových alebo viac. cm; Starý PC procesor bude fungovať veľmi dobre. Za takýchto podmienok sa tento ELV nebojí skratu, zahrievajú sa iba VT1 a Tr, takže na ochranu stačí 0,5A poistka v obvode primárneho vinutia Tr.

poz. Obrázok 2 ukazuje, aké pohodlné je napájanie na elektrickom zdroji pre amatéra: existuje 5A napájací obvod s nastavením od 12 do 36 V. Tento zdroj dokáže dodať 10A záťaži, ak je k dispozícii 400W 36V Tr. Jeho prvou vlastnosťou je integrovaný SNN K142EN8 (najlepšie s indexom B) pôsobí v nezvyčajnej úlohe ako riadiaca jednotka: k vlastnému 12V výstupu sa čiastočne alebo úplne pridáva všetkých 24V napätie z ION na R1, R2, VD5. , VD6. Kondenzátory C2 a C3 zabraňujú budeniu na HF DA1 pracujúcom v nezvyčajnom režime.

Ďalším bodom je zariadenie na ochranu proti skratu (PD) na R3, VT2, R4. Ak pokles napätia na R4 presiahne približne 0,7 V, VT2 sa otvorí, zatvorí základný obvod VT1 k spoločnému vodiču, zatvorí sa a odpojí záťaž od napätia. R3 je potrebný, aby extra prúd nepoškodil DA1 pri spustení ultrazvuku. Nie je potrebné zvyšovať jeho denomináciu, pretože keď sa spustí ultrazvuk, musíte bezpečne uzamknúť VT1.

A posledná vec je zdanlivo nadmerná kapacita výstupného filtračného kondenzátora C4. V tomto prípade je to bezpečné, pretože Maximálny kolektorový prúd VT1 25A zabezpečuje jeho nabíjanie pri zapnutí. Ale tento ELV dokáže dodať záťaži prúd až 30A v priebehu 50-70 ms, takže tento jednoduchý napájací zdroj je vhodný na napájanie nízkonapäťového elektrického náradia: jeho štartovací prúd túto hodnotu neprekračuje. Stačí si vyrobiť (aspoň z plexiskla) kontaktnú pätku s káblom, nasadiť pätu rukoväte a pred odchodom nechať „Akumych“ odpočívať a šetriť prostriedky.

O chladení

Povedzme, že v tomto obvode je výstup 12V s maximom 5A. To je len priemerný výkon priamočiarej píly, ale na rozdiel od vŕtačky alebo skrutkovača to trvá celý čas. Pri C1 sa drží cca 45V, t.j. na RE VT1 zostáva niekde okolo 33V pri prúde 5A. Stratový výkon je viac ako 150 W, dokonca viac ako 160, ak si uvedomíte, že VD1-VD4 je tiež potrebné chladiť. Z toho je zrejmé, že každý výkonný regulovateľný zdroj musí byť vybavený veľmi účinným chladiacim systémom.

Rebrový/ihlový radiátor využívajúci prirodzenú konvekciu nerieši problém: výpočty ukazujú, že je potrebný rozptylový povrch 2000 m2. pozri a hrúbka telesa chladiča (doska, z ktorej vychádzajú rebrá alebo ihly) je od 16 mm. Vlastniť toľko hliníka v tvarovanom produkte bolo a zostáva pre amatéra snom v krištáľovom zámku. Nevhodný nie je ani chladič CPU s prúdením vzduchu, ten je určený na menší výkon.

Jednou z možností pre domáceho majstra je hliníkový plech s hrúbkou 6 mm a rozmermi 150 x 250 mm s otvormi so zväčšujúcim sa priemerom vyvŕtanými pozdĺž polomerov z miesta inštalácie chladeného prvku v šachovnicovom vzore. Bude tiež slúžiť ako zadná stena krytu napájacieho zdroja, ako na obr. 4.

Nevyhnutnou podmienkou účinnosti takéhoto chladiča je slabé, ale nepretržité prúdenie vzduchu cez perforácie z vonkajšej strany dovnútra. Za týmto účelom nainštalujte do krytu ventilátor s nízkym výkonom (najlepšie hore). Vhodný je napr. počítač s priemerom 76 mm a viac. pridať. HDD chladič alebo grafická karta. Pripája sa na piny 2 a 8 DA1, vždy je tam 12V.

Poznámka: V skutočnosti je radikálnym spôsobom prekonania tohto problému sekundárne vinutie Tr s odbočkami pre 18, 27 a 36V. Primárne napätie sa prepína v závislosti od používaného nástroja.

A predsa UPS

Opísaný napájací zdroj pre dielňu je dobrý a veľmi spoľahlivý, ale je ťažké ho nosiť so sebou na cesty. Tu sa zmestí napájací zdroj počítača: elektrické náradie je necitlivé na väčšinu svojich nedostatkov. Niektoré úpravy najčastejšie spočívajú v inštalácii výstupného (najbližšie k záťaži) elektrolytického kondenzátora s veľkou kapacitou na účely opísané vyššie. Existuje veľa receptov na konverziu počítačových zdrojov pre elektrické náradie (hlavne skrutkovače, ktoré nie sú príliš výkonné, ale veľmi užitočné) v RuNet; jedna z metód je uvedená vo videu nižšie, pre 12V nástroj.

Video: 12V napájanie z počítača

S 18V náradím je to ešte jednoduchšie: pri rovnakom výkone spotrebujú menej prúdu. Tu môže byť užitočné oveľa dostupnejšie zapaľovacie zariadenie (predradník) z 40 W alebo viac energeticky úspornej žiarovky; v prípade zlej batérie sa dá úplne umiestniť a vonku zostane len kábel so zástrčkou. Ako vyrobiť napájací zdroj pre 18V skrutkovač z balastu od spálenej gazdinej, pozrite si nasledujúce video.

Video: 18V napájanie pre skrutkovač

Vysoká trieda

Ale vráťme sa k SNN na ES; ich schopnosti nie sú ani zďaleka vyčerpané. Na obr. 5 – bipolárny výkonný zdroj s reguláciou 0-30 V, vhodný pre Hi-Fi audio zariadenia a iných náročných spotrebiteľov. Výstupné napätie sa nastavuje pomocou jedného gombíka (R8) a symetria kanálov sa automaticky udržiava pri akejkoľvek hodnote napätia a ľubovoľnom zaťažovacom prúde. Pedantovi-formalistovi možno zošedivie pred očami, keď vidí tento obvod, ale autorovi takýto zdroj funguje správne už asi 30 rokov.

Hlavným kameňom úrazu pri jeho tvorbe bolo δr = δu/δi, kde δu a δi sú malé okamžité prírastky napätia a prúdu. Pre vývoj a nastavenie vysokokvalitného zariadenia je potrebné, aby δr neprekročilo 0,05-0,07 Ohm. Jednoducho, δr určuje schopnosť napájacieho zdroja okamžite reagovať na skoky v spotrebe prúdu.

Pre SNN na EP sa δr rovná hodnote ION, t.j. zenerova dióda delená koeficientom prenosu prúdu β RE. Ale pre výkonné tranzistory β výrazne klesá pri veľkom kolektorovom prúde a δr zenerovej diódy sa pohybuje od niekoľkých do desiatok ohmov. Tu, aby sme kompenzovali pokles napätia na RE a znížili teplotný drift výstupného napätia, museli sme ich celý reťazec zostaviť na polovicu s diódami: VD8-VD10. Preto sa referenčné napätie z ION odstráni cez dodatočnú ED na VT1, jeho β sa vynásobí β RE.

Ďalšou vlastnosťou tohto dizajnu je ochrana proti skratu. Najjednoduchší, opísaný vyššie, sa žiadnym spôsobom nehodí do bipolárneho obvodu, takže problém ochrany je vyriešený podľa princípu „neexistuje žiadny trik proti šrotu“: neexistuje žiadny ochranný modul ako taký, ale existuje redundancia v parametre výkonných prvkov - KT825 a KT827 pri 25A a KD2997A pri 30A. T2 nie je schopný poskytnúť taký prúd a kým sa zohreje, FU1 a/alebo FU2 bude mať čas vyhorieť.

Poznámka: Na miniatúrnych žiarovkách nie je potrebné označovať vypálené poistky. Je to tak, že v tom čase boli LED diódy stále dosť zriedkavé a v skrýši bolo niekoľko hŕstok SMOK.

Zostáva chrániť RE pred dodatočnými výbojovými prúdmi pulzačného filtra C3, C4 počas skratu. Na tento účel sú pripojené cez obmedzujúce odpory s nízkym odporom. V tomto prípade sa môžu v obvode objaviť pulzácie s periódou rovnajúcou sa časovej konštante R(3,4)C(3,4). Bránia im C5, C6 menšej kapacity. Ich extra prúdy už nie sú pre RE nebezpečné: náboj sa vybíja rýchlejšie, ako sa kryštály výkonného KT825/827 zahrievajú.

Výstupnú symetriu zabezpečuje op-amp DA1. RE záporného kanála VT2 je otvorený prúdom cez R6. Akonáhle mínus výstupu prekročí plus v module, mierne sa otvorí VT3, čím sa VT2 zatvorí a absolútne hodnoty výstupných napätí budú rovnaké. Prevádzková kontrola symetrie výstupu sa vykonáva pomocou číselníka s nulou v strede stupnice P1 (vo vložke - jeho vzhľad) a v prípade potreby úprava - R11.

Posledným highlightom je výstupný filter C9-C12, L1, L2. Tento dizajn je potrebný na pohltenie možného vysokofrekvenčného rušenia zo záťaže, aby ste si nelámali hlavu: prototyp je zabugovaný alebo napájací zdroj je „kolísavý“. So samotnými elektrolytickými kondenzátormi, presunutými keramikou, tu nie je úplná istota, ruší veľká vlastná indukčnosť „elektrolytov“. A tlmivky L1, L2 rozdeľujú „návrat“ záťaže naprieč spektrom a každému ich vlastnému.

Tento napájací zdroj, na rozdiel od predchádzajúcich, vyžaduje určité úpravy:

1. Pripojte záťaž 1-2 A pri 30V;
2. R8 je nastavený na maximum, v najvyššej polohe podľa diagramu;
3. Pomocou referenčného voltmetra (teraz postačí akýkoľvek digitálny multimeter) a R11 sú napätia kanála nastavené tak, aby boli rovnaké v absolútnej hodnote. Možno, ak operačný zosilňovač nemá schopnosť vyváženia, budete musieť vybrať R10 alebo R12;
4. Trimrom R14 nastavte P1 presne na nulu.

O oprave napájacieho zdroja

PSU zlyhávajú častejšie ako iné elektronické zariadenia: zaberú prvý úder sieťových hodov, dostanú veľa zo záťaže. Aj keď nemáte v úmysle vyrobiť si vlastný zdroj, UPS nájdete okrem počítača aj v mikrovlnnej rúre, práčke a iných domácich spotrebičoch. Schopnosť diagnostikovať napájanie a znalosť základov elektrickej bezpečnosti vám umožní, ak nie opraviť poruchu sami, potom kompetentne vyjednávať o cene s opravármi. Preto sa pozrime na to, ako sa diagnostikuje a opravuje napájací zdroj, najmä s IIN, pretože viac ako 80 % zlyhaní je ich podiel.

Sýtosť a prievan

Najprv o niektorých efektoch, bez pochopenia ktorých nie je možné pracovať s UPS. Prvým z nich je saturácia feromagnetík. V závislosti od vlastností materiálu nie sú schopné absorbovať energiu vyššiu ako určitú hodnotu. Fanúšikovia sa so saturáciou na železe stretávajú len zriedka, dá sa zmagnetizovať na niekoľko Tesla (Tesla, jednotka merania magnetickej indukcie). Pri výpočte železných transformátorov sa indukcia považuje za 0,7-1,7 Tesla. Ferity vydržia iba 0,15-0,35 T, ich hysterézna slučka je „pravouhlejšia“ a pracujú pri vyššie frekvencie, takže ich pravdepodobnosť „skoku do nasýtenia“ je rádovo vyššia.

Ak je magnetický obvod nasýtený, indukcia v ňom už nerastie a EMF sekundárnych vinutí zmizne, aj keď sa primárne roztopilo (pamätáte si školskú fyziku?). Teraz vypnite primárny prúd. Magnetické pole v mäkkých magnetických materiáloch (tvrdé magnetické materiály sú permanentné magnety) nemôže existovať stacionárne, napr nabíjačka alebo voda v nádrži. Začne sa rozptyľovať, indukcia klesne a vo všetkých vinutiach sa indukuje EMF opačnej polarity v porovnaní s pôvodnou polaritou. Tento efekt je v IIN pomerne široko používaný.

Na rozdiel od saturácie je cez prúd v polovodičových zariadeniach (jednoduchý ťah) absolútne škodlivý jav. Vzniká v dôsledku tvorby/resorpcie priestorových nábojov v oblastiach p a n; pre bipolárne tranzistory - hlavne v základni. Tranzistory s efektom poľa a Schottkyho diódy sú prakticky bez prievanu.

Napríklad, keď je na dióde privedené/odstránené napätie, vedie prúd v oboch smeroch, kým sa náboje nezozbierajú/nerozpustia. Preto je strata napätia na diódach v usmerňovačoch viac ako 0,7 V: v okamihu spínania má časť náboja filtračného kondenzátora čas pretiecť vinutím. V paralelnom zdvojovacom usmerňovači prúdi ťah cez obe diódy naraz.

Prievan tranzistorov spôsobuje napäťový ráz na kolektore, ktorý môže poškodiť zariadenie alebo, ak je pripojená záťaž, poškodiť ho extra prúdom. Ale aj bez toho tranzistorový ťah zvyšuje dynamické straty energie, ako je prievan diódy, a znižuje účinnosť zariadenia. Výkonný tranzistory s efektom poľa takmer nie sú na to náchylné, pretože nehromadí náboj v základni kvôli jej absencii, a preto spína veľmi rýchlo a plynulo. „Takmer“, pretože ich obvody zdroj-brána sú chránené pred spätným napätím Schottkyho diódami, ktoré sú mierne, ale priechodné.

Typy DIČ

UPS sledujú ich pôvod ku generátoru blokovania, poz. 1 na obr. 6. Po zapnutí je Uin VT1 mierne otvorený prúdom cez Rb, prúd preteká vinutím Wk. Nemôže okamžite narásť na limit (znova si spomeňte na školskú fyziku), v základni Wb a záťažovom vinutí Wn sa indukuje emf. Od Wb cez Sb vynúti odblokovanie VT1. Cez Wn ešte netečie žiadny prúd a VD1 sa nerozbehne.

Keď je magnetický obvod nasýtený, prúdy vo Wb a Wn sa zastavia. Potom v dôsledku rozptylu (resorpcie) energie indukcia klesne, vo vinutí sa indukuje EMF opačnej polarity a spätné napätie Wb okamžite uzamkne (zablokuje) VT1, čím ho chráni pred prehriatím a tepelným zlomom. Preto sa takáto schéma nazýva blokovací generátor alebo jednoducho blokovanie. Rk a Sk odrežú HF rušenie, ktorého blokovanie produkuje viac než dosť. Teraz môže byť z Wn odstránený nejaký užitočný výkon, ale iba cez usmerňovač 1P. Táto fáza pokračuje, kým sa Sat úplne nenabije alebo kým sa nevyčerpá uložená magnetická energia.

Tento výkon je však malý, do 10W. Ak sa pokúsite vziať viac, VT1 vyhorí zo silného prievanu skôr, ako sa uzamkne. Keďže Tp je nasýtený, účinnosť blokovania nie je dobrá: viac ako polovica energie uloženej v magnetickom obvode odletí do teplých iných svetov. Je pravda, že kvôli rovnakej saturácii blokovanie do určitej miery stabilizuje trvanie a amplitúdu svojich impulzov a jeho obvod je veľmi jednoduchý. Preto sa v lacných nabíjačkách telefónov často používajú čísla TIN založené na blokovaní.

Poznámka: hodnota Sb do značnej miery, ale nie úplne, ako píšu v amatérskych referenčných knihách, určuje periódu opakovania pulzu. Hodnota jeho kapacity musí byť spojená s vlastnosťami a rozmermi magnetického obvodu a rýchlosťou tranzistora.

Blokovanie naraz viedlo k vzniku riadkových televízorov s katódovými trubicami (CRT) a zrodilo INN s tlmiacou diódou, poz. 2. Tu riadiaca jednotka na základe signálov z Wb a obvodu spätnej väzby DSP násilne otvorí/uzamkne VT1 pred nasýtením Tr. Keď je VT1 zablokovaný, spätný prúd Wk je uzavretý cez rovnakú tlmiacu diódu VD1. Toto je pracovná fáza: už väčšia ako pri blokovaní sa časť energie odoberá do záťaže. Je veľký, pretože keď je úplne nasýtený, všetka prebytočná energia odletí preč, ale tu jej navyše nie je dosť. Týmto spôsobom je možné odobrať výkon až niekoľko desiatok wattov. Keďže však riadiace zariadenie nemôže fungovať, kým sa Tr nepriblíži k saturácii, tranzistor stále silno presvitá, dynamické straty sú veľké a účinnosť obvodu je oveľa väčšia.

IIN s tlmičom je stále živý v televízoroch a CRT displejoch, pretože v nich sú IIN a výstup horizontálneho skenovania kombinované: výkonový tranzistor a TP sú spoločné. To výrazne znižuje výrobné náklady. Úprimne povedané, IIN s tlmičom je zásadne zakrpatený: tranzistor a transformátor sú nútené neustále pracovať na pokraji zlyhania. Inžinieri, ktorým sa podarilo doviesť tento obvod k prijateľnej spoľahlivosti, si zaslúžia najhlbší rešpekt, ale dôrazne sa neodporúča lepiť tam spájkovačku s výnimkou profesionálov, ktorí prešli odborným školením a majú príslušné skúsenosti.

Push-pull INN so samostatným transformátorom spätnej väzby je najpoužívanejší, pretože má najlepšie ukazovatele kvality a spoľahlivosti. V porovnaní s „analógovými“ zdrojmi (s transformátormi na hardvéri a SNN) však z hľadiska RF rušenia tiež strašne hreší. V súčasnosti táto schéma existuje v mnohých modifikáciách; výkonné bipolárne tranzistory v ňom sú takmer úplne nahradené poľnými riadenými špeciálnymi zariadeniami. IC, ale princíp činnosti zostáva nezmenený. Ilustruje to pôvodný diagram, poz. 3.

Obmedzovacie zariadenie (LD) obmedzuje nabíjací prúd kondenzátorov vstupného filtra Sfvkh1(2). Ich veľká veľkosť je nevyhnutnou podmienkou pre prevádzku zariadenia, pretože Počas jedného prevádzkového cyklu sa z nich odoberie malý zlomok uloženej energie. Zhruba povedané, hrajú úlohu nádrže na vodu alebo vzduchového prijímača. Pri „krátkom“ nabíjaní môže dodatočný nabíjací prúd prekročiť 100 A po dobu až 100 ms. Na vyrovnanie napätia filtra sú potrebné Rc1 a Rc2 s odporom rádovo MOhm, pretože najmenšia nerovnováha jeho ramien je neprijateľná.

Keď sú Sfvkh1(2) nabité, ultrazvukové spúšťacie zariadenie generuje spúšťací impulz, ktorý otvorí jedno z ramien (na ktorom nezáleží) meniča VT1 VT2. Vinutím Wk veľkého výkonového transformátora Tr2 preteká prúd a magnetická energia z jeho jadra cez vinutie Wn sa takmer úplne spotrebuje na usmernenie a na záťaž.

Malá časť energie Tr2, určená hodnotou Rogr, sa odoberá z vinutia Woc1 a privádza sa do vinutia Woc2 malého základného spätnoväzbového transformátora Tr1. Rýchlo sa nasýti, otvorené rameno sa zatvorí a v dôsledku rozptylu v Tr2 sa otvorí predtým zatvorené, ako je opísané pre blokovanie, a cyklus sa opakuje.

V podstate push-pull IIN sú 2 blokátory, ktoré sa navzájom „tlačia“. Keďže výkonný Tr2 nie je nasýtený, ťah VT1 VT2 je malý, úplne sa „potopí“ do magnetického obvodu Tr2 a nakoniec ide do záťaže. Preto je možné postaviť dvojtaktný IPP s výkonom až niekoľko kW.

Horšie je, ak skončí v režime XX. Potom, počas polovičného cyklu, sa Tr2 stihne nasýtiť a silný ťah spáli naraz VT1 aj VT2. Teraz sú však v predaji výkonové ferity pre indukciu až do 0,6 Tesla, ale sú drahé a degradujú náhodným prevrátením magnetizácie. Vyvíjajú sa ferity s kapacitou viac ako 1 Tesla, ale na to, aby IIN dosiahli „železnú“ spoľahlivosť, je potrebných aspoň 2,5 Tesla.

Diagnostická technika

Pri odstraňovaní problémov s „analógovým“ zdrojom napájania, ak je „hlúpo tichý“, najskôr skontrolujte poistky, potom ochranu, RE a ION, ak má tranzistory. Zvonia normálne - postupujeme po prvku, ako je popísané nižšie.

V IIN, ak sa „rozbehne“ a hneď „zasekne“, najskôr skontrolujú riadiacu jednotku. Prúd v ňom je obmedzený výkonným nízkoodporovým odporom, ktorý je potom posunutý optotyristorom. Ak je „rezistor“ zjavne spálený, vymeňte ho a optočlen. Ostatné prvky ovládacieho zariadenia zlyhajú veľmi zriedkavo.

Ak je IIN „tichý, ako ryba na ľade“, diagnóza tiež začína OU (možno „rezik“ úplne vyhorel). Potom - ultrazvuk. Lacné modely používajú tranzistory v režime lavínového rozpadu, čo ani zďaleka nie je veľmi spoľahlivé.

Ďalšou etapou v akomkoľvek napájacom zdroji sú elektrolyty. Zlomenie puzdra a únik elektrolytu nie sú ani zďaleka také bežné, ako píšu na RuNet, ale k strate kapacity dochádza oveľa častejšie ako k poruche aktívnych prvkov. Elektrolytické kondenzátory sa kontrolujú multimetrom schopným merať kapacitu. Pod nominálnu hodnotu o 20% alebo viac - spustíme „mŕtveho“ do kalu a nainštalujeme nový, dobrý.

Potom sú tu aktívne prvky. Pravdepodobne viete, ako vytáčať diódy a tranzistory. Ale sú tu 2 triky. Prvým je, že ak tester s 12V batériou zavolá Schottkyho diódu alebo zenerovu diódu, zariadenie môže vykazovať poruchu, hoci dióda je celkom dobrá. Je lepšie zavolať tieto komponenty pomocou ukazovacieho zariadenia s batériou 1,5-3 V.

Druhým sú mocní terénni pracovníci. Vyššie (všimli ste si?) sa hovorí, že ich I-Z sú chránené diódami. Preto sa zdá, že výkonné tranzistory s efektom poľa znejú ako použiteľné bipolárne tranzistory, aj keď sú nepoužiteľné, ak nie je kanál úplne „vyhorený“ (degradovaný).

Jediným spôsobom, ktorý máte doma, je nahradiť ich známymi dobrými, oboje naraz. Ak ostane v obvode spálený, okamžite so sebou stiahne nový pracovný. Elektrotechnickí inžinieri žartujú, že výkonní terénni pracovníci nemôžu žiť jeden bez druhého. Ďalší prof. vtip – „náhradný homosexuálny pár“. To znamená, že tranzistory ramien IIN musia byť striktne rovnakého typu.

Nakoniec filmové a keramické kondenzátory. Vyznačujú sa vnútornými poruchami (nájdené tým istým testerom, ktorý kontroluje „klimatizácie“) a únikom alebo poruchou pod napätím. Na ich „chytenie“ je potrebné zostaviť jednoduchý obvod podľa obr. 7. Postupné testovanie elektrických kondenzátorov na poruchu a únik sa vykonáva takto:

• Na testeri nastavíme, bez toho, aby sme ho kamkoľvek pripojili, najmenší limit pre meranie jednosmerného napätia (najčastejšie 0,2V alebo 200mV), zisťujeme a zaznamenávame vlastnú chybu zariadenia;
• Zapneme hranicu merania 20V;
• Podozrivý kondenzátor pripojíme na body 3-4, tester na 5-6 a na 1-2 aplikujeme konštantné napätie 24-48 V;
• Prepnite limity napätia multimetra na najnižšie;
• Ak na akomkoľvek testeri ukazuje niečo iné ako 0000,00 (prinajmenšom - niečo iné ako vlastnú chybu), testovaný kondenzátor nie je vhodný.

Tu končí metodologická časť diagnostiky a začína časť tvorivá, kde všetky návody vychádzajú z vlastných vedomostí, skúseností a úvah.

Pár impulzov

UPS sú špeciálnym artiklom kvôli ich zložitosti a rôznorodosti obvodov. Tu najprv zvážime niekoľko vzoriek pomocou modulácie šírky impulzov (PWM), ktorá nám umožňuje získať najlepšia kvalita UPS. V RuNet je veľa PWM obvodov, ale PWM nie je také strašidelné, ako sa o ňom hovorí...

Pre svetelný dizajn

LED pásik jednoducho rozsvietite z akéhokoľvek zdroja popísaného vyššie, okrem toho na obr. 1, nastavenie požadovaného napätia. SNN s poz. 1 Obr. 3, je ľahké vyrobiť 3 z nich pre kanály R, G a B. Trvanlivosť a stabilita žiary LED však nezávisí od napätia, ktoré je na ne privedené, ale od prúdu, ktorý nimi preteká. Preto by dobrý napájací zdroj pre LED pásik mal obsahovať stabilizátor záťažového prúdu; z technického hľadiska - stabilný zdroj prúdu (IST).

Jedna zo schém stabilizácie prúdu svetelného pásu, ktorú môžu opakovať amatéri, je znázornená na obr. 8. Je zostavený na integrovanom časovači 555 ( domáci analóg– K1006VI1). Poskytuje stabilný páskový prúd z napájacieho napätia 9-15 V. Množstvo stabilného prúdu je určené vzorcom I = 1/(2R6); v tomto prípade - 0,7A. Výkonný tranzistor VT3 je nevyhnutne poľný, z prievanu sa v dôsledku náboja základne jednoducho nevytvorí bipolárna PWM. Induktor L1 je navinutý na feritovom krúžku 2000NM K20x4x6 s 5xPE 0,2 mm zväzkom. Počet závitov – 50. Diódy VD1, VD2 – ľubovoľné kremíkové RF (KD104, KD106); VT1 a VT2 – KT3107 alebo analógy. S KT361 atď. Rozsahy regulácie vstupného napätia a jasu sa znížia.

Obvod funguje takto: najskôr sa cez obvod R1VD1 nabije časovo nastaviteľná kapacita C1 a cez VD2R3VT2 sa vybije, t.j. v režime nasýtenia cez R1R5. Časovač generuje sekvenciu impulzov s maximálnou frekvenciou; presnejšie - s minimálnym pracovným cyklom. Spínač VT3 bez zotrvačnosti generuje silné impulzy a jeho zväzok VD3C4C3L1 ich vyhladzuje priamy prúd.

Poznámka: Pracovný cyklus série impulzov je pomer periódy ich opakovania k dobe trvania impulzu. Ak je napríklad trvanie impulzu 10 μs a interval medzi nimi je 100 μs, potom bude pracovný cyklus 11.

Prúd v záťaži sa zvyšuje a pokles napätia na R6 otvára VT1, t.j. prenesie ho z vypínacieho (uzamykacieho) režimu do aktívneho (zosilňujúceho) režimu. Tým sa vytvorí zvodový obvod pre základňu VT2 R2VT1+Upit a VT2 tiež prejde do aktívneho režimu. Vybíjací prúd C1 klesá, doba vybíjania sa zvyšuje, pracovný cyklus série sa zvyšuje a priemerná hodnota prúdu klesá na normu špecifikovanú R6. Toto je podstata PWM. Pri minimálnom prúde, t.j. pri maximálnom pracovnom cykle sa C1 vybije cez obvod vnútorného časového spínača VD2-R4.

V pôvodnom dizajne nie je zabezpečená možnosť rýchleho nastavenia prúdu a podľa toho aj jasu žiary; Neexistujú žiadne 0,68 ohmové potenciometre. Najjednoduchší spôsob nastavenia jasu je po nastavení pripojiť 3,3-10 kOhm potenciometer R* do medzery medzi R3 a žiaričom VT2, zvýraznenej hnedou farbou. Pohybom jeho motora nadol po obvode zvýšime dobu vybíjania C4, pracovný cyklus a znížime prúd. Ďalším spôsobom je obísť základnú križovatku VT2 zapnutím potenciometra približne 1 MOhm v bodoch a a b (zvýraznených červenou farbou), čo je menej výhodné, pretože úprava bude hlbšia, ale hrubšia a ostrejšia.

Bohužiaľ, na nastavenie tohto užitočného nielen pre svetelné pásky IST potrebujete osciloskop:

1. Do okruhu sa dodáva minimálny +Upit.
2. Výberom R1 (impulz) a R3 (pauza) dosiahneme pracovný cyklus 2, t.j. Trvanie impulzu sa musí rovnať trvaniu pauzy. Nemôžete dať pracovný cyklus menší ako 2!
3. Podávajte maximálne + Upit.
4. Výberom R4 sa dosiahne menovitá hodnota stabilného prúdu.

Na nabíjanie

Na obr. 9 - schéma najjednoduchšieho ISN s PWM, vhodného na nabíjanie telefónu, smartfónu, tabletu (notebook, žiaľ, nebude fungovať) z domácej solárnej batérie, veterného generátora, motocyklovej alebo autobatérie, magnetickej baterky „chyba“ a iné napájanie nestabilných náhodných zdrojov s nízkym výkonom Rozsah vstupného napätia nájdete v diagrame, nie je tam žiadna chyba. Toto ISN je skutočne schopné produkovať výstupné napätie väčšie ako vstupné. Rovnako ako v predchádzajúcom, aj tu je vplyv zmeny polarity výstupu vzhľadom na vstup; toto je vo všeobecnosti vlastná vlastnosť obvodov PWM. Dúfajme, že po pozornom prečítaní predchádzajúceho pochopíte prácu tohto maličkého drobca aj sami.

Mimochodom, o nabíjaní a nabíjaní

Nabíjanie akumulátorov je veľmi zložitý a jemný fyzikálno-chemický proces, ktorého porušením sa niekoľkonásobne až desaťnásobne znižuje ich životnosť, t.j. počet cyklov nabíjania a vybíjania. Nabíjačka musí na základe veľmi malých zmien napätia batérie vypočítať, koľko energie prijala a podľa toho regulovať nabíjací prúd podľa určitého zákona. Preto Nabíjačka nie je v žiadnom prípade napájacím zdrojom a z bežných napájacích zdrojov je možné nabíjať iba batérie v zariadeniach so vstavaným regulátorom nabíjania: telefóny, smartfóny, tablety, niektoré modely digitálnych fotoaparátov. A nabíjanie, čo je nabíjačka, je predmetom samostatnej diskusie.

Question-remont.ru povedal:

Z usmerňovača bude iskrenie, ale asi to nie je veľký problém. Pointou je tzv. rozdielna výstupná impedancia napájacieho zdroja. Pri alkalických batériách je to asi mOhm (miliohmy), pri kyselinových ešte menej. Trance s mostíkom bez vyhladzovania má desatiny a stotiny ohmu, teda cca. 100-10 krát viac. A štartovací prúd jednosmerného kartáčovaného motora môže byť 6-7 alebo dokonca 20-krát väčší ako prevádzkový prúd. Ten váš je s najväčšou pravdepodobnosťou bližšie k druhému - motory s rýchlym zrýchlením sú kompaktnejšie a hospodárnejšie a obrovská kapacita preťaženia batérie umožňujú dať motoru toľko prúdu, koľko zvládne.na zrýchlenie. Trans s usmerňovačom neposkytne toľko okamžitého prúdu a motor zrýchľuje pomalšie ako bol navrhnutý a s veľkým sklzom kotvy. Z toho z veľkého sklzu vzniká iskra, ktorá potom zostáva v prevádzke v dôsledku samoindukcie vo vinutí.

Čo tu môžem odporučiť? Po prvé: pozrite sa bližšie - ako to iskrí? Treba to sledovať v prevádzke, v záťaži, t.j. počas pílenia.

Ak na určitých miestach pod kefami tancujú iskry, je to v poriadku. Moja výkonná vŕtačka Konakovo sa tak leskne už od narodenia a preboha. Za 24 rokov som raz vymenil kefy, umyl ich alkoholom a vyleštil komutátor - to je všetko. Ak ste pripojili 18V nástroj na 24V výstup, tak malé iskrenie je normálne. Odviňte vinutie alebo uhaste prebytočné napätie niečím ako zváracím reostatom (odpor približne 0,2 Ohm pre stratový výkon 200 W alebo viac), aby motor pracoval pri menovitom napätí a iskra s najväčšou pravdepodobnosťou zhasla. preč. Ak by ste ho pripojili na 12 V dúfajúc, že ​​po usmernení to bude 18, tak márne - usmernené napätie pri záťaži výrazne klesá. A komutátorovému elektromotoru je mimochodom jedno, či je napájaný jednosmerným alebo striedavým prúdom.

Konkrétne: vezmite 3-5 m oceľového drôtu s priemerom 2,5-3 mm. Zvinieme do špirály s priemerom 100-200 mm tak, aby sa závitky navzájom nedotýkali. Položte na ohňovzdornú dielektrickú podložku. Konce drôtu očistite do lesku a zložte ich do „uší“. Najlepšie je ihneď namazať grafitovým mazivom, aby sa zabránilo oxidácii. Tento reostat je pripojený k prerušeniu jedného z drôtov vedúcich k prístroju. Je samozrejmé, že kontakty by mali byť skrutky, pevne utiahnuté, s podložkami. Pripojte celý obvod na 24V výstup bez usmerňovania. Iskra je preč, ale výkon na hriadeli tiež klesol - je potrebné znížiť reostat, jeden z kontaktov je potrebné prepnúť o 1-2 otáčky bližšie k druhému. Stále to iskrí, ale menej – reostat je príliš malý, treba pridať ďalšie otáčky. Je lepšie okamžite urobiť reostat očividne veľký, aby sa nepriskrutkovali ďalšie časti. Je to horšie, ak je oheň pozdĺž celej línie kontaktu medzi kefami a komutátorom alebo stopkou iskry za nimi. Potom usmerňovač potrebuje niekde antialiasingový filter, podľa vašich údajov, od 100 000 µF. Nie je to lacné potešenie. „Filter“ bude v tomto prípade zariadenie na ukladanie energie na zrýchlenie motora. Ale nemusí to pomôcť, ak celkový výkon transformátora nestačí. Účinnosť kartáčovaných jednosmerných motorov je cca. 0,55-0,65, t.j. trans je potrebný od 800-900 W. To znamená, že ak je filter nainštalovaný, ale stále iskrí ohňom pod celou kefou (samozrejme pod oboma), transformátor nie je na túto úlohu. Áno, ak nainštalujete filter, diódy mostíka musia byť dimenzované na trojnásobok prevádzkového prúdu, inak môžu pri pripojení k sieti vyletieť z rázu nabíjacieho prúdu. A potom je možné nástroj spustiť 5-10 sekúnd po pripojení k sieti, aby sa „banky“ mali čas „napumpovať“.

A najhoršie je, ak chvostíky iskier zo štetcov siahajú alebo takmer siahajú k protiľahlej kefke. Toto sa nazýva všestranný oheň. Veľmi rýchlo vyhorí kolektor až do úplného zničenia. Príčin kruhového ohňa môže byť niekoľko. Vo vašom prípade je najpravdepodobnejšie, že motor bol zapnutý na 12 V s usmernením. Potom pri prúde 30 A je elektrický výkon v obvode 360 ​​W. Kotva sa posúva o viac ako 30 stupňov na otáčku, a to je nevyhnutne nepretržitý všestranný požiar. Je tiež možné, že kotva motora je navinutá jednoduchou (nie dvojitou) vlnou. Takéto elektromotory sú lepšie pri prekonávaní okamžitých preťažení, ale majú štartovací prúd - matka, nebojte sa. Nemôžem to povedať v neprítomnosti presnejšie a nemá to zmysel – sotva by sme tu mohli niečo opraviť vlastnými rukami. Potom bude pravdepodobne lacnejšie a jednoduchšie nájsť a kúpiť nové batérie. Najprv však skúste zapnúť motor na mierne vyššie napätie cez reostat (pozri vyššie). Takmer vždy je možné týmto spôsobom zostreliť nepretržitú všestrannú paľbu za cenu malého (do 10-15%) zníženia výkonu na hriadeli.

Súťaž pre začiatočníkov rádioamatérov
“Môj amatérsky rádiový dizajn”

Jednoduchý dizajn laboratórny blok napájanie tranzistorov od „0“ do „12“ voltov a Detailný popis celý proces výroby zariadenia

Súťažný návrh pre začínajúceho rádioamatéra:
„Nastaviteľný napájací zdroj 0-12 V tranzistorový“

Dobrý deň, milí priatelia a hostia stránky!
Predkladám vám na posúdenie štvrtý súťažný príspevok.
Autor dizajnu - Folkin Dmitrij, Záporožie, Ukrajina.

Nastaviteľné tranzistorové napájanie 0-12 V

Potreboval som napájanie, ktoré bolo nastaviteľné od 0 do ... B (čím viac, tým lepšie). Prezrel som si niekoľko kníh a rozhodol som sa pre dizajn navrhnutý v Borisovovej knihe “ Mladý rádioamatér" Všetko je tam vyskladané veľmi dobre, akurát pre začínajúceho rádioamatéra. V procese vytvárania takéhoto komplexného zariadenia pre mňa som urobil niekoľko chýb, ktorých analýzu som urobil v tomto materiáli. Moje zariadenie pozostáva z dvoch častí: elektrickej časti a dreveného tela.

Časť 1. Elektrická časť napájacieho zdroja.

Obrázok 1 - Základné elektrická schéma napájanie z knihy

Začal som výberom potrebných dielov. Niektoré z nich som našiel doma, iné som kúpil na rádiovom trhu.

Obrázok 2 – Elektrické časti

Na obr. 2 sú uvedené tieto podrobnosti:

1 – voltmeter, zobrazujúce výstupné napätie napájacej jednotky (kúpil som si nemenovaný voltmeter s tromi stupnicami, ku ktorému je potrebné zvoliť bočný rezistor pre správne odčítanie);
2 – vidlica napájanie zo siete BP(Vzal som nabíjačku od Motoroly, vybral som dosku a nechal zástrčku);
3 – žiarovka s objímkou, ktorý bude slúžiť ako indikátor zapojenia zdroja do siete (žiarovka 12,5 V 0,068 A, dve takéto som našiel v nejakom starom rádiu);
4 – vypínač z predlžovacieho kábla pre počítač (vo vnútri je žiarovka, žiaľ, tá moja bola vypálená);
5 – 10 kOhm variabilný nastavovací odpor skupiny A, t.j. s lineárnym funkčná charakteristika a rukoväť na to; potrebné na hladkú zmenu výstupného napätia napájacieho zdroja (vzal som SP3-4am a gombík z rádia);
6 – červené „+“ a čierne „-“ svorky, slúži na pripojenie záťaže k napájaciemu zdroju;
7 – poistka 0,5A, inštalované v svorkách na nohách (našiel som sklenenú poistku 6T500 so štyrmi nohami v starom rádiu);
8 – znižovací transformátor 220 V/12 V aj na štyroch nohách (možnosť TVK-70; mal som jednu bez označenia, ale predajca na nej napísal „12 V“);
9 – štyri diódy s maximálnym usmerneným prúdom 0,3 A pre usmerňovací diódový mostík (môžete použiť sériu D226, D7 s akýmkoľvek písmenom alebo blokom usmerňovača KTs402; vzal som D226B);
10 – tranzistor stredného alebo vysokého výkonu s radiátorom a upevňovacou prírubou (môžete použiť P213B alebo P214 - P217; P214 som vzal ihneď s radiátorom, aby sa nezohrieval);
11 – dva 500 µF elektrolytické kondenzátory alebo viac, jeden 15 V alebo viac, druhý 25 V alebo viac (K50-6 je možný; bral som K50-35 oba na 1000 uF, jeden 16 V, druhý 25 V);
12 – zenerova dióda so stabilizačným napätím 12V(môžete použiť D813, D811 alebo D814G; ja som vzal D813);
13 – nízkovýkonový nízkofrekvenčný tranzistor(môžete MP39, MP40 - MP42; ja mám MP41A);
14 – konštantný odpor 510 Ohm, 0,25 W(môžete použiť MLT; vzal som trimr SP4-1 na 1 kOhm, pretože bude potrebné zvoliť jeho odpor);
15 – konštantný odpor 1 kOhm, 0,25 W(narazil som na vysoko presný ±1%);
16 – konštantný odpor 510 Ohm, 0,25 W(mám MLT)
Tiež pre elektrickú časť, ktorú som potreboval:
– jednostranný fóliový textolit(obr. 3);
– domáca mini vŕtačka s vrtákmi s priemerom 1, 1,5, 2, 2,5 mm;
– drôty, skrutky, matice a iné materiály a nástroje.

Obrázok 3 – Na rozhlasovom trhu som narazil na veľmi starý sovietsky textolit

Ďalej, meraním geometrických rozmerov existujúcich prvkov, som nakreslil budúcu dosku v programe, ktorý nevyžaduje inštaláciu. Potom som začal vyrábať vytlačená obvodová doska LUT metóda. Urobil som to prvýkrát, takže som použil tento video tutoriál _http://habrahabr.ru/post/45322/.

Etapy výroby dosky plošných spojov:

1 . Vytlačené v tlačiarni laserova tlačiareň Dosku som nakreslila na lesklý papier 160 g/m2 a vystrihla (obr. 4).

Obrázok 4 – Obrázok stôp a usporiadanie prvkov na lesklom papieri

2 . Vyrezal som kus DPS s rozmermi 190x90 mm. Pri absencii nožníc na kov som použil obyčajné kancelárske nožnice, ktoré trvali dlho a ťažko sa strihali. Pomocou brúsneho papiera zero grade a 96% etylalkoholu som pripravil textolit na prenos tonera (obr. 5).

Obrázok 5 – Pripravený fóliový textolit

3 . Najprv som pomocou žehličky preniesol toner z papiera na metalizovanú časť DPS ​​a dlho nahrieval, asi 10 minút (obr. 6). Potom som si spomenul, že chcem robiť aj sieťotlač, t.j. kreslenie obrázka na tabuľu zo strany dielov. Papier s obrázkom dielov som priložil na nepokovenú časť DPS, krátko nahrial, asi 1 minútu, dopadlo to dosť zle. Najprv však bolo potrebné pretlačiť sieťotlačou a potom preniesť stopy.

Obrázok 6 – Papier na DPS po nahriatí žehličkou

4 . Ďalej musíte tento papier odstrániť z povrchu PCB. Použil som teplú vodu a kefu na topánky s kovovými štetinami v strede (obrázok 7). Veľmi usilovne som drhla papier. Možno to bola chyba.

Obrázok 7 – Kefa na obuv

5 . Po zmytí lesklého papiera obrázok 8 ukazuje, že toner vyschol, ale niektoré stopy sú roztrhané. Pravdepodobne za to môže tvrdá práca so štetcom. Preto som si musel kúpiť fixku na CD\DVD disky a pomocou nej som takmer všetky stopy a kontakty nakreslil ručne (obr. 9).

Obrázok 8 – Textolit po prenesení tonera a odstránení papiera

Obrázok 9 – Cesty dokončené značkou

6 . Ďalej musíte vyleptať nepotrebný kov z PCB a ponechať nakreslené stopy. Urobil som to takto: do plastovej misky som nalial 1 liter teplej vody, nalial do nej pol pohára chloridu železitého a premiešal plastovou lyžičkou. Potom som tam dal fóliovú DPS s vyznačenými dráhami (obr. 10). Na nádobe s chloridom železitým je sľubovaný čas leptania 40-50 minút (obr. 11). Po čakaní na určený čas som na budúcej tabuli nenašiel žiadne zmeny. Preto som všetok chlorid železitý, ktorý bol v tégliku, vylial do vody a premiešal. Počas procesu leptania som roztok premiešaval plastovou lyžičkou, aby som proces urýchlil. Trvalo to dlho, asi 4 hodiny. Pre urýchlenie leptania by bolo možné zohriať vodu, no ja som takú možnosť nemal. Roztok chloridu železitého možno rekonštituovať pomocou železných klincov. Nemal som žiadne, tak som použil hrubé skrutky. Na skrutkách sa usadila meď a v roztoku sa objavila zrazenina. Roztok som nalial do trojlitrovej plastovej fľaše s hrubým hrdlom a umiestnil do špajze.

Obrázok 10 – Polotovar dosky s plošnými spojmi pláva v roztoku chloridu železitého

Obrázok 11 – Nádoba s chloridom železitým (hmotnosť nešpecifikovaná)

7 . Po vyleptaní (obr. 12) som dosku opatrne umyl teplou vodou a mydlom a toner z dráh odstránil etylalkoholom (obr. 13).

Obrázok 12 – Textolit s leptanými stopami a tonerom

Obrázok 13 – Textolit s leptanými stopami bez tonera

8 . Potom som začal vŕtať otvory. Na to mám domácu mini vŕtačku (obr. 14). Aby to bolo možné, museli sme rozobrať starý rozbitý. tlačiareň Canon i250. Odtiaľ som zobral 24 V, 0,8 A motor, napájací zdroj k nemu a tlačidlo. Potom som na rádiovom trhu zakúpil klieštinové skľučovadlo na hriadeľ 2 mm a 2 sady vrtákov s priemerom 1, 1,5, 2, 2,5 mm (obr. 15). Skľučovadlo sa nasadí na hriadeľ motora, vloží a upne sa vrták s držiakom. Na hornú časť motora som prilepil a priletoval tlačidlo, ktoré poháňa minivŕtačku. Vŕtačky sa nedajú obzvlášť ľahko vycentrovať, takže sa pri práci trochu „unášajú“ do strán, ale dajú sa použiť na amatérske účely.

Obrázok 14 –

Obrázok 15 –

Obrázok 16 – Doska s vyvŕtanými otvormi

9 . Potom dosku pokryjem tavidlom a pomocou štetca ju namažem hrubou vrstvou farmaceutického glycerínu. Po tomto môžete pocínovať koľajnice, t.j. prikryjeme ich vrstvou cínu. Začínajúc širokými stopami som po stopách presúval veľkú kvapku spájky na spájkovačke, až kým som dosku úplne nepocínoval (obr. 17).

Obrázok 17 – Pocínovaná doska

10. Na záver som diely osadil na dosku. Začal som najmasívnejším transformátorom a radiátorom a skončil som tranzistormi (niekde som čítal, že tranzistory sa vždy na konci pripájajú) a spojovacími vodičmi. Tiež na konci inštalácie sa preruší obvod zenerovej diódy, označený na obr. 1 krížikom som zapol multimeter a zvolil odpor ladiaceho odporu SP4-1 tak, aby v tomto obvode vznikol prúd 11 mA. Toto nastavenie je popísané v Borisovovej knihe „Young Radio Amateur“.

Obrázok 18 – Doska s dielmi: pohľad zdola

Obrázok 19 – Doska s dielmi: pohľad zhora

Na obrázku 18 môžete vidieť, že som sa mierne pomýlil s umiestnením otvorov pre montáž transformátora a radiátora, takže som musel vŕtať viac. Taktiež sa ukázalo, že takmer všetky otvory pre rádiové komponenty mali o niečo menší priemer, pretože nožičky rádiových komponentov nesedeli. Možno sa otvory po pocínovaní spájkou zmenšili, preto ich treba po pocínovaní vyvŕtať. Samostatne by sa malo povedať o otvoroch pre tranzistory - ich umiestnenie sa tiež ukázalo ako nesprávne. Tu som musel diagram nakresliť opatrnejšie a pozornejšie v programe Sprint-Layout. Pri usporiadaní bázy, emitora a kolektora tranzistora P214 som mal počítať s tým, že žiarič je na doske osadený spodnou stranou (obr. 20). Na spájkovanie vývodov tranzistora P214 na požadované stopy som musel použiť medené kúsky drôtu. A pre tranzistor MP41A bolo potrebné ohnúť základnú svorku v opačnom smere (obr. 21).

Obrázok 20 – Otvory pre svorky tranzistora P214

Obrázok 21 – Otvory pre svorky tranzistora MP41A

Časť 2. Výroba dreveného puzdra napájacieho zdroja.

Pre prípad, ktorý som potreboval:
- 4 preglejkové dosky 220x120 mm;
– 2 preglejkové dosky 110x110 mm;
– 4 kusy preglejky 10x10x110 mm;
– 4 kusy preglejky 10x10x15 mm;
– klince, 4 tuby superglue.

Fázy výroby puzdra:

1 . Najprv som napílil veľký kus preglejky na dosky a kusy požadovanej veľkosti (obr. 22).

Obrázok 22 – Rezané preglejkové dosky na korpus

2 . Potom som pomocou mini vŕtačky vyvŕtal otvor pre vodiče do zástrčky napájacieho zdroja.
3 . Potom som pomocou klincov a superlepidla spojil spodnú a bočnú stenu puzdra.
4 . Ďalej som prilepil vnútorné drevené časti konštrukcie. Dlhé stojany (10x10x110 mm) sú prilepené k spodnej časti a bokom a držia bočné steny pohromade. Na spodok som nalepil malé štvorčeky, na ktoré sa osadí a zaistí plošný spoj (obr. 23). Tiež som zabezpečil držiaky drôtov vo vnútri zástrčky a na zadnej strane puzdra (obr. 24).

Obrázok 23 – Kryt: pohľad spredu (viditeľné škvrny od lepidla)

Obrázok 24 – Puzdro: bočný pohľad (a tu sa lepidlo cíti)

5 . Na prednom paneli puzdra boli: voltmeter, žiarovka, spínač, premenlivý odpor a dve svorky. Potreboval som vyvŕtať päť okrúhlych a jeden obdĺžnikový otvor. Trvalo to dlho, pretože neexistovali žiadne potrebné nástroje a museli sme použiť to, čo bolo po ruke: mini vŕtačku, obdĺžnikový pilník, nožnice, brúsny papier. Na obr. 25 je vidieť voltmeter, na jeden z kontaktov ktorého je pripojený 100 kOhm trimovací rezistor. Experimentálne sa s použitím 9 V batérie a multimetra zistilo, že voltmeter poskytuje správne hodnoty s bočným odporom 60 kOhm. Objímka žiarovky bola dokonale prilepená superlepidlom a vypínač bol pevne uchytený v obdĺžnikovom otvore aj bez lepidla. Variabilný odpor sa dobre zaskrutkoval do dreva a svorky boli zaistené maticami a skrutkami. Z vypínača som odstránil žiarovku podsvietenia, takže namiesto troch ostali na vypínači dva kontakty.

Obrázok 25 – Vnútorné časti PSU

Po zaistení dosky v puzdre, inštalácii potrebných prvkov na predný panel, prepojení komponentov pomocou vodičov a pripevnení prednej steny superlepidlom som dostal hotové funkčné zariadenie (obr. 26).

Obrázok 26 – Pripravené napájanie

Na obr. 26 môžete podľa farby vidieť, že žiarovka sa líši od tej, ktorá bola pôvodne vybraná. Pri pripojení 12,5 V žiarovky na prúd 0,068 A k sekundárnemu vinutiu transformátora (ako je uvedené v knihe) sa po niekoľkých sekundách prevádzky vypálila. Pravdepodobne kvôli vysokému prúdu v sekundárnom vinutí. Bolo potrebné nájsť nové miesto na pripojenie žiarovky. Žiarovku som vymenil za celú s rovnakými parametrami, ale natretú tmavomodrou (aby mi neoslňovala oči) a pomocou vodičov som ju prispájkoval paralelne za kondenzátor C1. Teraz to funguje dlho, ale v knihe je uvedené napätie v tom obvode 17 V a obávam sa, že budem musieť opäť hľadať nové miesto pre žiarovku. Tiež na obr. 26 môžete vidieť, že do spínača je zhora vložená pružina. Je to nevyhnutné pre spoľahlivú činnosť tlačidla, ktoré bolo uvoľnené. Rukoväť na premenlivom rezistore, ktorý mení výstupné napätie napájacej jednotky, bola skrátená pre lepšiu ergonómiu.
Pri zapnutí napájania kontrolujem hodnoty voltmetra a multimetra (obr. 27 a 28). Maximálne výstupné napätie je 11 V (1 V niekde zmizlo). Ďalej som sa rozhodol zmerať maximálny výstupný prúd a keď som na multimetri nastavil maximálnu hranicu 500 mA, ručička odišla zo stupnice. To znamená, že maximálny výstupný prúd je o niečo väčší ako 500 mA. Pri plynulom otáčaní rukoväte premenlivý odpor Výstupné napätie napájacej jednotky sa tiež plynule mení. Ale zmena napätia z nuly sa nespustí hneď, ale asi po 1/5 otáčky gombíka.

Takže po vynaložení značného množstva času, úsilia a financií som nakoniec zostavil zdroj s nastaviteľným výstupným napätím 0 - 11 V a výstupným prúdom viac ako 0,5 A. Ak som to zvládol ja, tak aj každý inak. Veľa šťastia všetkým!

Obrázok 27 – Kontrola napájania

Obrázok 28 – Kontrola správnych hodnôt voltmetra

Obrázok 29 – Nastavenie výstupného napätia na 5V a kontrola pomocou testovacej lampy

Vážení priatelia a hostia stránky!

Nezabudnite vyjadriť svoj názor na súťažné príspevky a zapojiť sa do diskusií na fóre stránky. Ďakujem.

Aplikácie na dizajn:

(15,0 kiB, 1 658 prístupov)

(38,2 kiB, 1 537 prístupov)

(21,0 kiB, 1 045 prístupov)

Napájanie 1-30V na LM317 + 3 x TIP41C
alebo 3 x 2SC5200.

Článok pojednáva o obvode jednoduchého regulovaného zdroja, implementovaného na stabilizačnom čipe LM317, ktorý riadi výkonné tri paralelne zapojené NPN tranzistory. Limity nastavenia výstupného napätia sú 1,2...30 voltov so zaťažovacím prúdom do 10 ampérov. Ako výkonné výstupy sú použité tranzistory TIP41C v puzdre TO220, ich kolektorový prúd je 6 ampérov, stratový výkon je 65 wattov. Schéma zapojenia napájacieho zdroja je uvedená nižšie:

Ako výstupy môžete použiť aj puzdro TIP132C, TO220, kolektorový prúd týchto tranzistorov je 8 A, strata výkonu je 70 Wattov podľa údajového listu.

Umiestnenia kolíkov pre tranzistory TIP132C, TIP41C sú nasledovné:

Rozloženie kolíkov nastaviteľného stabilizátora LM317:

Tranzistory v balení TO220 sú prispájkované priamo do plošného spoja a pripevnené k jednému spoločnému chladiču pomocou sľudy, tepelnej pasty a izolačných puzdier. Ale môžete použiť aj tranzistory v balení TO-3, dovážané sú vhodné napríklad 2N3055, ktorých kolektorový prúd je až 15 ampérov, stratový výkon je 115 wattov, alebo domáce tranzistory KT819GM ​​​​, sú 15 ampérov so stratovým výkonom 100 wattov. V tomto prípade sú svorky tranzistorov spojené s doskou pomocou vodičov.

Ako možnosť môžete zvážiť použitie importovaných 15-ampérových tranzistorov TOSHIBA 2SC5200 so stratovým výkonom 150 wattov. Práve tento tranzistor som použil pri prerábaní KIT kitu napájacieho zdroja zakúpeného na Aliexpress.

Zapnuté schematický diagram svorky PAD1 a PAD2 sú určené na pripojenie ampérmetra, svorky X1-1 (+) a X1-2 (-) napájajú vstupné napätie z usmerňovača (diódový mostík), X2-1 (-) a X2-2 (+) sú napájanie výstupných svoriek, na svorkovnicu JP1 je pripojený voltmeter.

Prvá verzia dosky plošných spojov je určená na inštaláciu výkonových tranzistorov v puzdre TO220, formát LAY6 je nasledovný:

Foto pohľad na dosku formátu LAY6:

Druhá verzia dosky plošných spojov na inštaláciu tranzistorov typu 2SC5200, formát typu LAY6 nižšie:

Fotografický pohľad na druhú verziu dosky plošných spojov zdroja:

Tretia verzia plošného spoja je rovnaká, ale bez diódovej zostavy, nájdete ju v archíve so zvyškom materiálov.

Zoznam prvkov regulovaného napájacieho obvodu na LM317:

Rezistory:

R1 – potenciometer 5K – 1 ks.
R2 – 240R 0,25W – 1 ks.
R3, R4, R5 – keramické odpory 5W 0R1 – 3 ks.
R6 – 2K2 0,25W – 1 ks.

Kondenzátory:

C1, C2 – 4700...6800mF/50V – 2 ks.
C3 – 1000...2200mF/50V – 1 ks.
C4 – 150...220mF/50V – 1 ks.
C5, C6, C7 – 0,1mF = 100n – 3 ks.

Diódy:

D1 – 1N5400 – 1 ks.
D1 – 1N4004 – 1 ks.
LED1 – LED – 1 ks.
Zostava diódy - nemal som zostavy na mierne nižší prúd, takže doska bola navrhnutá na použitie KBPC5010 (50 Ampér) - 1 ks.

Tranzistory, mikroobvody:

IC1 – LM317MB – 1 ks.
Q1, Q2, Q3 – TIP132C, TIP41C, KT819GM, 2N3055, 2SC5200 – 3 ks.

Odpočinok:

2 kolíkové konektory so skrutkovou svorkou (vstup, výstup, ampérmeter) – 3 ks.
Konektor 2 Pin 2,54mm (LED, riadiaca veličina) – 2 ks.
V zásade nemusíte inštalovať konektory.
Pôsobivý radiátor pre víkendistov – 1 ks.
Transformátor, sekundárny pri 22...24 voltoch striedavý, schopný prenášať prúd asi 10...12 ampérov.

Veľkosť archívneho súboru s materiálmi na napájacom zdroji pre LM317 10A je 0,6 Mb.