Sursa de alimentare cu dioda Zener si tranzistor

Sursa de alimentare stabilizată discutată mai jos este unul dintre primele dispozitive care sunt asamblate de radioamatorii începători. Acesta este un dispozitiv foarte simplu, dar foarte util. Asamblarea acestuia nu necesită componente scumpe, care sunt destul de ușor de selectat de către un începător în funcție de caracteristicile necesare ale sursei de alimentare.

Materialul va fi util și celor care doresc să înțeleagă mai detaliat scopul și calculul componentelor radio simple. Inclusiv, veți afla în detaliu despre astfel de componente ale sursei de alimentare precum:

• transformator de putere;
• punte de diode;
• condensator de netezire;
• Diodă Zener;
• rezistor pentru dioda zener;
• tranzistor;
• rezistență de sarcină;
• Dioda electro luminiscenta și un rezistor pentru el.

Articolul descrie, de asemenea, în detaliu cum să selectați componentele radio pentru sursa dvs. de alimentare și ce să faceți dacă nu aveți ratingul necesar. Dezvoltarea unei plăci de circuit imprimat va fi arătată clar și nuanțele acestei operațiuni vor fi dezvăluite. Câteva cuvinte sunt spuse în mod specific despre verificarea componentelor radio înainte de lipire, precum și despre asamblarea dispozitivului și testarea acestuia.

Circuitul tipic al unei surse de alimentare stabilizate

Există o mulțime de circuite diferite de alimentare cu stabilizare a tensiunii astăzi. Dar una dintre cele mai simple configurații, cu care un începător ar trebui să înceapă, este construită pe doar două componente cheie - o diodă zener și un tranzistor puternic. Desigur, există și alte detalii în diagramă, dar sunt auxiliare.

Circuitele din electronica radio sunt de obicei dezasamblate în direcția în care curge curentul prin ele. Într-o sursă de alimentare reglată cu tensiune, totul începe cu transformatorul (TR1). Îndeplinește mai multe funcții simultan. În primul rând, transformatorul reduce tensiunea rețelei. În al doilea rând, asigură funcționarea circuitului. În al treilea rând, alimentează dispozitivul care este conectat la unitate.

Punte de diode (BR1) – concepută pentru a redresa tensiunea de rețea scăzută. Cu alte cuvinte, o tensiune alternativă intră în el, iar ieșirea este constantă. Fără o punte de diode, nici sursa de alimentare în sine și nici dispozitivele care vor fi conectate la ea nu vor funcționa.

Este necesar un condensator electrolitic de netezire (C1) pentru a elimina ondulațiile prezente în rețeaua casnică. În practică, ele creează interferențe care afectează negativ funcționarea aparatelor electrice. Dacă, de exemplu, luăm un amplificator audio alimentat de la o sursă de alimentare fără un condensator de netezire, atunci aceleași pulsații vor fi audibile clar în difuzoare sub formă de zgomot străin. La alte dispozitive, interferențele pot duce la funcționare incorectă, defecțiuni și alte probleme.

Dioda Zener (D1) este o componentă a sursei de alimentare care stabilizează nivelul de tensiune.Faptul este că transformatorul va produce 12 V dorit (de exemplu) numai atunci când în priza de curent există exact 230 V. Cu toate acestea, în practică, astfel de condiții nu există. Tensiunea poate să scadă sau să crească. Transformatorul va produce același lucru la ieșire. Datorită proprietăților sale, dioda zener egalizează tensiunea scăzută, indiferent de supratensiunile din rețea. Pentru funcționarea corectă a acestei componente, este necesar un rezistor de limitare a curentului (R1). Este discutat mai detaliat mai jos.

Tranzistor (Q1) – necesar pentru a amplifica curentul. Cert este că dioda zener nu este capabilă să treacă prin ea însăși tot curentul consumat de dispozitiv. În plus, va funcționa corect doar într-un anumit interval, de exemplu, de la 5 la 20 mA. Sincer, acest lucru nu este suficient pentru a alimenta orice dispozitiv. Această problemă este rezolvată de un tranzistor puternic, a cărui deschidere și închidere este controlată de o diodă zener.

Condensator de netezire (C2) - proiectat pentru același lucru ca și C1 descris mai sus. În circuitele tipice ale surselor de alimentare stabilizate există și o rezistență de sarcină (R2). Este necesar pentru ca circuitul să rămână operațional atunci când nu este conectat nimic la bornele de ieșire.

Alte componente pot fi prezente în astfel de circuite. Aceasta este o siguranță care este plasată în fața transformatorului și Dioda electro luminiscenta, semnalând că unitatea este pornită, și condensatori suplimentari de netezire și un alt tranzistor de amplificare și un comutator. Toate complică circuitul, cu toate acestea, măresc funcționalitatea dispozitivului.

Calculul și selecția componentelor radio pentru o sursă simplă de alimentare

Transformatorul este selectat în funcție de două criterii principale - tensiunea înfășurării secundare și puterea.Există și alți parametri, dar în cadrul materialului nu sunt deosebit de importanți. Dacă aveți nevoie de o sursă de alimentare, să zicem, 12 V, atunci transformatorul trebuie selectat, astfel încât să poată fi îndepărtat puțin mai mult din înfășurarea sa secundară. Cu putere, totul este la fel - o luăm cu o marjă mică.

Parametrul principal al unei punți de diode este curentul maxim pe care îl poate trece. Pe această caracteristică merită să ne concentrăm mai întâi. Să ne uităm la exemple. Blocul va fi folosit pentru a alimenta un dispozitiv care consumă un curent de 1 A. Aceasta înseamnă că puntea de diode trebuie luată la aproximativ 1,5 A. Să presupunem că intenționați să alimentați un dispozitiv de 12 volți cu o putere de 30 W. Aceasta înseamnă că consumul de curent va fi de aproximativ 2,5 A. În consecință, puntea de diode trebuie să fie de cel puțin 3 A. Celelalte caracteristici ale sale (tensiune maximă etc.) pot fi neglijate în cadrul unui astfel de circuit simplu.

În plus, merită să spunem că nu trebuie să luați o punte de diode gata făcută, ci să o asamblați din patru diode. În acest caz, fiecare dintre ele trebuie proiectat pentru curentul care trece prin circuit.

Pentru a calcula capacitatea condensatorului de netezire, se folosesc formule destul de complexe, care în acest caz nu sunt de folos. De obicei, se ia o capacitate de 1000-2200 uF, iar aceasta va fi suficientă pentru o sursă simplă de alimentare. Puteți lua un condensator mai mare, dar acest lucru va crește semnificativ costul produsului. Un alt parametru important este tensiunea maximă. Conform acestuia, condensatorul este selectat în funcție de ce tensiune va fi prezentă în circuit.

Aici merită luat în considerare faptul că în segmentul dintre puntea diodei și dioda zener, după pornirea condensatorului de netezire, tensiunea va fi cu aproximativ 30% mai mare decât la bornele transformatorului.Adică, dacă realizați o sursă de alimentare de 12 V, iar transformatorul produce 15 V cu o rezervă, atunci în această secțiune, datorită funcționării condensatorului de netezire, va fi aproximativ 19,5 V. În consecință, trebuie proiectat pentru acest lucru. tensiune (cea mai apropiată valoare standard 25 V).

Al doilea condensator de netezire din circuit (C2) este de obicei luat cu o capacitate mică - de la 100 la 470 μF. Tensiunea din această secțiune a circuitului va fi deja stabilizată, de exemplu, la un nivel de 12 V. În consecință, condensatorul trebuie proiectat pentru aceasta (cel mai apropiat rating standard este de 16 V).

Dar ce să faceți dacă nu sunt disponibili condensatorii cu evaluările necesare și nu doriți să mergeți la magazin (sau pur și simplu nu doriți să-i cumpărați)? În acest caz, este foarte posibil să folosiți conexiunea paralelă a mai multor condensatoare de capacitate mai mică. Merită să luați în considerare că tensiunea maximă de funcționare cu o astfel de conexiune nu va fi însumată!

Dioda zener este selectată în funcție de tensiunea pe care trebuie să o obținem la ieșirea sursei de alimentare. Dacă nu există o valoare adecvată, atunci puteți conecta mai multe piese în serie. Tensiunea stabilizată va fi însumată. De exemplu, să luăm o situație în care trebuie să obținem 12 V, dar sunt disponibile doar două diode zener de 6 V. Prin conectarea lor în serie vom obține tensiunea dorită. Este de remarcat faptul că pentru a obține o evaluare medie, conectarea a două diode Zener în paralel nu va funcționa.

Este posibil să selectați rezistența de limitare a curentului pentru o diodă zener cât mai precis posibil doar experimental.Pentru a face acest lucru, un rezistor cu o valoare nominală de aproximativ 1 kOhm este conectat la un circuit care funcționează deja (de exemplu, pe o placă), iar un ampermetru și un rezistor variabil sunt plasate între acesta și dioda zener în circuitul deschis. După pornirea circuitului, trebuie să rotiți butonul rezistorului variabil până când curentul nominal de stabilizare necesar trece prin secțiunea circuitului (indicat în caracteristicile diodei Zener).

Tranzistorul de amplificare este selectat în funcție de două criterii principale. În primul rând, pentru circuitul luat în considerare trebuie să fie o structură n-p-n. În al doilea rând, în caracteristicile tranzistorului existent trebuie să vă uitați la curentul maxim al colectorului. Ar trebui să fie puțin mai mare decât curentul maxim pentru care va fi proiectată sursa de alimentare asamblată.

Rezistorul de sarcină din circuitele tipice este luat cu o valoare nominală de la 1 kOhm la 10 kOhm. Nu ar trebui să luați o rezistență mai mică, deoarece dacă sursa de alimentare nu este încărcată, prea mult curent va trece prin acest rezistor și se va arde.

Proiectare și fabricare PCB

Acum să ne uităm pe scurt la un exemplu clar de dezvoltare și asamblare a unei surse de alimentare stabilizate cu propriile mâini. În primul rând, trebuie să găsiți toate componentele prezente în circuit. Dacă nu există condensatori, rezistențe sau diode zener cu valorile nominale necesare, ieșim din situație folosind metodele descrise mai sus.

În continuare, va trebui să proiectăm și să fabricăm o placă de circuit imprimat pentru dispozitivul nostru. Pentru începători, cel mai bine este să folosească software simplu și, cel mai important, gratuit, precum Sprint Layout.

Amplasăm toate componentele pe placa virtuală în funcție de circuitul selectat. Le optimizăm locația și le ajustăm în funcție de ce piese specifice sunt disponibile.În această etapă, se recomandă să verificați din nou dimensiunile reale ale componentelor și să le comparați cu cele adăugate circuitului dezvoltat. Acordați o atenție deosebită polarității condensatoarelor electrolitice, locației bornelor tranzistorului, diodei Zener și punții de diode.

Dacă doriți să adăugați un semnal la sursa de alimentare Dioda electro luminiscenta, atunci poate fi inclus în circuit atât înaintea diodei zener, cât și după (de preferință). Pentru a selecta un rezistor de limitare a curentului pentru acesta, trebuie să efectuați următorul calcul. Din tensiunea secțiunii circuitului, scădem căderea de tensiune pe LED și împărțim rezultatul la curentul nominal al alimentării sale. Exemplu. În zona la care intenționăm să conectăm semnalul Dioda electro luminiscenta, există 12 V stabilizat. Căderea de tensiune pentru standard LED-uri aproximativ 3 V, iar curentul nominal de alimentare este de 20 mA (0,02 A). Constatăm că rezistența rezistenței de limitare a curentului este R = 450 Ohmi.

Verificarea componentelor și asamblarea sursei de alimentare

După ce am dezvoltat placa în program, o transferăm pe laminat din fibră de sticlă, o gravăm, șenilele și eliminăm excesul de flux.

După aceasta, instalăm componentele radio. Aici merită spus că nu ar fi greșit să le verificăm imediat performanța, mai ales dacă nu sunt noi. Cum și ce să verificați?

Înfășurările transformatorului sunt verificate cu un ohmmetru. Acolo unde rezistența este mai mare este înfășurarea primară. Apoi, trebuie să-l conectați la rețea și să vă asigurați că produce tensiunea redusă necesară. Fiți extrem de precauți când îl măsurați. De asemenea, rețineți că tensiunea de ieșire este variabilă, astfel încât modul corespunzător este activat pe voltmetru.

Rezistoarele sunt verificate cu un ohmmetru. Dioda zener ar trebui să „sună” doar într-o direcție. Verificăm puntea de diode conform diagramei.Diodele încorporate în el trebuie să conducă curentul într-o singură direcție. Pentru a testa condensatorii veți avea nevoie de un dispozitiv special pentru măsurarea capacității electrice. Într-un tranzistor n-p-n, curentul trebuie să circule de la bază la emițător la colector. Nu ar trebui să curgă în alte direcții.

Cel mai bine este să începeți asamblarea cu piese mici - rezistențe, diodă Zener, LED. Apoi condensatorii și puntea de diode sunt lipite.

Acordați o atenție deosebită procesului de instalare a unui tranzistor puternic. Dacă îi confundați concluziile, circuitul nu va funcționa. În plus, această componentă se va încinge destul de mult sub sarcină, așa că trebuie instalată pe un calorifer.

Cea mai mare parte este instalată ultima - transformatorul. Apoi, un ștecher cu un fir este lipit la bornele înfășurării sale primare. Firele sunt, de asemenea, furnizate la ieșirea sursei de alimentare.

Tot ce rămâne este să verificați complet instalarea corectă a tuturor componentelor, să spălați fluxul rămas și să porniți sursa de alimentare a rețelei. Dacă totul este făcut corect, LED-ul se va aprinde și ieșirea multimetrul va arăta tensiunea dorită.