Како направити напајање од 12 волти својим рукама - примери кола

Извор константног напона од 12 волти је користан уређај за кућу, викендицу или гаражу. Такав уређај је лако направити сами. Испод је дијаграм напајања од 12В за монтажу уради сам, као и савети за израчунавање и избор компоненти.

Врсте извора напајања

До данас су импулсни извори напона постали широко распрострањени. Имају значајну предност у односу на традиционална трансформаторска кола у погледу енергетске ефикасности и тежине и величине. Верује се да при струјама оптерећења већим од 5 ампера имају неоспорне преференције. Али они такође имају недостатке - на пример, стварање РФ сметњи у мрежи снабдевања и у оптерећењу.А главна препрека за кућну монтажу је сложеност кола и потреба за посебним вештинама за производњу делова за намотаје. Због тога је за кућног мајстора средње квалификације боље да произведе напајање по уобичајеном принципу са мрежним опадајућим трансформатором.

Где се користи извор напона

Опсег таквог ПСУ-а у домаћинству је широк:

• напајање нисконапонских лампи;
• пуњење батерије;
• напајање за аудио уређаје.

Као и многе друге намене које захтевају константан напон од 12 волти.

Шема напајања трансформатора

Шематски дијаграм напајања.

Коло за напајање од 12 волти које ради из мреже од 220 В састоји се од следећих чворова:

1. Степ-довн трансформатор. Састоји се од гвожђа, примарног и секундарног (може бити неколико) намотаја. Не улазећи дубоко у принцип рада, треба напоменути да излазни напон зависи од односа завоја примарног (н1) и секундарног (н2) намотаја. Да бисте добили 12 волти, потребно је да секундарни намотај садржи 220/12 = 18,3 пута мање окрета од примарног.
2. Исправљач. Најчешће се изводи у облику пуноталасног кола (диодни мост). Претвара наизменични напон у пулсирајући. Струја пролази кроз оптерећење два пута у истом правцу.
   Рад пуноталасног исправљача.
3. Филтер. Претвара пулсирајући напон у ДЦ. Пуни се када се примени напон, а празни током пауза. Састоји се од оксидног кондензатора великог капацитета, паралелно са којим се често повезује и керамички кондензатор капацитета око 1 μФ. Да би се разумела потреба за овим додатним елементом, мора се запамтити да је оксидни кондензатор распоређен у облику трака фолије умотаних у ролну.Ова ролна има паразитску индуктивност, што значајно деградира квалитет високофреквентног филтрирања шума. Да би се то урадило, укључен је додатни кондензатор за кратко спајање РФ импулса.
   Еквивалентно коло филтера са оксидним и додатним кондензаторима.
4. Стабилизатор. Можда недостаје. У наставку се разматрају шеме једноставних, али ефикасних чворова.

У следећим одељцима се говори о томе како да изаберете и израчунате сваки елемент извора од 12 волти једносмерне струје.

Избор трансформатора

Постоје два начина да се добије одговарајући трансформатор. Самостална израда спуштеног блока и избор одговарајућег у фабрици. У сваком случају, имајте на уму:

• на излазу степ-довн намотаја трансформатора, приликом мерења напона, волтметар ће показати ефективни напон (1,4 пута мањи од амплитуде);
• на кондензатору филтера без оптерећења, константни напон ће бити приближно једнак амплитуди (кажу да се напон на кондензатору "диже" за 1,4 пута);
• ако нема стабилизатора, онда ће под оптерећењем напон на капацитивности пасти у зависности од струје;
• да би стабилизатор радио, потребан је одређени вишак улазног напона над излазним, њихов однос ограничава ефикасност напајања у целини.

Из последње две тачке следи да за нормалан рад ПСУ напон трансформатора мора бити већи од 12 В.

Трансформатор са самонамотавањем

Потпуни прорачун и производња домаћег енергетског трансформатора је сложен, дуготрајан, захтева алате и вештине. Због тога ће се размотрити поједностављени пут - избор блока погодног за гвожђе и његова промена на 12 В.

Ако постоји готов трансформатор, али не постоји дијаграм његовог повезивања, потребно је да назовете његов тестер намотаја са тестером.Намотај са највећим отпором је вероватно главни. Остатак намотаја мора бити уклоњен.

Затим треба да измерите дебљину гвожђа б и ширину централне плоче а и помножите их. Површина попречног пресека језгра се добија С \у003д а * б (у квадратних цм). Одређује снагу трансформатора П=. Затим се израчунава максимална струја у амперима, која се може уклонити са намотаја са напоном од 12 волти: И = П / 12.

Одређивање површине језгра.

Затим се израчунава број обртаја по волту помоћу формуле н=50/С. За 12 волти потребно је намотати 12 * н окрета са маргином од око 20% за губитке у бакру и на стабилизатору. А ако не, онда пад напона под оптерећењем. И последњи корак је одабир попречног пресека жице за намотавање према графикону за густину струје од 2-3 мА / ск. мм.

Избор бакарне жице.

На пример, постоји трансформатор са примарним намотајем од 220 В са сетом гвожђа дебљине 3,5 цм и ширине средњег језика од 2,5 цм. Отуда је С = 2,5 * 3,5 = 8,75 и снага трансформатора =3 В (приближно). Тада је максимална могућа струја на 12 волти И=П/У=3/12=0,25 А. За намотавање можете одабрати жицу пречника 0,35..0,4 квадратних мм. За 1 волт постоји 50 / 8,75 = 5,7 завоја, потребно је намотати 12 * 5,7 = 33 окрета. Узимајући у обзир залихе - око 40 окрета.

Избор готовог трансформатора

Ако постоји готов трансформатор са секундарним намотајем погодним за струју и напон, можете покушати да покупите готов. На пример, у серији ЦЦИ постоје одговарајући производи са напоном секундарног намотаја близу 12 волти.

Предност овог решења је минимални интензитет рада и поузданост фабричке изведбе. Минус - трансформатор садржи друге намотаје, укупна снага се такође израчунава за њихово оптерећење.Према томе, у смислу тежине и величине, такав трансформатор ће изгубити.

Избор диода и израда исправљача

Диоде у исправљачу се бирају према три параметра:

• највећи дозвољени напон напред;
• највећи обрнути напон;
• максимална радна струја.

Према прва два параметра, 90 одсто доступних полупроводничких уређаја је погодно за рад у 12-волтном колу, избор се углавном врши по максималној континуираној струји. Дизајн кућишта диоде и начин производње исправљача такође зависе од овог параметра.

Ако струја оптерећења не прелази 1 А, могу се користити стране и домаће диоде од једног ампера:

• 1Н4001-1Н4007;
• ХЕР101-ХЕР108;
• КД258 („капљица“);
• КД212 и други.

За мање струје (до 0,3 А), дизајнирани су уређаји КД105 (КД106). Све наведене диоде могу се монтирати и вертикално и хоризонтално на штампано коло или плочу, или једноставно на игле. Не требају радијатори.

Диодни мост од елемената мале снаге.

Ако су вам потребне велике радне струје, онда морате користити друге диоде (КД213, КД202, КД203, итд.). Ови уређаји су дизајнирани за рад на хладњацима, без њих ће издржати не више од 10% максималне струје на натписној плочици. Због тога морате одабрати готове хладњаке или их сами направити од бакра или алуминијума.

Још један дизајн диодног моста.

Такође је погодно користити готове склопове диоде моста КТС405, КВРС или слично. Не треба их састављати - довољно је применити наизменични напон на одговарајуће излазе и уклонити константу.

Монтажа КВРС3510.

Капацитет кондензатора

Капацитет кондензатора зависи од оптерећења и од таласања које дозвољава.Да бисте прецизно израчунали капацитет, постоје формуле и онлајн калкулатори који се могу наћи на Интернету. За праксу, можете се фокусирати на бројеве:

• при ниским струјама оптерећења (десетине милиампера), капацитивност треба да буде 100..200 уФ;
• при струјама до 500 мА потребан је кондензатор од 470..560 уФ;
• до 1 А - 1000..1500 уФ.

За веће струје, капацитивност се пропорционално повећава. Општи приступ је да што је већи кондензатор, то боље. Можете повећати његов капацитет у било којој мери, ограничен само величином и ценом. Што се тиче напона, потребно је узети кондензатор са озбиљном маргином. Дакле, за 12-волтни исправљач, боље је узети елемент од 25 волти него 16-волтни.

Ова разматрања су тачна за нестабилизоване изворе. За ПСУ са стабилизатором капацитета, може се смањити за неколико пута.

Стабилизација излазног напона

Стабилизатор на излазу напајања није увек потребан. Дакле, ако би требало да се користи јединица за напајање у комбинацији са опремом за репродукцију звука, онда излаз мора имати стабилан напон. А ако грејни елемент служи као оптерећење, стабилизатор је очигледно сувишан. За ЛЕД трака за напајање можете без најсложенијег модула за напајање, али с друге стране, стабилан напон обезбеђује независност светлине сјаја током напона и продужава век трајања ЛЕД лампе.

Ако се донесе одлука о уградњи стабилизатора, онда је најлакши начин да га саставите на специјализованом чипу ЛМ7812 (КР142ЕН5А). Преклопни круг је једноставан и не захтева подешавање.

Стабилизатор на 7812.

На улаз таквог стабилизатора може се применити напон од 15 до 35 волти. На улазу мора бити инсталиран кондензатор Ц1 капацитета најмање 0,33 микрофарада, на излазу најмање 0,1 микрофарада.Кондензатор блока филтера обично делује као Ц1 ако дужина прикључних жица не прелази 7 цм.Ако се ова дужина не може одржати, онда ће бити потребно уградити посебан елемент.

Чип 7812 има заштиту од прегревања и кратког споја. Али она не воли преокрет поларитета на улазу и довод спољашњег напона на излаз - њено време у животу у таквим ситуацијама се рачуна у секундама.

Важно! За струју оптерећења преко 100 мА обавезна је уградња интегралног стабилизатора на хладњак!

Повећање излазне струје стабилизатора

Горња шема вам омогућава да учитате стабилизатор струјом до 1,5 А. Ако то није довољно, можете напајати чвор додатним транзистором.

Коло са н-п-н структурним транзистором

Екстерни транзистор н-п-н.

Ово коло препоручују програмери и укључено је у таблицу података за чип. Излазна струја не сме да пређе максималну струју колектора транзистора, који мора бити опремљен хладњаком.

П-н-п транзисторско коло

Ако нема полупроводничке триоде н-п-н структуре, онда се стабилизатор може појачати са п-н-п полупроводничком триодом.

Екстерни транзистор п-н-п.

Силицијумска диода мале снаге ВД повећава излазни напон 7812 за 0,6 В и компензује пад напона на емитерском споју транзистора.

Параметриц Стабилизер

Ако из неког разлога интегрисани регулатор није доступан, можете покренути чвор на зенер диоди. Неопходно је изабрати зенер диоду са стабилизацијским напоном од 12 В и дизајнирану за одговарајућу струју оптерећења. Највећа струја за неке домаће и увозне зенер диоде од 12 волти наведена је у табели.

Шема једноставног параметарског стабилизатора.

Вредност отпорника се израчунава по формули:

Р \у003д (Уин мин-Уст) / (Ин мак + Ист мин), где је:

• Уин мин - минимални улазни нестабилизовани напон (треба да буде најмање 1,4 Уст), волти;
• Уст - стабилизацијски напон зенер диоде (референтна вредност), волт;
• У мак - највећа струја оптерећења;
• Ист мин - минимална стабилизацијска струја (референтна вредност).

Ако не постоји зенер диода за жељени напон, може се саставити од две повезане у серију. У овом случају, укупан напон треба да буде 12 В (на пример, Д815А на 5,6 волти плус Д815Б на 6,8 волти ће дати 12,4 В).

Важно! Немогуће је паралелно повезати зенер диоде (чак и исте врсте) "да би се повећала стабилизацијска струја"!

Зенер диоде нису повезане паралелно.

Параметарски стабилизатор можете укључити на исти начин - укључивањем екстерног транзистора.

Шема снажног стабилизатора.

За моћан транзистор мора бити обезбеђен радијатор. Напон напајања у овом случају ће бити мањи од Уст зенер диоде за 0,6 В. Ако је потребно, излазни напон се може подесити навише укључивањем силиконске диоде (или ланца диода). Сваки елемент у ланцу ће повећати Воут за око 0,6 В.

Коло стабилизатора са зенер диодом и диодом.

Регулација излазног напона

Ако се напон напајања мора регулисати од нуле, онда би оптимално коло био параметарски стабилизатор са додатком променљивог отпорника.

Глатка регулација напона.

Отпорник од 1 кΩ повезан између базе транзистора и заједничке жице ће заштитити триоду од квара ако се склоп мотора потенциометра поквари.Када се дугме променљивог отпорника окрене, напон на бази транзистора ће се променити од 0 до Уст зенер диоде са кашњењем од око 0,6 волти. Треба узети у обзир да ће параметри чвора бити лошији због употребе потенциометра - присуство покретног контакта (чак и доброг квалитета) ће неизбежно смањити стабилност напона на бази транзистора.

Прочитајте такође

Како направити напајање од штедљиве лампе

 

Постизање регулације од 0 до 12 волти са интегрисаним регулатором серије 78КСКС је много теже. Ако је довољан опсег регулације од 5 до 12 В, можете користити чип 7805 и укључити га према кругу потенциометра. Зенер диода треба да буде на напону од око 7 волти (КС168 са или без диоде, КС175 итд.). У доњем положају клизача потенциометра, ГНД пин је повезан са заједничком жицом, а излаз ће бити 5 волти. Када се мотор пребаци на горњи излаз, напон на њему ће порасти до Уст зенер диоде и сабрати се са стабилизацијским напоном микрокола.

Глатка регулација од 5 до 12 волти.

Можете користити ЛМ317 чип. Такође има три терминала и посебно је дизајниран за креирање регулисаних извора. Али овај стабилизатор има нижи праг напона почевши од 1,25 волти. Постоји много кола на Интернету на ЛМ317 са подешавањем од нуле, али 90+ процената ових кола је нефункционално.

Стандардни дијаграм ожичења ЛМ317.

Прочитајте такође:Домаће напајање са регулацијом напона и струје 0 до 30В

Распоред инструмената

Након што су сви чворови одабрани, или постоји јасна идеја о томе шта ће они бити, можете прећи на изглед уређаја. Такође је важно разумети какав ће бити будући кућиште уређаја.Можете изабрати готове, можете то учинити сами ако имате материјале и вештине.

Не постоје посебна правила за распоред чворова унутар кућишта. Али пожељно је распоредити чворове тако да су повезани проводницима у серији, као на дијаграму, и дуж најкраће удаљености. Излазне терминале је најбоље поставити на страну супротном од мрежног кабла. Боље је поправити прекидач за напајање и осигурач на задњој страни уређаја. За рационално коришћење простора између кућишта, неки од чворова се могу инсталирати вертикално, али је боље фиксирати диодни мост хоризонтално. Када се монтирају вертикално, конвекцијске струје топлог ваздуха из доњих диода ће тећи око горњих елемената и додатно их загревати.

За оне који не разумеју, погледајте видео: Једноставно „уради сам“ напајање.

Састављање једносмерног напајања фиксне струје је једноставно. Ово је у моћи просечног мајстора, потребно је само елементарно знање из електротехнике и минималне вештине монтаже.