Kuidas teha oma kätega 12-voldine toiteallikas - näidisahelad

12-voldine alalispingeallikas – kasulik seade koju, suvilasse või garaaži. Sellist seadet pole keeruline ise valmistada. Allpool on diagramm 12V toiteallikast oma kätega kokkupanekuks, samuti näpunäiteid arvutamise ja komponentide valimise kohta.

Toiteallikate tüübid

Praeguseks on impulsspingeallikad laialt levinud. Enne traditsioonilisi trafoahelaid on neil märkimisväärne eelis energiatõhususes ja massinäitajates. Arvatakse, et üle 5 amprise koormusvoolu korral on neil vaieldamatu eelis. Kuid neil on ka puudusi, näiteks raadiosageduslike häirete tekitamine vooluvõrku ja koormusse. Ja koduse kokkupaneku peamiseks takistuseks on ahelate keerukus ja vajadus spetsiaalsete oskuste järele mähisosade valmistamiseks. Seetõttu on keskmisel kodusel meistrimehel parem teha toiteallikas tavalisel põhimõttel võrgu astmelise trafoga.

Kus kasutatakse pingeallikat

Sellise toiteallika kasutusala majapidamises on lai:

• madalpingelampide toide;
• Laetavate akude laadimine;
• Heli taasesitusseadmete toiteallikas.

Nagu ka paljudel muudel eesmärkidel, mille jaoks on vaja pidevat 12-voldist pinget.

Trafo toiteallika skeem

Toiteallika skemaatiline diagramm.

220 V võrgust töötava 12-voldise toiteallika skemaatiline diagramm koosneb järgmistest sõlmedest:

1. Alandatav trafo.. See koosneb raud-, primaar- ja sekundaarmähistest (neid võib olla mitu) mähistest. Ilma tööpõhimõttesse laskumata tuleb märkida, et väljundpinge sõltub primaar- (n1) ja sekundaarmähiste (n2) suhtest. 12 volti saamiseks on vajalik, et sekundaarmähis sisaldaks 220/12=18,3 korda vähem pööreid kui primaarmähis.
2. Alaldi. Enamasti tehakse kahe poole perioodiga vooluringi (dioodsild) kujul. Muudab vahelduvpinge pulseerivaks pingeks. Vool läbib koormust kaks korda perioodi jooksul samas suunas.
   Poolperioodalaldi töö.
3. Filter. Muudab pulseeriva pinge alalispingeks. Seda laetakse rakendatud pinge hetkedel ja tühjeneb pauside ajal. See koosneb suure võimsusega oksiidkondensaatorist, millega paralleelselt on sageli kaasas keraamiline kondensaator mahuga umbes 1 µF. Selle lisaelemendi vajaduse mõistmiseks tuleb meeles pidada, et oksiidkondensaator on paigutatud rulli keeratud fooliumiribadena. Sellel rullil on parasiitne induktiivsus, mis halvendab märgatavalt kõrgsagedusliku müra filtreerimise kvaliteeti. Selleks on kaasas HF-impulsside täiendav lühiskondensaator.
   Samaväärne filtriahel oksiidi ja lisakondensaatoritega.
4. Stabilisaator. Ei pruugi kohal olla. Allpool käsitletakse lihtsate, kuid tõhusate koostude skeeme.

Järgmistes osades käsitletakse 12-voldise alalispingeallika iga elemendi valimise ja arvutamise protseduuri.

Trafo valik

Sobiva trafo saamiseks on kaks võimalust. Alandava seadme valmistamine ise või sobiva tehases kokkupandud trafo valimine. Mõlemal juhul peaksite meeles pidama:

• pinge mõõtmisel trafo alammähise väljundis näitab voltmeeter efektiivset pinget (1,4 korda väiksem kui amplituudpinge);
• ilma koormuseta filtreeriva kondensaatori korral on alalispinge ligikaudu võrdne amplituudi pingega (väidavad, et kondensaatori pinge "tõuseb" 1,4 korda);
• kui stabilisaatorit pole, langeb koormuse all sõltuvalt voolust kondensaatori pinge;
• stabilisaatori tööks on vajalik teatud sisendpinge ületamine väljundpingest, nende suhe piirab toiteploki kui terviku efektiivsust.

Kahest viimasest punktist järeldub, et toiteallika normaalseks tööks peab trafo pinge ületama 12 V.

Trafo iseseisev mähis

Omatehtud jõutrafo täielik arvutamine ja valmistamine on keeruline, aeganõudev ning nõuab tööriistu ja oskusi. Seetõttu kaalume lihtsustatud viisi - sobiva rauaüksuse valimist ja selle muutmist 12 V-ks.

Kui valmis trafo on olemas, kuid selle ühendamise skeem puudub, tuleb selle mähis testeriga välja kutsuda. Suurima takistusega mähis on tõenäoliselt võrgu mähis. Ülejäänud mähised tuleb eemaldada.

Järgmisena tuleks mõõta rauakomplekti b paksus ja keskplaadi a laius ning need korrutada. Saate südamiku ristlõikepindala S=a*b (ruutmeetrites). See määrab trafo võimsuse P=. Järgmiseks arvutatakse maksimaalne vool amprites, mida saab tõmmata 12-voldise pingega mähisest: I=P/12.

Südamiku pindala määramine.

Seejärel arvutatakse pöörete arv volti valemi järgi n=50/S.12 volti puhul tuleks kerida 12*n pööret umbes 20% reserviga vase ja stabilisaatori kadude jaoks. Ja kui stabilisaatorit pole, siis pingelangus koormuse all. Ja viimane samm on valida mähise traadi ristlõige vastavalt diagrammile voolutiheduse 2-3 ma / sq.mm jaoks.

Vasktraadi valik.

Näiteks on olemas 220 V primaarmähisega trafo koos 3,5 cm paksuse raua komplektiga ja keele keskosa laiusega 2,5 cm. Seega S=2,5*3,5=8,75 ja trafo võimsus =3 W (ligikaudu). Siis maksimaalne võimalik vool 12 volti juures I=P/U=3/12=0,25 A. Mähkimiseks saab valida traadi läbimõõduga 0,35...0,4 ruutmeetrit. 1 volti jaoks on 50/8,75=5,7 pööret, pead kerima 12*5,7=33 pööret. Reserviga - umbes 40 pööret.

Valmis trafo valik

Kui on olemas voolu ja pinge jaoks sobiva sekundaarmähisega valmistrafo, võite proovida võtta valmis trafo. Näiteks TPP seerias on sobivad tooted, mille sekundaarpinge on ligi 12 volti.

Selle lahenduse eeliseks on tehaseprojekti minimaalne töömahukus ja töökindlus. Miinus - trafo sisaldab muid mähiseid, koguvõimsus arvutatakse nende koormuse järgi. Seetõttu kaotab selline trafo oma kaalu ja mõõtmete poolest.

Dioodide valimine ja alaldi valmistamine

Alaldis olevad dioodid valitakse kolme parameetri järgi:

• Suurim lubatud päripinge;
• Kõrgeim pöördpinge;
• Suurim töövool.

Kahe esimese parameetri järgi sobib 90 protsenti olemasolevatest pooljuhtseadmetest töötamiseks 12-voldises vooluringis, valik tehakse peamiselt maksimaalse pideva lubatud voolu järgi. See parameeter määrab ka dioodi korpuse konstruktsiooni ja alaldi valmistamise viisi.

Kui koormusvool ei ületa 1 A, võite kasutada välismaiseid ja kodumaiseid üheampriseid dioode:

• 1N4001-1N4007;
• HER101-HER108;
• KD258 ("tilk");
• KD212 ja teised.

Seadmed KD105 (KD106) on mõeldud väiksemate voolude jaoks (kuni 0,3 A). Kõiki loetletud dioode saab paigaldada vertikaalselt või horisontaalselt PCB-le või paigaldusplaadile või lihtsalt tihvtidele. Nad ei vaja radiaatoreid.

Väikese võimsusega elementide dioodsild.

Kui vajate suuri töövoolusid, peaksite kasutama teisi dioode (KD213, KD202, KD203 jne). Need seadmed on ette nähtud kasutamiseks jahutusradiaatoritel, ilma nendeta ei talu nad rohkem kui 10% maksimaalsest nimivoolust. Seetõttu on vaja valmis jahutusradiaatorid üles korjata või teha need ise vasest või alumiiniumist.

Teine dioodsilla disain.

Mugav on kasutada ka valmis silddioodide komplekte KTs405, KVRS vms. Te ei pea neid kokku panema, vaid ühendage vahelduvpinge vastavate tihvtidega ja eemaldage alalispinge.

KVRS3510 kokkupanek.

Kondensaatori mahtuvus

Kondensaatori võimsus sõltub koormusest ja selle lubatud pulsatsioonist. Mahtuvuse täpseks arvutamiseks on Internetist leitavad valemid ja veebikalkulaatorid. Harjutamiseks võite järgida numbreid:

• Väikeste koormusvoolude (kümned milliamprid) korral peaks mahtuvus olema 100...200 μF;
• vooludel kuni 500 mA on vaja 470...560 uF kondensaatorit;
• kuni 1 A - 1000...1500 uF.

Suuremate voolude korral suureneb mahtuvus proportsionaalselt. Üldine lähenemine on see, et mida suurem on kondensaator, seda parem. Saate suurendada selle võimsust mis tahes piirini, seda piiravad ainult suurus ja hind. Pinge osas on vaja võtta tõsise varuga kondensaator. Näiteks 12-voldise alaldi jaoks on parem võtta 25-voldine element kui 16-voldine.

See arutluskäik kehtib stabiliseerimata allikate puhul. Kui teil on regulaatoriga PSU, saab mahtuvust mitu korda vähendada.

Väljundpinge stabiliseerimine

Alati ei ole vaja reguleerida toiteallika väljundit. Näiteks kui kavatsete kasutada PSU-d koos heliseadmetega, peab teie väljundis olema stabiilne pinge. Kui aga koormusena kasutatakse kütteseadet, pole stabilisaator ilmselgelt vajalik. Sest LED ribad saab hakkama ka ilma PSU kõige keerukama moodulita, kuid teisest küljest tagab stabiilne pinge heleduse sõltumatuse võrgu kõikumiste korral ja pikendab LED-valgustuse eluiga.

Kui regulaatori paigaldamise otsus on tehtud, on see kõige lihtsam monteerida spetsiaalsele LM7812 kiibile (KR142EN5A). Ahel on lihtne ja ei vaja reguleerimist.

Stabilisaator mudelil 7812.

Sellise regulaatori sisendisse saate anda pinge 15 kuni 35 volti. Sisendisse tuleks paigaldada vähemalt 0,33 μF ja väljundisse vähemalt 0,1 μF mahutavusega kondensaator C1. Kuna C1 toimib tavaliselt filtriüksuse kondensaatorina, kui ühendusjuhtmete pikkus ei ületa 7 cm. Kui sellist pikkust pole võimalik säilitada, tuleb paigaldada eraldi element.

7812 kiibil on kaitse ülekuumenemise ja lühiste eest. Kuid talle ei meeldi polaarsuse ümberpööramine sisendil ja välispinge väljundis - selle eluiga sellistes olukordades loetakse sekundites.

Tähtis! Üle 100 mA koormusvoolu korral on regulaatori paigaldamine jahutusradiaatorile kohustuslik!

Regulaatori väljundvoolu suurendamine

Antud skeem võimaldab laadida AVR-i vooluga kuni 1,5 A. Kui sellest ei piisa, saab sõlme laadida täiendava transistoriga.

Skeem n-p-n transistoriga

Väline n-p-n transistor.

Seda vooluringi soovitavad disainerid ja see sisaldub kiibi andmelehel. Väljundvool ei tohi ületada transistori maksimaalset kollektorivoolu, mis peab olema varustatud jahutusradiaatoriga.

Ahel p-n-p transistoriga

Kui n-n-p struktuuriga pooljuhttriood puudub, saate stabilisaatorit laadida p-n-p struktuuriga pooljuhttrioodiga.

Väline p-n-p transistor.

Väikese võimsusega ränidiood VD suurendab väljundpinget 7812 0,6 V võrra ja kompenseerib pingelangu transistori emitteri ristmikul.

Parameetriline regulaator

Kui integreeritud regulaator pole mingil põhjusel saadaval, saate regulaatorile sõlme teha. On vaja valida 12 V stabiliseerimispingega regulaator, mis on ette nähtud vastava koormusvoolu jaoks. Mõnede 12 V kodumaiste ja imporditud regulaatorite maksimaalne vool on toodud allolevas tabelis.

Lihtsa parameetrilise stabilisaatori skemaatiline diagramm.

Takisti nimiväärtus arvutatakse järgmise valemi abil:

R= (Uin min-Ust)/(In max+Ist min), kus:

• Uin min - minimaalne sisend stabiliseerimata pinge (ei tohi olla väiksem kui 1,4 Ust), volti;
• Ust - regulaatori stabiliseeritud pinge (võrdlusväärtus), voltid;
• In max - maksimaalne koormusvool;
• Ist min - minimaalne stabiliseerimisvool (võrdlusväärtus).

Kui soovitud pinge jaoks pole stabilitroni, võib see koosneda kahest järjestikusest. Kogupinge peaks olema 12 volti (näiteks D815A 5,6 volti ja D815B 6,8 volti annab 12,4 volti).

Tähtis! Stabilisaatorite (isegi sama tüüpi) paralleelne ühendamine "stabiliseerimisvoolu suurendamiseks" ei ole lubatud!

Stabilitroneid ei ole paralleelselt ühendatud.

Parameetrilist AVR-i saab laadida samamoodi – ühendades välise transistori.

Võimsuse stabilisaatori skeem.

Toitetransistori jaoks peaks olema jahutusradiaator. Toitepinge on sel juhul 0,6 V võrra väiksem kui stabilisaatori Ust. Vajadusel saab väljundpinget reguleerida ülespoole, lisades sinna ränidioodi (või dioodide ahela).Iga ahela element suurendab U välja umbes 0,6 V võrra.

Staatori ja dioodiga regulaatori skeem.

Väljundpinge reguleerimine

Kui toiteallika pinget on vaja nullist reguleerida, on parim skeem parameetriline regulaator koos muutuva takisti lisandiga.

Sujuv pinge juhtimine.

Transistori aluse ja ühise juhtme vaheline 1k-oomine takisti kaitseb trioodi rikke eest, kui potentsiomeetri liuguri vooluring katkeb. Kui keerate muutuva takisti nuppu, muutub transistori põhja pinge nullist Ust stabilisaatoriks umbes 0,6-voldise viivitusega. Tuleb meeles pidada, et potentsiomeetri kasutamise tõttu on sõlme parameetrid halvemad - liikuva kontakti olemasolu (isegi hea kvaliteediga) vähendab paratamatult transistori baaspinge stabiilsust.

Loe ka

Kuidas säästulambist toiteallikat valmistada

 

78XX-seeria integreeritud regulaatoriga ahela 0–12-voldise reguleerimise saavutamine on palju keerulisem. Kui teil on piisavalt reguleerimisvahemikku 5–12 volti, võite kasutada 7805 kiipi ja ühendada selle potentsiomeetri vooluringiga. Stabilitron peaks olema umbes 7 volti (KC168 dioodiga või ilma, KC175 jne). Potentsiomeetri liuguri alumises asendis on GND-tihvt ühendatud ühise juhtmega ja väljund on 5 volti. Kui liugur on nihutatud ülemisele tihvtile, tõuseb sellel olev pinge kuni stabilisaatori Ust-ni ja lisab mikrolülituse stabiliseerimispingele.

See reguleerib sujuvalt 5 kuni 12 volti.

Võite kasutada LM317 kiipi. Sellel on ka kolm kontakti ja see on spetsiaalselt loodud reguleeritud allikate loomiseks. Kuid sellel regulaatoril on madalam pingelävi, mis algab 1,25 voltist. Internetis on palju nullregulatsiooniga LM317 vooluringe, kuid 90+ protsenti neist vooluringidest ei tööta.

Tavaline LM317 vooluahel.

Loe ka:Kodune 0 kuni 30 V pinge ja vooluga reguleeritav toiteallikas

Seadme paigutus

Kui kõik osad on valitud või kui teil on selge ettekujutus nendest, võite hakata vooluringi kokku panema. Samuti on oluline mõista, milline saab olema seadme tulevane korpus. Saab järgi tulla valmis, materjalide ja oskuste olemasolul saab ise teha.

Korpuse sees olevate sõlmede paigutuse kohta erireegleid pole. Kuid soovitav on sõlmed paigutada nii, et need oleksid järjestikku ühendatud juhtmetega, nagu diagrammil, ja võimalikult lühikese vahemaaga. Kõige parem on asetada väljundklemmid toitekaabli vastasküljele. Toitelüliti ja kaitse on paremini paigutatud seadme tagaküljele. Korpustevahelise ruumi ratsionaalseks kasutamiseks saab osa sõlmedest paigaldada vertikaalselt, kuid parem on dioodisild kinnitada horisontaalselt. Kui see on paigaldatud vertikaalselt, voolavad alumiste dioodide kuuma õhu konvektsioonivoolud ümber ülemiste elementide ja soojendavad neid täiendavalt.

Kes aru ei saa, vaadake seda videot: Lihtne toiteallikas oma kätega.

Alalisvoolu toiteallika kokkupanemine fikseeritud toiteallikaga pole keeruline. See on keskmise käsitöölise jõukohane, eeldades vaid algteadmisi elektrotehnikast ja minimaalseid paigaldusoskusi.