مزود الطاقة بثنائي زينر والترانزستور

يعد مصدر الطاقة المستقر الذي تمت مناقشته أدناه أحد الأجهزة الأولى التي يتم تجميعها بواسطة هواة الراديو المبتدئين. هذا جهاز بسيط جدًا ولكنه مفيد جدًا. لا يتطلب تجميعها مكونات باهظة الثمن، والتي يسهل على المبتدئ اختيارها اعتمادًا على الخصائص المطلوبة لمصدر الطاقة.

ستكون المادة مفيدة أيضًا لأولئك الذين يرغبون في فهم غرض وحساب مكونات الراديو البسيطة بمزيد من التفصيل. بما في ذلك، سوف تتعلم بالتفصيل عن مكونات مصدر الطاقة مثل:

• محول الطاقة؛
• جسر الصمام الثنائي
• مكثف التنعيم
• زينر ديود
• المقاوم لثنائي زينر.
• الترانزستور.
• مقاوم الحمل
• الصمام الثنائي الباعث للضوء ومقاوم لذلك.

توضح المقالة أيضًا بالتفصيل كيفية اختيار مكونات الراديو لمصدر الطاقة الخاص بك وماذا تفعل إذا لم يكن لديك التصنيف المطلوب. سيتم عرض تطور لوحة الدوائر المطبوعة بوضوح وسيتم الكشف عن الفروق الدقيقة في هذه العملية. تُقال بضع كلمات على وجه التحديد حول فحص مكونات الراديو قبل اللحام، وكذلك حول تجميع الجهاز واختباره.

دائرة نموذجية لإمدادات الطاقة المستقرة

يوجد اليوم الكثير من دوائر إمداد الطاقة المختلفة مع تثبيت الجهد. لكن أحد أبسط التكوينات، التي يجب أن يبدأ بها المبتدئ، مبني على مكونين رئيسيين فقط - صمام ثنائي زينر وترانزستور قوي. وبطبيعة الحال، هناك تفاصيل أخرى في الرسم البياني، لكنها مساعدة.

عادة ما يتم تفكيك الدوائر في الإلكترونيات الراديوية في الاتجاه الذي يتدفق فيه التيار من خلالها. في مصدر الطاقة المنظم بالجهد، يبدأ كل شيء بالمحول (TR1). ينفذ عدة وظائف في وقت واحد. أولاً، يقوم المحول بتقليل جهد التيار الكهربائي. ثانيا، يضمن تشغيل الدائرة. ثالثًا، يقوم بتشغيل الجهاز المتصل بالوحدة.

جسر الصمام الثنائي (BR1) – مصمم لتصحيح الجهد المنخفض للتيار الكهربائي. بمعنى آخر، يدخل فيه جهد متناوب، ويكون الخرج ثابتًا. بدون جسر الصمام الثنائي، لن يعمل مصدر الطاقة نفسه ولا الأجهزة التي سيتم توصيلها به.

هناك حاجة إلى مكثف كهربائيا (C1) لإزالة التموجات الموجودة في الشبكة المنزلية. في الممارسة العملية، فإنها تخلق تداخلاً يؤثر سلباً على تشغيل الأجهزة الكهربائية. على سبيل المثال، إذا أخذنا مكبر صوت مدعومًا من مصدر طاقة بدون مكثف تنعيم، فستكون هذه النبضات نفسها مسموعة بوضوح في مكبرات الصوت في شكل ضوضاء غريبة. وفي الأجهزة الأخرى، يمكن أن يؤدي التداخل إلى التشغيل غير الصحيح والأعطال ومشاكل أخرى.

يعد الصمام الثنائي زينر (D1) أحد مكونات مصدر الطاقة الذي يعمل على استقرار مستوى الجهد.والحقيقة هي أن المحول سوف ينتج الجهد المطلوب 12 فولت (على سبيل المثال) فقط عندما يكون هناك 230 فولت بالضبط في مأخذ الطاقة، ومع ذلك، في الممارسة العملية، لا توجد مثل هذه الظروف. يمكن أن ينخفض ​​الجهد أو يرتفع. سوف ينتج المحول نفس الشيء عند الإخراج. بفضل خصائصه، يعمل صمام ثنائي الزينر على معادلة الجهد المنخفض بغض النظر عن الزيادات في الشبكة. للتشغيل الصحيح لهذا المكون، مطلوب المقاوم الذي يحد من التيار (R1). سيتم مناقشتها بمزيد من التفاصيل أدناه.

الترانزستور (Q1) – ضروري لتضخيم التيار. والحقيقة هي أن الصمام الثنائي الزينر غير قادر على تمرير كل التيار الذي يستهلكه الجهاز من خلاله. علاوة على ذلك، فإنه سيعمل بشكل صحيح فقط في نطاق معين، على سبيل المثال، من 5 إلى 20 مللي أمبير. هذا بصراحة لا يكفي لتشغيل أي أجهزة. يتم حل هذه المشكلة عن طريق ترانزستور قوي، يتم التحكم في فتحه وإغلاقه بواسطة صمام ثنائي زينر.

مكثف التنعيم (C2) - مصمم لنفس الشيء الموضح أعلاه في C1. في الدوائر النموذجية لإمدادات الطاقة المستقرة يوجد أيضًا مقاوم تحميل (R2). إنه ضروري حتى تظل الدائرة قيد التشغيل عندما لا يكون هناك أي شيء متصل بأطراف الإخراج.

قد تكون المكونات الأخرى موجودة في مثل هذه الدوائر. هذا هو المصهر الذي يتم وضعه أمام المحول و الصمام الثنائي الباعث للضوء، للإشارة إلى تشغيل الوحدة، ومكثفات تنعيم إضافية، وترانزستور تضخيم آخر، ومفتاح. جميعها تؤدي إلى تعقيد الدائرة، ولكنها تزيد من وظائف الجهاز.

حساب واختيار مكونات الراديو لمصدر طاقة بسيط

يتم اختيار المحول وفقًا لمعيارين رئيسيين - جهد اللف الثانوي والطاقة.هناك معلمات أخرى، ولكن في إطار المادة ليست ذات أهمية خاصة. إذا كنت بحاجة إلى مصدر طاقة، على سبيل المثال، 12 فولت، فيجب تحديد المحول بحيث يمكن إزالة المزيد من الملف الثانوي. مع القوة، كل شيء هو نفسه - نحن نأخذها بهامش صغير.

المعلمة الرئيسية لجسر الصمام الثنائي هي الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن يمر به. هذه الخاصية تستحق التركيز عليها أولاً. دعونا نلقي نظرة على الأمثلة. سيتم استخدام الكتلة لتشغيل جهاز يستهلك تيارًا قدره 1 أ. وهذا يعني أنه يجب أخذ جسر الصمام الثنائي عند 1.5 أ تقريبًا. لنفترض أنك تخطط لتشغيل جهاز بجهد 12 فولت بقوة 30 وات. وهذا يعني أن الاستهلاك الحالي سيكون حوالي 2.5 أ. وبناء على ذلك، يجب أن يكون جسر الصمام الثنائي 3 أ على الأقل. ويمكن إهمال خصائصه الأخرى (الجهد الأقصى، وما إلى ذلك) في إطار هذه الدائرة البسيطة.

بالإضافة إلى ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه ليس من الضروري أن تأخذ جسر ديود جاهز، ولكن تجميعه من أربعة الثنائيات. في هذه الحالة، يجب أن يكون كل واحد منهم مصممًا للتيار الذي يمر عبر الدائرة.

لحساب قدرة مكثف التنعيم، يتم استخدام صيغ معقدة إلى حد ما، والتي في هذه الحالة لا فائدة منها. عادة ما يتم أخذ سعة 1000-2200 ميكروفاراد، وهذا سيكون كافيا لمصدر طاقة بسيط. يمكنك أن تأخذ مكثفا أكبر، ولكن هذا سيزيد بشكل كبير من تكلفة المنتج. معلمة أخرى مهمة هي الحد الأقصى للجهد. وفقا لذلك، يتم اختيار المكثف اعتمادا على الجهد الذي سيكون موجودا في الدائرة.

هنا تجدر الإشارة إلى أنه في الجزء الواقع بين جسر الصمام الثنائي والصمام الثنائي الزينر، بعد تشغيل مكثف التنعيم، سيكون الجهد أعلى بنسبة 30٪ تقريبًا من أطراف المحولات.وهذا هو، إذا كنت تقوم بمصدر طاقة 12 فولت، وينتج المحول 15 فولت مع احتياطي، ففي هذا القسم، بسبب تشغيل مكثف التنعيم، سيكون هناك حوالي 19.5 فولت. وبناء على ذلك، يجب تصميمه لهذا الغرض الجهد (أقرب قيمة قياسية 25 فولت).

عادة ما يتم أخذ مكثف التنعيم الثاني في الدائرة (C2) بسعة صغيرة - من 100 إلى 470 درجة فهرنهايت. سيتم بالفعل تثبيت الجهد في هذا القسم من الدائرة، على سبيل المثال، إلى مستوى 12 فولت. وبناء على ذلك، يجب تصميم المكثف لهذا الغرض (أقرب تصنيف قياسي هو 16 فولت).

ولكن ماذا تفعل إذا لم تكن المكثفات بالتقييمات المطلوبة متوفرة، ولا ترغب في الذهاب إلى المتجر (أو ببساطة لا ترغب في شرائها)؟ في هذه الحالة، من الممكن تمامًا استخدام التوصيل المتوازي لعدة مكثفات ذات سعة أصغر. تجدر الإشارة إلى أنه لن يتم تلخيص الحد الأقصى لجهد التشغيل مع مثل هذا الاتصال!

يتم اختيار صمام ثنائي الزينر اعتمادًا على الجهد الذي نحتاجه للحصول عليه عند خرج مصدر الطاقة. إذا لم تكن هناك قيمة مناسبة، فيمكنك توصيل عدة قطع في السلسلة. سيتم تلخيص الجهد المستقر. على سبيل المثال، لنأخذ موقفًا حيث نحتاج إلى الحصول على 12 فولت، ولكن لا يوجد سوى اثنين فقط من صمامات زينر 6 فولت، ومن خلال توصيلهما على التوالي سنحصل على الجهد المطلوب. تجدر الإشارة إلى أنه للحصول على متوسط ​​التصنيف، لن ينجح توصيل ثنائيات زينر بالتوازي.

من الممكن تحديد المقاوم المحدد للتيار لثنائي زينر بأكبر قدر ممكن من الدقة تجريبيًا فقط.للقيام بذلك، يتم توصيل المقاوم بقيمة اسمية تبلغ حوالي 1 كيلو أوم بدائرة تعمل بالفعل (على سبيل المثال، على اللوح)، ويتم وضع مقياس التيار الكهربائي والمقاوم المتغير بينه وبين الصمام الثنائي زينر في الدائرة المفتوحة. بعد تشغيل الدائرة، تحتاج إلى تدوير مقبض المقاوم المتغير حتى يتدفق تيار التثبيت المقنن المطلوب عبر قسم الدائرة (المشار إليه في خصائص صمام ثنائي زينر).

يتم اختيار الترانزستور المضخم وفقًا لمعيارين رئيسيين. أولاً، بالنسبة للدائرة قيد النظر، يجب أن تكون ذات بنية n-p-n. ثانيا، في خصائص الترانزستور الموجود، تحتاج إلى إلقاء نظرة على الحد الأقصى لتيار المجمع. يجب أن يكون أكبر قليلاً من الحد الأقصى للتيار الذي سيتم تصميم مصدر الطاقة المجمع من أجله.

يتم أخذ مقاومة الحمل في الدوائر النموذجية بقيمة اسمية تتراوح من 1 كيلو أوم إلى 10 كيلو أوم. لا ينبغي أن تأخذ مقاومة أصغر، لأنه إذا لم يتم تحميل مصدر الطاقة، فسوف يتدفق الكثير من التيار عبر هذا المقاوم وسوف يحترق.

تصميم وتصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور

الآن دعونا نلقي نظرة سريعة على مثال واضح لتطوير وتجميع مصدر طاقة مستقر بيديك. أولا وقبل كل شيء، تحتاج إلى العثور على جميع المكونات الموجودة في الدائرة. في حالة عدم وجود مكثفات أو مقاومات أو ثنائيات زينر بالتصنيفات المطلوبة، فإننا نخرج من الموقف باستخدام الطرق الموضحة أعلاه.

بعد ذلك، سنحتاج إلى تصميم وتصنيع لوحة دوائر مطبوعة لجهازنا. بالنسبة للمبتدئين، من الأفضل استخدام برامج بسيطة، والأهم من ذلك، مجانية، مثل Sprint Layout.

نضع جميع المكونات على اللوحة الافتراضية حسب الدائرة المختارة. نقوم بتحسين موقعها وضبطها اعتمادًا على الأجزاء المحددة المتوفرة.يوصى في هذه المرحلة بالتحقق مرة أخرى من الأبعاد الفعلية للمكونات ومقارنتها بتلك المضافة إلى الدائرة المطورة. انتبه بشكل خاص إلى قطبية المكثفات الإلكتروليتية وموقع أطراف الترانزستور وصمام ثنائي زينر وجسر الصمام الثنائي.

إذا كنت ترغب في إضافة إشارة إلى مصدر الطاقة الصمام الثنائي الباعث للضوء، ثم يمكن تضمينه في الدائرة قبل الصمام الثنائي الزينر وبعده (يفضل). لتحديد المقاوم المحدد الحالي له، تحتاج إلى إجراء الحساب التالي. من جهد قسم الدائرة، نطرح انخفاض الجهد عبر مؤشر LED ونقسم النتيجة على التيار المقدر لمصدره. مثال. في المنطقة التي نخطط لتوصيل الإشارة إليها الصمام الثنائي الباعث للضوء، هناك استقرار 12 فولت. انخفاض الجهد للمعيار المصابيح حوالي 3 فولت، وتيار الإمداد المقدر هو 20 مللي أمبير (0.02 أمبير). نجد أن مقاومة المقاومة المحددة للتيار هي R = 450 أوم.

فحص المكونات وتجميع مصدر الطاقة

بعد تطوير اللوحة في البرنامج، نقوم بنقلها إلى صفائح الألياف الزجاجية، وحفرها، وقصدير المسارات وإزالة التدفق الزائد.

بعد ذلك نقوم بتثبيت مكونات الراديو. هنا تجدر الإشارة إلى أنه لن يكون من الخطأ التحقق مرة أخرى من أدائها، خاصة إذا لم تكن جديدة. كيف وماذا للتحقق؟

يتم فحص اللفات المحولات باستخدام مقياس الأومتر. حيث تكون المقاومة أكبر هو اللف الأساسي. بعد ذلك، تحتاج إلى توصيله بالشبكة والتأكد من أنه ينتج الجهد المنخفض المطلوب. توخي الحذر الشديد عند قياسه. لاحظ أيضًا أن جهد الخرج متغير، لذلك يتم تشغيل الوضع المقابل على الفولتميتر.

يتم فحص المقاومات باستخدام جهاز الأومتر. يجب أن يرن دايود الزينر في اتجاه واحد فقط. نتحقق من جسر الصمام الثنائي وفقًا للمخطط.يجب أن تقوم الثنائيات المدمجة فيه بتوصيل التيار في اتجاه واحد فقط. لاختبار المكثفات سوف تحتاج إلى جهاز خاص لقياس السعة الكهربائية. في الترانزستور n-p-n، يجب أن يتدفق التيار من القاعدة إلى الباعث إلى المجمع. لا ينبغي أن تتدفق في اتجاهات أخرى.

من الأفضل أن تبدأ التجميع بأجزاء صغيرة - المقاومات، صمام ثنائي زينر، LED. ثم يتم لحام المكثفات وجسر الصمام الثنائي.

انتبه بشكل خاص لعملية تركيب ترانزستور قوي. إذا كنت تخلط بين استنتاجاتها، فلن تعمل الدائرة. بالإضافة إلى ذلك، سيصبح هذا المكون ساخنًا جدًا تحت الحمل، لذلك يجب تثبيته على المبرد.

تم تثبيت الجزء الأكبر أخيرًا - المحول. بعد ذلك، يتم لحام قابس الطاقة بسلك إلى أطراف الملف الأساسي. يتم توفير الأسلاك أيضًا عند مخرج مصدر الطاقة.

كل ما تبقى هو التحقق جيدًا من التثبيت الصحيح لجميع المكونات، وغسل التدفق المتبقي وتشغيل مصدر الطاقة للشبكة. إذا تم كل شيء بشكل صحيح، فسوف يتوهج مؤشر LED والإخراج المقياس المتعدد سيظهر الجهد المطلوب