Doğrultucu ve basit bir güç kaynağı nasıl yapılır

Doğrultucu, AC voltajını DC'ye dönüştürmek için kullanılan bir cihazdır. Bu, elektrikli cihazlarda, saç kurutma makinesinden çıkış DC voltajı olan her türlü güç kaynağına kadar en yaygın parçalardan biridir. Farklı doğrultucu şemaları vardır ve her biri belirli bir dereceye kadar göreviyle başa çıkmaktadır. Bu yazıda, tek fazlı bir doğrultucunun nasıl yapılacağı ve neden gerekli olduğu hakkında konuşacağız.

tanım

Doğrultucu, AC'yi DC'ye dönüştürmek için tasarlanmış bir cihazdır. "Sabit" sözcüğü tamamen doğru değildir, gerçek şu ki, doğrultucu çıkışında, sinüzoidal bir alternatif voltaj devresinde, her durumda dengesiz bir titreşim voltajı olacaktır. Basit bir deyişle: oturumda sabit, ancak büyüklükte değişir.

İki tür doğrultucu vardır:

• yarım dalga. Giriş voltajının sadece bir yarım dalgasını düzeltir. Güçlü dalgalanma ile karakterize edilir ve giriş voltajına göre azalır.

• Tam dalga. Buna göre, iki yarım dalga düzleştirilir. Dalgalanma daha düşüktür, voltaj doğrultucu girişinden daha yüksektir - bunlar iki ana özelliktir.

Stabilize edilmiş ve stabilize edilmemiş voltaj ne anlama geliyor?

Stabilize, yükten veya giriş voltajının dalgalanmalarından bağımsız olarak büyüklükte değişmeyen bir voltajdır. Transformatör güç kaynakları için bu özellikle önemlidir, çünkü çıkış voltajı giriş voltajına bağlıdır ve Dönüştürme sürelerinden farklıdır.

Dengesiz voltaj - besleme şebekesindeki dalgalanmalara ve yük özelliklerine bağlı olarak değişir. Böyle bir güç kaynağı ile, çökme nedeniyle bağlı cihazların yanlış çalışması veya tamamen çalışmaz ve arızalanabilir.

Çıkış gerilimi

Alternatif voltajın ana değerleri genlik ve etkili değerdir. "220V şebekesinde" dedikleri zaman akım gerilimi anlamına gelir.

Genlik değeri hakkında konuşursak, sıfırdan bir sinüs dalgasının yarım dalgasının üst noktasına kadar kaç volt olduğunu kastediyoruz.

 

Teoriyi ve birkaç formülü atlayarak şunu söyleyebiliriz: akım gerilimi Genlikten 1.41 kat daha az. veya:

Uа = Uд * √2

220V ağındaki genlik voltajı:

220*1.41=310

şemaları

Yarım dalga doğrultucu bir diyottan oluşur. Sadece dönüş yarı dalgasını kaçırmaz. Çıkış, sıfırdan giriş voltajının genlik değerine kadar güçlü dalgalanmalara sahip bir voltajdır.

Çok basit bir dilde konuşan, daha sonra bu devrede, giriş voltajının yarısı yüke girer. Ancak bu tamamen doğru değil.

İki yarım dalga devresi her iki yarım dalgayı da girişten yüke iletir. Makalenin üstünde, voltajın genlik değerinden bahsedildi, bu nedenle doğrultucunun çıkışındaki voltaj, girişteki aktif değişkenle aynı değerde daha düşük.

Ama eğer dalgalanmayı düzeltirsek kapasitör kullanma, dalgalanmalar ne kadar küçük olursa, voltaj genliğe o kadar yakın olacaktır.

Daha sonra dalgaların yumuşatılması hakkında konuşacağız. Şimdi düşünün diyot köprü devresi.

Bunlardan iki tane var:

1. Gretz şemasına göre doğrultucu veya diyot köprüsü;

2. Orta noktalı doğrultucu.

İlk şema daha yaygındır. Bir diyot köprüsünden oluşur - dört diyot “kare” ile birbirine bağlanır ve omuzlarına bir yük bağlanır. Köprü doğrultucu aşağıdaki şemaya göre monte edilir:

Yapıldığı gibi doğrudan 220V ağına bağlanabilir modern anahtarlama güç kaynaklarıveya bir ağ (50 Hz) transformatörünün ikincil sargılarına.Bu şemaya göre, diyot köprüleri ayrı (ayrı) diyotlardan monte edilebilir veya tek bir muhafazada hazır bir diyot köprü düzeneği kullanabilir.

İkinci devre, doğrudan ağa bağlanamayan orta noktalı bir doğrultucudur. Anlamı, ortadan bir musluk ile bir transformatör kullanmaktır.

Özünde, bunlar ikincil sargının uçlarına bağlı iki yarım dalga doğrultucu, bir kontaklı yük diyotların birleşim noktasına ve ikincisi sargıların ortasından musluğa bağlanır.

İlk devreye göre avantajı daha az sayıda yarı iletken diyottur. Ve dezavantajı, orta noktalı bir transformatörün kullanılması ya da dedikleri gibi, ortadan bir dal kullanılmasıdır. Geleneksel musluk tipi olmayan ikincil transformatörlerden daha az yaygındır.

Dalgalanma Düzeltme

Dalgalanma voltaj beslemesi, ışık kaynakları ve ses donanımı gibi bir dizi tüketici için kabul edilemez. Ayrıca, izin verilen ışık atımları devlet ve sanayi düzenleme belgelerinde düzenlenmiştir.

Titreşimleri yumuşatmak için filtreler - paralel monte edilmiş bir kapasitör, bir LC filtresi, çeşitli P ve G filtreleri ...

Ancak en yaygın ve en basit seçenek, yüke paralel olarak kurulmuş bir kapasitördür. Dezavantajı, çok güçlü bir yükte dalgalanmayı azaltmak için, on binlerce mikrofarad olan çok büyük kapasiteye sahip kapasitörlerin kurulması gerekecektir.

Çalışma prensibi, kapasitörün şarj olmasıdır, voltajı genliğe ulaşır, besleme voltajı maksimum genlik noktasından sonra azalmaya başlar, o andan itibaren yük kapasitör tarafından beslenir. Kondansatör yük direncine (veya dirençli değilse eşdeğer direncine) bağlı olarak boşalır. Kapasitans ne kadar büyük olursa, aynı yüke bağlı daha düşük kapasiteye sahip bir kapasitör ile karşılaştırıldığında, dalgalanma o kadar küçük olacaktır.

Basit bir deyişle: kapasitör ne kadar yavaş boşalırsa, dalgalanma o kadar az olur.

Kondansatör deşarj oranı, yük tarafından tüketilen akıma bağlıdır. Zaman sabitinin formülü ile belirlenebilir:

t = RC

burada R yük direncidir ve C düzleştirme kapasitörünün kapasitesidir.

Böylece, tam dolu bir durumdan tam olarak boşalmış bir kapasitöre kadar 3-5 tonda boşaltılır. Şarj bir direnç üzerinden gerçekleşirse aynı hızda şarj olur, bu nedenle bizim durumumuz önemli değil.

Kabul edilebilir bir dalgalanma seviyesi elde etmek için (güç kaynağı üzerindeki yükün gereksinimleri ile belirlenir), t'den birkaç kat daha fazla bir zaman içinde deşarj edilecek bir kapasitans gereklidir. Çoğu yükün dirençleri nispeten küçük olduğundan, doğrultucu çıkışındaki dalgalanmaları düzeltmek için büyük bir kapasiteye ihtiyaç vardır, elektrolitik kapasitörler, aynı zamanda polar veya polarize olarak da adlandırılır.

Lütfen, elektrolitik kapasitörün polaritesini karıştırmanın çok cesaret kırıcı olduğunu unutmayın, çünkü bu onun başarısızlığı ve hatta patlaması ile doludur. Modern kapasitörler patlamaya karşı korunur - üst kapağın üzerinde haç şeklinde bir damgalama vardır, bunlar da kasanın basitçe çatlar. Ancak kondansatörden bir duman akışı çıkacak, gözlerinize girmesi kötü olacaktır.

Kapasitenin hesaplanması, ne tür bir dalgalanma katsayısı sağlamanız gerektiğine bağlıdır. Basit bir ifadeyle, dalgalanma katsayısı ne kadar voltaj sarktığını (titreşen) gösterir.

Düzgünleştirme kapasitörünün kapasitesini hesaplamak için yaklaşık formülü kullanabilirsiniz:

C = 3200 * Giriş / Un * Kp,

Nerede Yüksüz akım, Yüksüz gerilim, Kn - dalgalanma faktörü.

Çoğu ekipman türü için dalgalanma katsayısı 0.01-0.001 alınır. Ek olarak, kurulum istenir seramik kapasitör yüksek frekanslı parazitlerden filtreleme için mümkün olduğunca büyük bir kapasite.

Kendin yap güç kaynağı nasıl yapılır?

En basit DC güç kaynağı üç öğeden oluşur:

1. Transformatör;

2. Diyot köprüsü;

3. Kondansatör.

Yüksek bir voltaj almanız gerekiyorsa ve galvanik izolasyonu ihmal ederseniz, transformatörü listeden hariç tutabilirsiniz, o zaman 300-310V'a kadar sabit bir voltaj elde edersiniz. Böyle bir devre, örneğin bilgisayarınızdaki gibi anahtarlama güç kaynaklarının girişindedir. Son zamanlarda onlar hakkında harika bir makale yazdık - Bir bilgisayar güç kaynağı nasıl.

Bu, düzleştirme kapasitörüne sahip stabilize edilmemiş bir DC güç kaynağıdır. Çıkışındaki voltaj, ikincil sargının alternatif voltajından daha büyük. Bu, 220/12 transformatörünüz (220V'de birincil ve 12V'de ikincil) varsa, çıkışta 15-17V sabitine sahip olacağınız anlamına gelir. Bu değer yumuşatma kapasitörünün kapasitesine bağlıdır. Bu devre, herhangi bir yüke güç vermek için kullanılabilir, eğer önemli değilse, şebeke gerilimi değiştiğinde voltaj "yüzebilir".

Bu önemlidir:

Kondansatörün iki ana özelliği vardır - kapasitans ve voltaj. Kapasitenin nasıl seçileceğini anladık, ancak voltaj seçimi ile değil. Kondansatör voltajı, doğrultucu çıkışındaki genlik voltajının en az yarısını aşmalıdır. Kondansatör plakalarındaki gerçek voltaj nominal voltajı aşarsa, arızalanması muhtemeldir.

Eski Sovyet kapasitörleri iyi bir voltaj marjıyla yapıldı, ancak şimdi herkes en iyi küçük bir marjın olduğu Çin'den ucuz elektrolitler kullanıyor ve en kötü durumda, belirtilen nominal gerilime dayanamıyorlar. Bu nedenle, güvenilirlikten tasarruf etmeyin.

Stabilize edilmiş bir güç kaynağı ünitesi, bir gerilim (veya akım) stabilizatörü varlığında öncekinden farklıdır. En basit seçenek L78xx veya diğerlerini kullanmaktır. doğrusal stabilizatörler, yerli Banka gibi.

Böylece herhangi bir voltaj elde edebilirsiniz, bu tür stabilizatörleri kullanırken tek koşul, stabilizatöre giden voltajın stabilize (çıkış) değerini en az 1,5V aşmasıdır. Veri sayfası 12V sabitleyici L7812'de ne yazıldığını düşünün:

Giriş voltajı 5 ila 12V arasındaki stabilizatörler için 35V'u ve 20-24V'deki stabilizatörler için 40V'u geçmemelidir.

Giriş voltajı çıkış voltajını 2-2.5V aşmalıdır.

yani L7812 serisinin bir stabilizatörü ile stabilize edilmiş bir 12V güç kaynağı için, rektifiye voltajın 14.5-35V içinde olması gerekir, çökmeyi önlemek için 12V'a sekonder sargılı bir transformatör kullanmak için ideal bir çözüm olacaktır.

Ancak çıkış akımı oldukça mütevazı - sadece 1.5A, bir geçiş transistörü kullanılarak amplifiye edilebilir. Eğer varsa PNP transistörler, bu şemayı kullanabilirsiniz:

Devrenin sadece lineer stabilizatörün “sol” kısmının bir transformatör ve doğrultucu ile bağlantısını atladığını gösterir.

KT803 / KT805 / KT808 gibi NPN transistörleriniz varsa, bu yapılacaktır:

İkinci devrede, çıkış voltajının 0.6V ile stabilizasyon voltajından daha az olacağına dikkat etmek önemlidir - bu, verici taban bağlantısında bir düşüştür, bunun hakkında daha fazla yazdık bipolar transistörler hakkında bir makalede. Bu düşüşü telafi etmek için devreye bir diyot D1 sokuldu.

İki doğrusal dengeleyiciyi paralel olarak monte etmek mümkündür, ancak gerekli değildir! Üretim sırasındaki olası sapmalar nedeniyle, yük eşit olmayan bir şekilde dağıtılacak ve bunlardan biri bu nedenle yanabilir.

Hem transistörü hem de lineer dengeleyiciyi radyatöre, tercihen farklı radyatörlere takın. Çok sıcaklar.

Ayarlanabilir Güç Kaynakları

En basit ayarlanabilir güç kaynağı, ayarlanabilir bir doğrusal dengeleyici LM317 ile yapılabilir, akımı da 1.5 A'ya kadar, devreyi yukarıda açıklandığı gibi bir geçiş transistörü ile yükseltebilirsiniz.

Ayarlanabilir bir güç kaynağının montajı için daha sezgisel bir diyagram.

Daha fazla akım elde etmek için, daha güçlü bir ayarlanabilir sabitleyici LM350 kullanabilirsiniz.

 

Son iki devrede, diyot köprüsünün çıkışında voltaj varlığını gösteren bir gösterge, 220V devre kesici, birincil sargı sigortası var.

İşte ayarlanabilir bir şarj cihazı örneği tristör regülatörü ile birincil sargıda, aslında aynı ayarlanabilir güç kaynağı.

Bu arada, kaynak akımı da benzer bir devre tarafından düzenlenir:

Bu makale daha önce hazırlanmıştı: Bir kaynak transformatörü için basit bir akım regülatörü nasıl yapılır

Sonuç

Güç kaynaklarında, alternatif bir akımdan doğru akım üretmek için bir doğrultucu kullanılır. Katılımı olmadan, bir DC yüküne, örneğin bir LED şeridine veya bir radyo alıcısına güç vermek mümkün olmayacaktır.

Ayrıca araba aküleri için çeşitli şarj cihazlarında da kullanılır, bir anahtar anahtarı ile anahtarlanan birincil sargıdan bir grup musluğa sahip bir transformatör kullanan bir dizi devre vardır ve sekonder sargıya sadece bir diyot köprüsü monte edilir. Anahtar, yüksek voltaj tarafına monte edilmiştir, çünkü akım birçok kez daha düşüktür ve kontakları bundan yanmaz.

Makaledeki diyagramlara göre, en basit güç kaynağı ünitesini hem bazı cihazlarla kalıcı çalışma hem de elektronik ev yapımı ürünlerinizi test etmek için monte edebilirsiniz.

Devreler yüksek verimlilikte farklılık göstermez, ancak özel dalgalanmalar olmadan stabilize bir voltaj üretir, kapasitörlerin kapasitansını kontrol etmeli ve belirli bir yük için hesaplamalısınız. Düşük güçlü ses amplifikatörleri için mükemmeldirler ve ek bir arka plan oluşturmazlar. Ayarlanabilir bir güç kaynağı, otomobil meraklıları ve elektrik teknisyenlerinin jeneratör voltaj regülatörü rölesini test etmeleri için yararlı olacaktır.

Ayarlanabilir bir güç kaynağı tüm elektronik alanlarında kullanılır ve kısa devre koruması veya iki transistörlü bir akım dengeleyici ile geliştirilirse, neredeyse eksiksiz bir laboratuvar güç kaynağı elde edersiniz.

Comments

[#1 galip]

Makale prensipte faydalıdır, ancak transformatörün birincil sargısında asla tristörler veya triyaklar üzerine regülatörler koymayın. Bu, düzenleyiciler bir sinüzoidi bozduğu için transformatörün güçlü uğultu ve ısınmasına giden doğrudan bir yoldur.