Bekalan kuasa dengan diod zener dan transistor

Bekalan kuasa stabil yang dibincangkan di bawah adalah salah satu peranti pertama yang dipasang oleh amatur radio pemula. Ini adalah peranti yang sangat mudah tetapi sangat berguna. Pemasangannya tidak memerlukan komponen mahal, yang agak mudah untuk dipilih oleh pemula bergantung pada ciri-ciri bekalan kuasa yang diperlukan.

Bahan ini juga berguna kepada mereka yang ingin memahami dengan lebih terperinci tujuan dan pengiraan komponen radio mudah. Termasuk, anda akan mempelajari secara terperinci tentang komponen bekalan kuasa seperti:

• pengubah kuasa;
• jambatan diod;
• pemuat melicinkan;
• Diod zener;
• perintang untuk diod zener;
• transistor;
• perintang beban;
• Diod pemancar cahaya dan perintang untuknya.

Artikel ini juga menerangkan secara terperinci cara memilih komponen radio untuk bekalan kuasa anda dan perkara yang perlu dilakukan jika anda tidak mempunyai penarafan yang diperlukan. Pembangunan papan litar bercetak akan ditunjukkan dengan jelas dan nuansa operasi ini akan didedahkan. Beberapa perkataan dinyatakan secara khusus tentang memeriksa komponen radio sebelum pematerian, serta mengenai memasang peranti dan mengujinya.

Litar biasa bagi bekalan kuasa yang stabil

Terdapat banyak litar bekalan kuasa yang berbeza dengan penstabilan voltan hari ini. Tetapi salah satu konfigurasi paling mudah, yang harus dimulakan oleh pemula, dibina pada hanya dua komponen utama - diod zener dan transistor berkuasa. Sememangnya, terdapat butiran lain dalam rajah, tetapi ia adalah tambahan.

Litar dalam elektronik radio biasanya dibongkar mengikut arah arus mengalir melaluinya. Dalam bekalan kuasa terkawal voltan, semuanya bermula dengan pengubah (TR1). Ia melaksanakan beberapa fungsi sekaligus. Pertama, pengubah mengurangkan voltan sesalur. Kedua, ia memastikan operasi litar. Ketiga, ia memberi kuasa kepada peranti yang disambungkan ke unit.

Jambatan diod (BR1) – direka untuk membetulkan voltan sesalur yang rendah. Dalam erti kata lain, voltan berselang-seli memasukinya, dan output adalah malar. Tanpa jambatan diod, bekalan kuasa itu sendiri mahupun peranti yang akan disambungkan kepadanya tidak akan berfungsi.

Kapasitor elektrolitik pelicin (C1) diperlukan untuk menghilangkan riak yang terdapat dalam rangkaian isi rumah. Dalam amalan, mereka mencipta gangguan yang menjejaskan operasi peralatan elektrik secara negatif. Jika, sebagai contoh, kita mengambil penguat audio yang dikuasakan daripada bekalan kuasa tanpa kapasitor pelicin, maka denyutan yang sama ini akan dapat didengar dengan jelas dalam pembesar suara dalam bentuk bunyi luar. Dalam peranti lain, gangguan boleh membawa kepada operasi yang salah, pincang tugas dan masalah lain.

Diod Zener (D1) ialah komponen bekalan kuasa yang menstabilkan paras voltan.Hakikatnya ialah pengubah akan menghasilkan 12 V yang dikehendaki (sebagai contoh) hanya apabila terdapat betul-betul 230 V dalam salur keluar kuasa. Walau bagaimanapun, dalam amalan keadaan sedemikian tidak wujud. Voltan boleh turun atau naik. Transformer akan menghasilkan yang sama pada output. Terima kasih kepada sifatnya, diod zener menyamakan voltan rendah tanpa mengira lonjakan dalam rangkaian. Untuk operasi yang betul bagi komponen ini, perintang pengehad arus (R1) diperlukan. Ia dibincangkan dengan lebih terperinci di bawah.

Transistor (Q1) – diperlukan untuk menguatkan arus. Hakikatnya ialah diod zener tidak mampu melalui sendiri semua arus yang digunakan oleh peranti. Selain itu, ia akan berfungsi dengan betul hanya dalam julat tertentu, contohnya, dari 5 hingga 20 mA. Ini sejujurnya tidak mencukupi untuk menggerakkan mana-mana peranti. Masalah ini diselesaikan oleh transistor yang berkuasa, pembukaan dan penutupannya dikawal oleh diod zener.

Kapasitor pelicin (C2) - direka untuk perkara yang sama seperti C1 yang diterangkan di atas. Dalam litar biasa bekalan kuasa yang stabil terdapat juga perintang beban (R2). Ia diperlukan supaya litar kekal beroperasi apabila tiada apa-apa yang disambungkan ke terminal output.

Komponen lain mungkin terdapat dalam litar sedemikian. Ini adalah fius yang diletakkan di hadapan pengubah, dan Diod pemancar cahaya, memberi isyarat bahawa unit dihidupkan, dan kapasitor pelicin tambahan, dan satu lagi transistor penguat, dan suis. Kesemuanya merumitkan litar, bagaimanapun, mereka meningkatkan fungsi peranti.

Pengiraan dan pemilihan komponen radio untuk bekalan kuasa mudah

Pengubah dipilih mengikut dua kriteria utama - voltan dan kuasa penggulungan sekunder.Terdapat parameter lain, tetapi dalam rangka bahan mereka tidak begitu penting. Jika anda memerlukan bekalan kuasa, katakan, 12 V, maka pengubah perlu dipilih supaya sedikit lagi boleh dikeluarkan dari penggulungan sekundernya. Dengan kuasa, semuanya adalah sama - kami mengambilnya dengan margin yang kecil.

Parameter utama jambatan diod ialah arus maksimum yang boleh dilaluinya. Ciri ini patut diberi tumpuan terlebih dahulu. Mari lihat contoh. Blok akan digunakan untuk kuasa peranti yang menggunakan arus 1 A. Ini bermakna jambatan diod perlu diambil pada kira-kira 1.5 A. Katakan anda bercadang untuk menghidupkan peranti 12 volt dengan kuasa 30 W. Ini bermakna penggunaan semasa adalah kira-kira 2.5 A. Oleh itu, jambatan diod mestilah sekurang-kurangnya 3 A. Ciri-ciri lain (voltan maksimum, dsb.) boleh diabaikan dalam rangka kerja litar ringkas tersebut.

Di samping itu, patut dikatakan bahawa anda tidak perlu mengambil jambatan diod yang sudah siap, tetapi memasangnya dari empat diod. Dalam kes ini, setiap daripada mereka mesti direka bentuk untuk arus yang melalui litar.

Untuk mengira kapasiti kapasitor pelicin, formula yang agak kompleks digunakan, yang dalam kes ini tidak berguna. Biasanya kapasitansi 1000-2200 uF diambil, dan ini akan cukup untuk bekalan kuasa yang mudah. Anda boleh mengambil kapasitor yang lebih besar, tetapi ini akan meningkatkan kos produk dengan ketara. Satu lagi parameter penting ialah voltan maksimum. Menurutnya, kapasitor dipilih bergantung pada voltan yang akan hadir dalam litar.

Di sini perlu dipertimbangkan bahawa dalam segmen antara jambatan diod dan diod zener, selepas menghidupkan kapasitor pelicin, voltan akan menjadi kira-kira 30% lebih tinggi daripada di terminal pengubah.Iaitu, jika anda membuat bekalan kuasa 12 V, dan pengubah menghasilkan 15 V dengan rizab, maka dalam bahagian ini disebabkan oleh operasi kapasitor pelicin akan terdapat kira-kira 19.5 V. Oleh itu, ia mesti direka untuk ini. voltan (nilai standard terdekat 25 V).

Kapasitor pelicin kedua dalam litar (C2) biasanya diambil dengan kapasitans kecil - dari 100 hingga 470 μF. Voltan dalam bahagian litar ini sudah pun distabilkan, contohnya, ke tahap 12 V. Oleh itu, kapasitor mesti direka untuk ini (kadaran standard terdekat ialah 16 V).

Tetapi apa yang perlu dilakukan jika kapasitor penarafan yang diperlukan tidak tersedia, dan anda tidak mahu pergi ke kedai (atau hanya tidak mahu membelinya)? Dalam kes ini, agak mungkin untuk menggunakan sambungan selari beberapa kapasitor kapasiti yang lebih kecil. Perlu dipertimbangkan bahawa voltan operasi maksimum dengan sambungan sedemikian tidak akan disimpulkan!

Diod zener dipilih bergantung pada voltan yang kita perlukan pada output bekalan kuasa. Jika tiada nilai yang sesuai, maka anda boleh menyambung beberapa keping secara bersiri. Voltan yang stabil akan dijumlahkan. Sebagai contoh, mari kita ambil situasi di mana kita perlu mendapatkan 12 V, tetapi terdapat hanya dua diod zener 6 V yang tersedia. Dengan menyambungkannya secara bersiri kita akan mendapat voltan yang dikehendaki. Perlu diingat bahawa untuk mendapatkan penarafan purata, menyambung dua diod zener secara selari tidak akan berfungsi.

Adalah mungkin untuk memilih perintang pengehad arus untuk diod zener setepat mungkin hanya secara eksperimen.Untuk melakukan ini, perintang dengan nilai nominal kira-kira 1 kOhm disambungkan ke litar yang sudah berfungsi (contohnya, pada papan roti), dan ammeter dan perintang berubah-ubah diletakkan di antaranya dan diod zener dalam litar terbuka. Selepas menghidupkan litar, anda perlu memutarkan tombol perintang berubah-ubah sehingga arus penstabilan undian yang diperlukan mengalir melalui bahagian litar (ditunjukkan dalam ciri-ciri diod zener).

Transistor penguat dipilih mengikut dua kriteria utama. Pertama, untuk litar yang sedang dipertimbangkan ia mestilah struktur n-p-n. Kedua, dalam ciri-ciri transistor sedia ada anda perlu melihat arus pengumpul maksimum. Ia sepatutnya lebih besar sedikit daripada arus maksimum yang mana bekalan kuasa yang dipasang akan direka bentuk.

Perintang beban dalam litar biasa diambil dengan nilai nominal dari 1 kOhm hingga 10 kOhm. Anda tidak sepatutnya mengambil rintangan yang lebih kecil, kerana jika bekalan kuasa tidak dimuatkan, arus terlalu banyak akan mengalir melalui perintang ini dan ia akan terbakar.

Reka bentuk dan pembuatan PCB

Sekarang mari kita lihat secara ringkas contoh yang jelas untuk membangunkan dan memasang bekalan kuasa yang stabil dengan tangan anda sendiri. Pertama sekali, anda perlu mencari semua komponen yang terdapat dalam litar. Sekiranya tiada kapasitor, perintang atau diod zener dari penarafan yang diperlukan, kita keluar dari keadaan menggunakan kaedah yang diterangkan di atas.

Seterusnya, kami perlu mereka bentuk dan mengeluarkan papan litar bercetak untuk peranti kami. Untuk pemula, sebaiknya gunakan perisian yang mudah dan, yang paling penting, percuma, seperti Sprint Layout.

Kami meletakkan semua komponen pada papan maya mengikut litar yang dipilih. Kami mengoptimumkan lokasi mereka dan menyesuaikannya bergantung pada bahagian tertentu yang tersedia.Pada peringkat ini, adalah disyorkan untuk menyemak semula dimensi sebenar komponen dan membandingkannya dengan yang ditambahkan pada litar yang dibangunkan. Beri perhatian khusus kepada kekutuban kapasitor elektrolitik, lokasi terminal transistor, diod zener dan jambatan diod.

Jika anda ingin menambah isyarat kepada bekalan kuasa Diod pemancar cahaya, maka ia boleh dimasukkan ke dalam litar kedua-dua sebelum diod zener dan selepas (sebaik-baiknya). Untuk memilih perintang pengehad arus untuknya, anda perlu melakukan pengiraan berikut. Daripada voltan bahagian litar, kami menolak penurunan voltan merentasi LED dan membahagikan hasilnya dengan arus undian bekalannya. Contoh. Di kawasan yang kami rancang untuk menyambung isyarat Diod pemancar cahaya, terdapat 12 V yang stabil. Kejatuhan voltan untuk standard LED kira-kira 3 V, dan arus bekalan terkadar ialah 20 mA (0.02 A). Kami mendapati bahawa rintangan perintang pengehad arus ialah R = 450 Ohms.

Memeriksa komponen dan memasang bekalan kuasa

Selepas membangunkan papan dalam program, kami memindahkannya ke lamina gentian kaca, menggoresnya, memasang trek dan mengeluarkan lebihan fluks.

Selepas ini, kami memasang komponen radio. Di sini patut dikatakan bahawa tidak salah untuk segera menyemak semula prestasi mereka, terutamanya jika mereka bukan baru. Bagaimana dan apa yang perlu diperiksa?

Belitan pengubah diperiksa dengan ohmmeter. Di mana rintangan lebih besar ialah belitan primer. Seterusnya, anda perlu memasukkannya ke dalam rangkaian dan pastikan ia menghasilkan voltan berkurangan yang diperlukan. Gunakan sangat berhati-hati semasa mengukurnya. Juga ambil perhatian bahawa voltan keluaran berubah-ubah, jadi mod yang sepadan dihidupkan pada voltmeter.

Perintang diperiksa dengan ohmmeter. Diod zener hanya boleh "berdering" dalam satu arah. Kami menyemak jambatan diod mengikut rajah.Diod yang dibina ke dalamnya mesti mengalirkan arus dalam satu arah sahaja. Untuk menguji kapasitor anda memerlukan peranti khas untuk mengukur kapasiti elektrik. Dalam transistor n-p-n, arus mesti mengalir dari pangkalan ke pemancar ke pengumpul. Ia tidak sepatutnya mengalir ke arah lain.

Adalah lebih baik untuk memulakan pemasangan dengan bahagian kecil - perintang, diod zener, LED. Kemudian kapasitor dan jambatan diod dipateri.

Beri perhatian khusus kepada proses memasang transistor yang berkuasa. Jika anda mengelirukan kesimpulannya, litar tidak akan berfungsi. Di samping itu, komponen ini akan menjadi agak panas di bawah beban, jadi ia mesti dipasang pada radiator.

Bahagian terbesar dipasang terakhir - pengubah. Seterusnya, palam kuasa dengan wayar dipateri ke terminal belitan utamanya. Wayar juga disediakan pada output bekalan kuasa.

Apa yang tinggal ialah menyemak semula dengan teliti pemasangan yang betul bagi semua komponen, membasuh fluks yang tinggal dan hidupkan bekalan kuasa ke rangkaian. Jika semuanya dilakukan dengan betul, LED akan bersinar, dan output multimeter akan menunjukkan voltan yang dikehendaki.