Sumber tegangan DC 12 volt - perangkat yang berguna untuk rumah, pondok, atau garasi. Perangkat semacam itu tidak sulit untuk dibuat sendiri. Di bawah ini adalah diagram catu daya 12V untuk perakitan dengan tangan mereka sendiri, serta tips tentang perhitungan dan pemilihan komponen.

Jenis catu daya:

Sampai saat ini, sumber tegangan berdenyut tersebar luas. Sebelum rangkaian transformator tradisional, mereka memiliki keunggulan signifikan dalam efisiensi energi dan indikator ukuran massa. Diyakini bahwa dengan arus beban lebih dari 5 amp, mereka memiliki keunggulan yang tidak dapat disangkal. Tetapi mereka juga memiliki kelemahan, seperti timbulnya interferensi RF ke suplai utama dan ke beban. Dan kendala utama untuk perakitan di rumah adalah kompleksitas sirkuit dan perlunya keterampilan khusus untuk membuat bagian yang berliku. Oleh karena itu, lebih baik bagi tukang rumah rata-rata untuk membuat catu daya dengan prinsip biasa dengan transformator step-down listrik.

Dimana sumber tegangan digunakan

Lingkup penerapan PSU semacam itu di rumah tangga sangat luas:

menyalakan lampu bertegangan rendah;
Pengisian baterai isi ulang;
Catu daya untuk perangkat pemutaran audio.

Serta banyak tujuan lain yang membutuhkan tegangan konstan 12 volt.

Diagram catu daya transformator

Cara membuat catu daya 12 volt dengan tangan Anda sendiri - rangkaian sampel

Diagram skema catu daya.

Diagram skema catu daya 12 volt yang beroperasi dari jaringan 220 V, terdiri dari simpul-simpul berikut:

Sebuah transformator step-down.. Ini terdiri dari belitan besi, primer dan sekunder (bisa ada beberapa di antaranya). Tanpa masuk ke prinsip operasi, perlu dicatat bahwa tegangan keluaran tergantung pada rasio belitan primer (n1) dan sekunder (n2). Untuk mendapatkan tegangan 12 volt, lilitan sekunder harus memiliki jumlah lilitan 220/12=18,3 kali lebih sedikit daripada lilitan primer.
Penyearah. Paling sering dibuat dalam bentuk sirkuit dua setengah periode (jembatan dioda). Mengubah tegangan bolak-balik menjadi tegangan berdenyut. Arus melewati beban dua kali per periode dalam arah yang sama.
Pengoperasian penyearah setengah periode.
Saring. Mengubah tegangan berdenyut menjadi tegangan langsung. Itu diisi pada saat-saat tegangan yang diberikan, dan dikosongkan pada jeda. Ini terdiri dari kapasitor oksida berkapasitas tinggi, secara paralel dengan kapasitor keramik dengan kapasitas sekitar 1 F sering disertakan. Untuk memahami kebutuhan elemen tambahan ini, perlu diingat bahwa kapasitor oksida disusun dalam bentuk strip foil yang digulung dalam gulungan. Gulungan ini memiliki induktansi parasit, yang secara nyata menurunkan kualitas penyaringan kebisingan frekuensi tinggi. Untuk tujuan ini, kapasitor hubung singkat tambahan dari pulsa HF disertakan.
Rangkaian filter setara dengan oksida dan kapasitor tambahan.
Stabilisator. Mungkin tidak hadir. Skema rakitan sederhana namun efektif dibahas di bawah ini.

Pada bagian berikut, prosedur untuk memilih dan menghitung setiap elemen dari sumber tegangan DC 12 volt dibahas.

Pilihan Transformer

Untuk mendapatkan transformator yang sesuai, dua cara dimungkinkan. Membuat sendiri unit step-down atau memilih trafo rakitan pabrik yang sesuai. Dalam kedua kasus, Anda harus ingat:

pada keluaran belitan step-down transformator saat mengukur tegangan, voltmeter akan menunjukkan tegangan efektif (1,4 kali lebih kecil dari tegangan amplitudo);
pada kapasitor penyaringan tanpa beban tegangan DC kira-kira sama dengan tegangan amplitudo (mereka mengatakan bahwa tegangan kapasitor "naik" dalam 1,4 kali);
jika tidak ada stabilizer, maka di bawah beban tegangan pada kapasitor akan melorot tergantung pada arus;
untuk operasi stabilizer diperlukan kelebihan tegangan input di atas tegangan output, rasionya membatasi efisiensi unit catu daya secara keseluruhan.

Dari dua poin terakhir dapat disimpulkan bahwa untuk operasi normal PSU tegangan transformator harus melebihi 12 V.

Gulungan independen dari transformator

Perhitungan lengkap dan fabrikasi transformator daya buatan sendiri rumit, memakan waktu, dan membutuhkan alat dan keterampilan. Oleh karena itu, kami akan mempertimbangkan cara yang disederhanakan - pemilihan unit besi yang sesuai dan konversinya menjadi 12 V.

Jika ada transformator yang sudah jadi, tetapi tidak ada diagram koneksinya, perlu untuk memanggil belitannya dengan tester. Belitan dengan resistansi tertinggi kemungkinan besar merupakan belitan utama. Gulungan lainnya harus dilepas.

Selanjutnya, Anda harus mengukur ketebalan set besi b dan lebar pelat tengah a dan mengalikannya. Anda akan mendapatkan luas penampang inti S=a*b (dalam sq.cm.). Ini menentukan kekuatan transformator P=. Selanjutnya, arus maksimum dalam ampere yang dapat ditarik dari belitan dengan tegangan 12 volt dihitung: I=P/12.

Penentuan daerah inti.

Kemudian jumlah lilitan per volt dihitung menurut rumus n=50/S.Untuk 12 volt, Anda harus memutar 12*n putaran dengan sekitar 20% cadangan kerugian pada tembaga dan stabilizer. Dan jika tidak ada stabilizer, maka tegangan turun di bawah beban. Dan langkah terakhir adalah memilih penampang kawat lilitan sesuai dengan grafik untuk rapat arus 2-3 ma/sq.mm.

Pemilihan kawat tembaga.

Misalnya ada trafo dengan lilitan primer 220V setebal besi setebal 3,5 cm dan lebar tengah lidah 2,5 cm. Jadi S=2.5*3.5=8.75 dan daya transformator = 3 W (kurang-lebih). Maka arus maksimum yang mungkin pada 12 volt I=P/U=3/12=0,25 A. Untuk lilitan Anda dapat memilih kawat dengan diameter 0,35...0,4 sq.mm. Untuk 1 volt ada 50/8,75=5,7 putaran, Anda perlu memutar 12*5,7=33 putaran. Dengan cadangan - sekitar 40 putaran.

Pemilihan transformator yang sudah jadi

Jika ada trafo siap pakai dengan belitan sekunder yang sesuai untuk arus dan tegangan, Anda dapat mencoba mengambil trafo siap pakai. Misalnya, dalam seri TPP ada produk yang cocok dengan tegangan sekunder mendekati 12 volt.

Transformator	Penunjukan output gulungan sekunder	Tegangan, V	Arus yang diizinkan,
TPP48	11-12, 13-14, 15-16, 17-18	13,8	0,27
TPP209	11-12, 13-15	11,5	0,0236
TPP216	11-12, 13-14, 15-16, 17-18	11,5	0,072

Keuntungan dari solusi ini adalah intensitas tenaga kerja minimum dan keandalan desain pabrik. Minus - transformator berisi belitan lain, daya keseluruhan dihitung untuk bebannya. Oleh karena itu, transformator seperti itu akan kalah dalam hal berat dan dimensi.

Memilih dioda dan membuat penyearah

Dioda dalam penyearah dipilih berdasarkan tiga parameter:

Tegangan maju tertinggi yang diizinkan;
Tegangan balik tertinggi;
Arus operasi tertinggi.

Menurut dua parameter pertama, 90 persen dari perangkat semikonduktor yang tersedia cocok untuk operasi di sirkuit 12 volt, pilihan terutama dibuat sesuai dengan arus kontinu maksimum yang diizinkan. Parameter ini juga menentukan desain badan dioda dan cara penyearah dibuat.

Jika arus beban tidak akan melebihi 1 A, Anda dapat menggunakan dioda amp tunggal asing dan domestik:

1N4001-1N4007;
HER101-HER108;
KD258 ("jatuhkan");
KD212 dan lain-lain.

Perangkat KD105 (KD106) dirancang untuk arus yang lebih kecil (hingga 0,3 A). Semua dioda yang terdaftar dapat dipasang secara vertikal atau horizontal pada PCB atau pelat pemasangan, atau hanya pada pin. Mereka tidak membutuhkan radiator.

Sebuah jembatan dioda elemen daya rendah.

Jika Anda membutuhkan arus operasi yang tinggi, Anda harus menggunakan dioda lain (KD213, KD202, KD203, dll.). Perangkat ini dirancang untuk operasi pada heat sink, tanpa mereka mereka akan menahan tidak lebih dari 10% dari arus pengenal maksimum. Karena itu, perlu untuk mengambil heat sink yang sudah jadi atau membuatnya sendiri dari tembaga atau aluminium.

Desain jembatan dioda lainnya.

Juga nyaman untuk menggunakan rakitan dioda jembatan yang sudah jadi KTs405, KVRS atau sejenisnya. Anda tidak perlu merakitnya, cukup sambungkan tegangan AC ke pin yang sesuai dan lepaskan tegangan DC.

perakitan KVRS3510.

Kapasitas Kapasitor

Kapasitas kapasitor tergantung pada beban dan riak yang memungkinkan. Ada rumus dan kalkulator online yang dapat ditemukan di Internet untuk menghitung kapasitansi secara akurat. Untuk latihan, Anda bisa menggunakan nomor:

Untuk arus beban kecil (puluhan miliampere) kapasitansi harus 100...200 F;
pada arus hingga 500 mA diperlukan kapasitor 470...560 uF;
hingga 1 A - 1000...1500 uF.

Untuk arus yang lebih tinggi, kapasitansi meningkat secara proporsional. Pendekatan umum adalah bahwa semakin besar kapasitor, semakin baik. Anda dapat meningkatkan kapasitasnya hingga batas apa pun, hanya dibatasi oleh ukuran dan biaya. Dalam hal tegangan, perlu untuk mengambil kapasitor dengan cadangan yang serius. Misalnya, untuk penyearah 12 volt, lebih baik mengambil elemen 25 volt daripada elemen 16 volt.

Alasan ini berlaku untuk sumber yang tidak stabil. Jika Anda memiliki PSU dengan regulator, kapasitansi dapat dikurangi berkali-kali.

Menstabilkan Tegangan Output

Tidak selalu perlu untuk mengatur output catu daya. Misalnya, jika Anda ingin menggunakan PSU dengan peralatan audio, Anda harus memiliki tegangan output yang stabil. Tetapi jika pemanas digunakan sebagai beban, stabilisator jelas tidak diperlukan. Untuk strip LED dapat dilakukan tanpa modul PSU yang paling kompleks, tetapi di sisi lain, tegangan yang stabil memastikan independensi kecerahan pada fluktuasi jaringan dan memperpanjang umur pencahayaan LED.

Jika keputusan untuk memasang regulator dibuat, paling mudah untuk memasangnya pada chip LM7812 khusus (KR142EN5A). Rangkaiannya sederhana dan tidak memerlukan penyesuaian apa pun.

Stabilizer pada 7812.

Anda dapat memasok tegangan dari 15 hingga 35 volt ke input regulator semacam itu. Kapasitor C1 dengan kapasitas setidaknya 0,33 F harus dipasang pada input dan setidaknya 0,1 F pada output. Karena C1 biasanya bertindak sebagai kapasitor unit filter, jika panjang kabel penghubung tidak melebihi 7 cm. Jika tidak mungkin untuk mempertahankan panjang seperti itu, elemen terpisah harus dipasang.

Chip 7812 memiliki perlindungan terhadap panas berlebih dan korsleting. Tapi itu tidak suka pembalikan polaritas pada input dan tegangan eksternal pada output - masa pakainya dalam situasi seperti itu dihitung dalam hitungan detik.

Penting! Untuk arus beban lebih dari 100 mA, pemasangan regulator pada unit pendingin adalah wajib!

Meningkatkan arus keluaran regulator

Skema yang diberikan memungkinkan untuk memuat AVR dengan arus hingga 1,5 A. Jika ini tidak cukup, Anda dapat mengisi ulang node dengan transistor tambahan.

Skema dengan transistor n-p-n

Cara membuat catu daya 12 volt sendiri - contoh rangkaian

Transistor n-p-n eksternal.

Sirkuit ini direkomendasikan oleh perancang dan disertakan dalam lembar data untuk chip. Arus keluaran tidak boleh melebihi arus kolektor maksimum transistor, yang harus dilengkapi dengan unit pendingin.

Rangkaian dengan transistor p-n-p

Jika triode semikonduktor struktur n-n-p hilang, Anda dapat mengisi ulang stabilizer dengan triode semikonduktor struktur p-n-p.

Transistor p-n-p eksternal.

Dioda silikon berdaya rendah VD meningkatkan tegangan keluaran 7812 sebesar 0,6 V dan mengkompensasi penurunan tegangan melintasi persimpangan emitor transistor.

Pengatur parametrik

Jika karena alasan tertentu regulator terintegrasi tidak tersedia, Anda dapat membuat simpul pada regulator. Penting untuk memilih regulator dengan tegangan stabilisasi 12 V dan dirancang untuk arus beban yang sesuai. Arus maksimum untuk beberapa regulator domestik dan impor 12 V diberikan dalam tabel di bawah ini.

Jenis dioda yang distabilkan:	D814G	D815D	KS620A	1N4742A	BZV55C12	1N5242B
Beban saat ini	5 mA	0,5	50 mA	25 mA	5 mA	40 mA
Tegangan stabilisasi	12 volt

Diagram skema stabilizer parametrik sederhana.

Peringkat resistor dihitung dengan rumus:

R= (Uin min-Ust)/(Dalam maks+Mnt awal), di mana:

Uin min - tegangan input tidak stabil minimum (tidak boleh kurang dari 1,4 Ust), volt;
Ust - tegangan regulator yang stabil (nilai referensi), volt;
Dalam maks - arus beban maksimum;
Ist min - arus stabilisasi minimum (nilai referensi).

Jika tidak ada stabilitron untuk tegangan yang diinginkan, itu dapat terdiri dari dua seri. Tegangan total harus 12 volt (misalnya, D815A pada 5,6 volt ditambah D815B pada 6,8 volt akan menghasilkan 12,4 volt).

Penting! Tidak diperbolehkan menghubungkan stabilitron (bahkan dari jenis yang sama) secara paralel "untuk meningkatkan arus stabilisasi"!

Stabilitron tidak terhubung secara paralel.

Anda dapat mengisi ulang AVR parametrik dengan cara yang sama - dengan menghubungkan transistor eksternal.

Skema penstabil daya.

Sebuah heatsink harus disediakan untuk transistor daya. Tegangan suplai dalam hal ini akan menjadi 0,6 V lebih kecil dari Ust dari stabilizer. Jika perlu tegangan output dapat diatur ke atas dengan memasukkan dioda silikon (atau rantai dioda).Setiap elemen dalam rantai akan meningkatkan U sekitar 0,6 V.

Skema regulator dengan stator dan dioda.

Mengatur tegangan keluaran

Jika tegangan catu daya perlu diatur dari nol, regulator parametrik dengan penambahan resistor variabel adalah skema terbaik.

Kontrol tegangan halus.

Resistor 1k ohm antara basis transistor dan kabel biasa akan melindungi triode dari kegagalan jika rangkaian penggeser potensiometer putus. Saat Anda memutar kenop resistor variabel, tegangan di dasar transistor akan berubah dari 0 ke stabilizer Ust dengan lag sekitar 0,6 volt. Harus diingat bahwa parameter node akan lebih buruk karena penggunaan potensiometer - keberadaan kontak yang bergerak (bahkan yang berkualitas baik) pasti akan mengurangi stabilitas tegangan basis transistor.

Tata letak perangkat

Ketika semua bagian dipilih atau Anda memiliki gagasan yang jelas tentang apa itu, Anda dapat mulai merakit sirkuit. Penting juga untuk memahami seperti apa rumah perangkat di masa depan. Anda dapat mengambil yang sudah jadi, Anda dapat membuatnya sendiri jika Anda memiliki bahan dan keterampilan.

Tidak ada aturan khusus untuk tata letak node di dalam enklosur. Tetapi diinginkan untuk mengatur simpul-simpul sehingga mereka dihubungkan dengan kabel secara seri, seperti pada diagram, dan dengan jarak sesingkat mungkin. Yang terbaik adalah menempatkan terminal output di sisi yang berlawanan dengan kabel listrik. Sakelar daya dan sekering lebih baik ditempatkan di bagian belakang unit. Untuk menggunakan ruang di antara selungkup secara rasional, beberapa node dapat dipasang secara vertikal, tetapi lebih baik untuk memperbaiki jembatan dioda secara horizontal. Jika dipasang secara vertikal, arus konveksi udara panas dari dioda bawah akan mengalir di sekitar elemen atas dan memanaskannya tambahan.

Bagi yang tidak mengerti, tonton video ini: Catu Daya Sederhana dengan tangan Anda sendiri.

Merakit catu daya DC dengan catu daya tetap tidaklah sulit. Ini berada dalam kekuatan pengrajin rata-rata, hanya membutuhkan pengetahuan dasar tentang teknik listrik dan keterampilan instalasi minimal.

Dengan tangan mereka sendiri