Thể loại: Bài viết nổi bật » Điện tử thực hành
Số lượt xem: 89707
Bình luận về bài viết: 3
Home Lab Nguồn cung cấp
Xem phần đầu tiên của bài viết ở đây: Bộ nguồn cho các thiết bị điện tử
Xét về mọi thứ đã nói ở trên, hợp lý nhất và ít tốn kém nhất dường như là sản xuất cung cấp điện máy biến áp. Một máy biến áp làm sẵn phù hợp để cung cấp năng lượng cho các cấu trúc bán dẫn có thể được chọn từ các máy ghi băng cũ, TV ống, loa ba chương trình và các thiết bị lỗi thời khác. Máy biến áp mạng làm sẵn được bán trong các thị trường radio và trong các cửa hàng trực tuyến. Bạn luôn có thể tìm thấy lựa chọn đúng.
Bên ngoài, máy biến áp là lõi hình chữ W được làm từ các tấm thép biến áp đặc biệt. Trên lõi là một khung nhựa hoặc bìa cứng mà trên đó các cuộn dây được đặt. Các tấm thường được thay đổi để không có tiếp xúc điện giữa chúng. Bằng cách này, họ chống lại dòng điện xoáy hoặc dòng Foucault. Những dòng điện này chỉ làm ấm lõi, nó chỉ là một sự mất mát.
Với cùng mục đích, sắt biến thế được làm từ các tinh thể lớn, cũng được cách ly với nhau bằng màng oxit. Trên sắt biến thế có kích thước rất lớn, những tinh thể này có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Nếu sắt như vậy được cắt bằng kéo lợp, thì vết cắt giống như lưỡi cưa sắt cho kim loại, chứa đinh hương nhỏ.
Máy biến áp trong nguồn cung cấp thực hiện hai chức năng cùng một lúc. Thứ nhất, đây là sự giảm điện áp lưới điện đến mức mong muốn. Thứ hai, nó cung cấp cách ly điện từ nguồn điện: các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp không được kết nối với nhau, điện trở là vô hạn lý tưởng. Sự kết nối của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp được thực hiện thông qua một từ trường xen kẽ của lõi được tạo bởi cuộn dây sơ cấp.
Thiết kế máy biến áp đơn giản
Khi mua hoặc tự cuộn dây máy biến áp, bạn nên được hướng dẫn bởi các tham số sau, được thể hiện chỉ bằng bốn công thức.
Đầu tiên trong số họ có thể được gọi là quy luật chuyển đổi.
U1 / U2 = n1 / n2 (1),
Một ví dụ đơn giản. Vì đây chỉ là một máy biến áp mạng, nên điện áp trên cuộn sơ cấp sẽ luôn là 220v. Giả sử cuộn dây sơ cấp chứa 220 vòng và 22 vòng thứ cấp. Đây là một máy biến áp khá lớn, vì vậy nó có vài vòng trên một volt.
Nếu điện áp 220 V được đặt vào cuộn sơ cấp, thì cuộn thứ cấp sẽ tạo ra 22V, tương ứng hoàn toàn với hệ số biến đổi n1 / n2, trong ví dụ của chúng tôi là 10. Giả sử rằng một tải tiêu thụ chính xác 1A dòng điện được đưa vào cuộn dây thứ cấp. Khi đó dòng điện sơ cấp sẽ là 0,1A, vì dòng điện có tỷ lệ nghịch.
Công suất tiêu thụ của các cuộn dây: cho thứ cấp 22V * 1A = 22W, và cho nguồn chính 220 V * 0.1A = 22W. Tính toán này cho thấy công suất của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp là bằng nhau. Nếu có một vài cuộn dây thứ cấp, thì khi tính toán công suất của chúng, bạn nên thêm nó, đây sẽ là sức mạnh của cuộn dây sơ cấp.
Nó xuất phát từ cùng một công thức rằng rất đơn giản để xác định số vòng trên mỗi volt: nó đủ để quấn một cuộn dây thử nghiệm, ví dụ, 10 vòng, đo điện áp trên nó, chia kết quả cho 10. Số vòng trên mỗi volt sẽ giúp ích rất nhiều khi bạn cần cuộn dây căng thẳng. Cần lưu ý rằng các cuộn dây phải được quấn với một lề nhất định, có tính đến điện áp "chùng xuống" trên các cuộn dây và trên các bộ phận điều chỉnh của bộ ổn định. Nếu điện áp tối thiểu yêu cầu 12V, thì cuộn dây có thể được định mức ở mức 17 ... 18V. Các quy tắc tương tự nên được quan sát khi mua một máy biến áp hoàn thành.
Tổng công suất của máy biến áp được tính bằng tổng công suất của tất cả các cuộn dây thứ cấp, như mô tả ở trên. Dựa trên tính toán này, bạn có thể chọn một lõi phù hợp, hay đúng hơn là diện tích của nó. Công thức chọn vùng lõi :.
Ở đây S là diện tích lõi tính bằng centimet vuông và P là tổng công suất tải tính bằng watt. Đối với lõi hình chữ W, khu vực này là tiết diện của thanh trung tâm nơi đặt các cuộn dây và đối với mặt cắt hình xuyến, hình xuyến. Dựa trên diện tích lõi tính toán, bạn có thể chọn bàn ủi biến áp phù hợp.
Giá trị tính toán phải được làm tròn đến giá trị tiêu chuẩn lớn hơn gần nhất. Tất cả các giá trị tính toán khác trong quá trình tính toán cũng được làm tròn lên. Nếu, giả sử, công suất là 37,5 watt, thì nó được làm tròn lên tới 40 watt.
Sau khi khu vực lõi đã được biết đến, số vòng quay trong cuộn sơ cấp có thể được tính toán. Đây là công thức tính toán thứ ba.
Ở đây n1 là số vòng của cuộn sơ cấp, U1 - 220v - điện áp của cuộn sơ cấp, S là diện tích lõi tính bằng centimet vuông. Một hệ số thực nghiệm là 50, có thể thay đổi trong một số giới hạn nhất định, đáng được chú ý đặc biệt.
Nếu yêu cầu máy biến áp không đi vào bão hòa, không tạo ra nhiễu điện từ không cần thiết (đặc biệt phù hợp với thiết bị tái tạo âm thanh), hệ số này có thể tăng lên 60. Trong trường hợp này, số vòng quay trong cuộn dây sẽ tăng, chế độ hoạt động của máy biến áp sẽ không còn được hỗ trợ, lõi sẽ không thể vào được trong bão hòa. Điều chính là tất cả các cuộn dây phù hợp.
Sau khi xác định công suất của máy biến áp, các vòng và dòng điện trong cuộn dây được tính toán, đã đến lúc xác định mặt cắt ngang của dây của cuộn dây. Người ta cho rằng các cuộn dây được quấn bằng dây đồng. Tính toán này sẽ giúp thực hiện công thức:
Ở đây, di mm, Ii A, tương ứng, đường kính của dây và dòng điện của cuộn dây thứ i. Đường kính dây tính toán cũng phải được làm tròn đến giá trị tiêu chuẩn lớn hơn gần nhất.
Đó thực sự là toàn bộ tính toán đơn giản hóa của một máy biến áp mạng, cho các mục đích thực tế thậm chí rất đầy đủ. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng tính toán này chỉ có hiệu lực đối với các máy biến áp mạng hoạt động ở tần số 50 Hz. Đối với các máy biến áp được chế tạo trên lõi ferrite và hoạt động ở tần số cao, việc tính toán được thực hiện bằng các công thức hoàn toàn khác nhau, ngoại trừ có lẽ hệ số biến đổi theo công thức 1.
Sau khi máy biến áp được thiết kế, vết thương hoặc chỉ cần mua đúng kích cỡ, bạn có thể bắt đầu sản xuất một bộ nguồn, mà không có mạch nào có thể làm được.
Nguồn điện không ổn định
Các mạch đơn giản nhất là nguồn cung cấp điện không ổn định. Chúng được sử dụng khá thường xuyên trong các thiết kế khác nhau, giúp đơn giản hóa mạch mà không ảnh hưởng đến chức năng của nó. Ví dụ, mạnh mẽ bộ khuếch đại âm thanh thông thường chúng được cấp nguồn từ một nguồn không ổn định, vì gần như không thể nhận thấy bằng tai rằng điện áp cung cấp đã thay đổi 2 ... 3 volt. Cũng không có sự khác biệt ở điện áp nào rơle sẽ hoạt động: nếu chỉ có nó sẽ hoạt động, và trong tương lai nó sẽ không bị cháy.
Nguồn cung cấp không ổn định là đơn giản, mạch được hiển thị trong Hình 1.
Một cầu chỉnh lưu với điốt được nối với cuộn dây thứ cấp của máy biến áp. Mặc dù có khá nhiều mạch chỉnh lưu, một mạch cầu là phổ biến nhất. Ở đầu ra cầu, thu được điện áp dao động với tần số gấp đôi của mạng, điều này là điển hình cho tất cả các mạch của bộ chỉnh lưu nửa sóng (Hình 2, đường cong 1).
Đương nhiên, điện áp gợn như vậy không phù hợp để cấp nguồn cho mạch bán dẫn: hãy tưởng tượng bộ khuếch đại sẽ gầm với công suất như thế nào! Để làm mịn gợn tới giá trị chấp nhận được, các bộ lọc được cài đặt ở đầu ra của bộ chỉnh lưu (Hình 2, đường cong 2).Trong trường hợp đơn giản nhất, nó có thể chỉ là tụ điện điện dung cao. Những điều đã nói ở trên được minh họa trong Hình 2.
Tính toán điện dung của tụ điện này khá phức tạp, do đó có thể đề xuất các giá trị được thử nghiệm trong thực tế: đối với mỗi ampe dòng điện trong tải, cần có công suất tụ 1000 ... 2000 F. Giá trị điện dung thấp hơn có giá trị trong trường hợp khi đề xuất sử dụng bộ ổn áp sau cầu chỉnh lưu.
Khi điện dung của tụ tăng lên, gợn sóng (Hình 2, đường cong 2) sẽ giảm, nhưng sẽ không biến mất chút nào. Nếu Ripple không được chấp nhận, cần phải đưa chất ổn định điện áp vào mạch cấp điện.
Cung cấp năng lượng lưỡng cực
Trong trường hợp khi nguồn được yêu cầu để có được điện áp lưỡng cực, mạch sẽ phải thay đổi một chút. Cây cầu sẽ giữ nguyên, nhưng cuộn dây thứ cấp của máy biến áp nên có một điểm giữa. Tụ điện làm mịn sẽ có hai, mỗi cái cho sự phân cực của chính nó. Sơ đồ như vậy được hiển thị trong Hình 3.
Kết nối của cuộn dây thứ cấp phải nối tiếp - phụ âm - điểm bắt đầu của cuộn dây III được nối với điểm cuối của cuộn dây II. Dấu chấm, như một quy luật, sự khởi đầu của cuộn dây. Nếu máy biến áp công nghiệp và tất cả các đầu ra được đánh số, thì bạn có thể tuân thủ quy tắc này: tất cả các số lẻ của các cực đều là đầu của cuộn dây, tương ứng, chẵn - kết thúc. Nghĩa là, với một kết nối nối tiếp, cần phải kết nối đầu ra chẵn của một cuộn dây với đầu ra lẻ của một cuộn dây khác. Đương nhiên, không có trường hợp nào bạn có thể làm chập mạch những phát hiện của một cuộn dây, ví dụ, 1 và 2.
Nguồn cung cấp ổn định
Nhưng khá thường xuyên, ổn áp là không thể thiếu. Đơn giản nhất là chất ổn định tham sốChỉ chứa ba phần. Sau khi điốt zener, một tụ điện điện phân được lắp đặt, mục đích của nó là làm mịn các xung còn lại. Mạch của nó được hiển thị trong Hình 4.
Nói chung, tụ điện này được cài đặt ngay cả ở đầu ra ổn áp tích hợp loại LM78XX. Điều này được yêu cầu ngay cả bởi các thông số kỹ thuật (Bảng dữ liệu) cho các chất ổn định vi mạch.
Một bộ ổn định tham số có thể cung cấp tới vài milliamp dòng điện trong tải, trong trường hợp này khoảng hai mươi. Trong các mạch thiết bị điện tử, một bộ ổn định như vậy được sử dụng khá thường xuyên. Hệ số ổn định (tỷ lệ thay đổi điện áp đầu vào tính theo %% so với thay đổi đầu ra, cũng tính theo %%) của các bộ ổn định đó, theo quy định, không quá 2.
Nếu chất ổn định tham số được bổ sung người theo dõi, chỉ với một bóng bán dẫn, như trong Hình 5, khả năng của bộ ổn định tham số sẽ trở nên cao hơn nhiều. Hệ số ổn định của các sơ đồ như vậy đạt giá trị 70.
Với các tham số được chỉ ra trong sơ đồ và dòng tải 1A, công suất đủ sẽ bị tiêu tán trên bóng bán dẫn. Công suất như vậy được tính như sau: chênh lệch điện áp collector-emitter được nhân với dòng tải. Trong trường hợp này, đây là dòng thu. (12V - 5V) * 1A = 7W. Với sức mạnh như vậy, bóng bán dẫn sẽ phải được đặt trên bộ tản nhiệt.
Công suất được cung cấp cho tải sẽ chỉ là 5V * 1A = 5W. Các số trong Hình 5 là khá đủ để thực hiện phép tính như vậy. Do đó, hiệu suất của một nguồn năng lượng với bộ ổn định như vậy với điện áp đầu vào là 12 chỉ khoảng 40%. Để tăng một chút, bạn có thể giảm điện áp đầu vào, nhưng không dưới 8 volt, nếu không bộ ổn định sẽ ngừng hoạt động.
Để lắp ráp một bộ ổn định điện áp của cực âm, trong mạch được xem xét là đủ để thay thế bóng bán dẫn n-p-n bằng độ dẫn p-n-p, thay đổi độ phân cực của diode zener và điện áp đầu vào. Nhưng các mạch như vậy đã trở thành lỗi thời, hiện không được sử dụng, chúng được thay thế bằng các bộ điều chỉnh điện áp tích hợp.
Có vẻ như nó đã đủ để hoàn thành mạch được xem xét trong phiên bản tích hợp và mọi thứ sẽ theo thứ tự. Nhưng các nhà phát triển đã không bắt đầu lặp lại sơ đồ không hiệu quả, hiệu quả của nó quá nhỏ và sự ổn định thấp. Để tăng hệ số ổn định, phản hồi tiêu cực đã được đưa vào các chất ổn định tích phân hiện đại.
Các bộ ổn định như vậy được phát triển trên các ampe kế đa năng, trong khi nhà thiết kế và phát triển mạch R. Widlar không đề xuất tích hợp op-amp này vào bộ ổn định. Bộ ổn định đầu tiên của loại này là UA723 huyền thoại, cần một số bộ phận bổ sung nhất định khi cài đặt.
Một phiên bản hiện đại hơn của chất ổn định tích hợp là Bộ ổn định sê-ri LM78XX cho điện áp phân cực dương và LM79XX cho âm. Trong đánh dấu 78 này, đây thực sự là tên của microcircuit - bộ ổn định, các chữ cái LM phía trước các con số có thể khác nhau, tùy thuộc vào nhà sản xuất cụ thể. Thay vì các chữ XX, các số được chèn cho biết điện áp ổn định tính bằng volt: 05, 08, 12, 15, v.v. Ngoài việc ổn định điện áp, microcircuits có bảo vệ chống ngắn mạch trong tải và bảo vệ nhiệt. Chỉ cần những gì cần thiết để tạo ra một nguồn cung cấp phòng thí nghiệm đơn giản và đáng tin cậy.
Ngành công nghiệp điện tử trong nước sản xuất các chất ổn định như vậy dưới thương hiệu KR142ENXX. Nhưng các dấu hiệu luôn được mã hóa với chúng tôi, vì vậy điện áp ổn định chỉ có thể được xác định bằng cách tham chiếu hoặc ghi nhớ như những bài thơ ở trường. Tất cả các chất ổn định này có một giá trị điện áp đầu ra cố định. Một sơ đồ nối dây điển hình cho các bộ ổn định sê-ri 78XX được hiển thị trong Hình 6.
Tuy nhiên, chúng cũng có thể được sử dụng để tạo các nguồn quy định. Một ví dụ là sơ đồ hiển thị trong Hình 7.
Nhược điểm của mạch có thể được coi là quy định được thực hiện không phải từ 0, mà từ 5 volt, tức là từ vi mạch ổn định điện áp. Không rõ tại sao các bộ ổn định được đánh số là 17, 8, 2, trong khi thực tế chỉ có ba trong số chúng!
Và Hình 9 cho thấy cách lắp ráp một nguồn cung cấp năng lượng có thể điều chỉnh dựa trên LM317 tư sản ban đầu, có thể được sử dụng như một phòng thí nghiệm.
Nếu cần một nguồn điều hòa lưỡng cực, thì dễ nhất là lắp ráp hai chất ổn định giống hệt nhau trong một vỏ, cho chúng ăn từ các cuộn dây biến áp khác nhau. Trong trường hợp này, xuất đầu ra của mỗi bộ ổn định sang bảng mặt trước của thiết bị với các đầu cuối riêng biệt. Nó sẽ có thể chuyển đổi điện áp đơn giản với nhảy dây.
Boris Aladyshkin
Xem thêm tại electro-vi.tomathouse.com
: