kategoriler: Öne Çıkan Makaleler » Pratik Elektronik
Görüntülenme sayısı: 89707
Makaleye yorum: 3
Ev Laboratuvarı Güç Kaynakları
Makalenin ilk bölümüne buradan bakın: Elektronik cihazlar için güç kaynakları
Yukarıda söylenen her şey açısından, en makul ve en az maliyetli gibi görünüyor trafo güç kaynağı imalatı. Yarı iletken yapılara güç vermek için uygun bir hazır transformatör eski teypler, tüp televizyonlar, üç programlı hoparlörler ve diğer eski ekipmanlardan seçilebilir. Hazır şebeke transformatörleri radyo pazarlarında ve çevrimiçi mağazalarda satılmaktadır. Her zaman doğru seçeneği bulabilirsiniz.
Harici olarak, transformatör özel transformatör çeliğinden yapılmış W şekilli bir çekirdektir. Çekirdeğin üzerinde sargıların bulunduğu plastik veya karton bir çerçeve vardır. Plakalar genellikle aralarında elektrik teması olmayacak şekilde cilalanır. Bu şekilde girdap akımları veya Foucault akımları ile savaşırlar. Bu akımlar sadece çekirdeği ısıtır, sadece bir kayıptır.
Aynı amaçlar için, transformatör demiri, oksit filmler tarafından da birbirinden izole edilen büyük kristallerden yapılır. Çok büyük boyutlu transformatör demirinde, bu kristaller çıplak gözle görülebilir. Böyle bir demir çatı makasıyla kesilirse, kesim metal için demir testeresi bıçağını andırır, küçük karanfil içerir.
Güç kaynağındaki transformatör aynı anda iki işlevi yerine getirir. İlk olarak, şebeke voltajında istenen seviyeye bir azalmadır. İkincisi, şebekeden galvanik izolasyon sağlar: birincil ve ikincil sargılar birbirine bağlı değildir, elektrik direnci ideal olarak sonsuzdur. Birincil ve ikincil sargıların bağlantısı, birincil sargı tarafından oluşturulan çekirdeğin alternatif bir manyetik alanı yoluyla gerçekleştirilir.
Basitleştirilmiş trafo tasarımı
Bir transformatör satın alırken veya kendi kendine sararken, sadece dört formülle ifade edilen aşağıdaki parametreler tarafından yönlendirilmeniz gerekir.
Bunlardan ilki dönüşüm yasası olarak adlandırılabilir.
U1 / U2 = n1 / n2 (1),
Basit bir örnek. Bu sadece bir ağ transformatörü olduğundan, birincil sargıdaki voltaj her zaman 220V olacaktır. Birincil sargının 220 dönüş ve ikincil 22 dönüş içerdiğini varsayalım. Bu oldukça büyük bir transformatördür, bu yüzden bir volt başına birkaç dönüş vardır.
Birincil sargıya 220V'luk bir voltaj uygulanırsa, ikincil sargı, örneğimizde 10 olan dönüşüm katsayısı n1 / n2'ye tam olarak karşılık gelen 22V üretir, ikincil sargıda tam olarak 1A akım tüketen bir yükün olduğunu varsayalım. Akımlar ters orantılı olduğu için birincil akım 0.1A olacaktır.
Sargılar tarafından tüketilen güç: ikincil 22V * 1A = 22W ve birincil 220V * 0.1A = 22W için. Bu hesaplama, birincil ve ikincil sargıların gücünün eşit olduğunu gösterir. Birkaç ikincil sargı varsa, güçlerini hesaplarken, eklemelisiniz, bu birincil sargının gücü olacaktır.
Aynı formülden, volt başına dönüş sayısını belirlemenin çok basit olduğu sonucuna varılır: bir test sargısını sarmak, örneğin 10 tur, voltajı ölçmek, sonucu 10'a bölmek yeterlidir. Sargıyı sarmanız gerektiğinde volt başına dönüş sayısı çok yardımcı olacaktır. voltaj. Sargıların kendileri ve stabilizatörlerin düzenleyici elemanları üzerindeki "sarkma" voltajı dikkate alınarak sargıların belirli bir marjla sarılması gerektiğine dikkat edilmelidir. Minimum voltaj 12V gerektirirse, sargı 17 ... 18V olarak derecelendirilebilir. Bitmiş bir transformatör satın alırken aynı kurallara uyulmalıdır.
Transformatörün toplam gücü, yukarıda tarif edildiği gibi tüm ikincil sargıların gücünün toplamı olarak hesaplanır. Bu hesaplamaya dayanarak, uygun bir çekirdek veya daha ziyade alanını seçebilirsiniz. Çekirdek alanı seçme formülü:.
Burada S, santimetrekare cinsinden çekirdek alandır ve P, watt cinsinden toplam yük gücüdür. W şeklindeki bir çekirdek için, alan, sarımların bulunduğu merkezi çubuğun enine kesiti ve toroidal kesit için torustur. Hesaplanan çekirdek alanına bağlı olarak, uygun transformatör demirini seçebilirsiniz.
Hesaplanan değer en yakın daha büyük standart değere yuvarlanmalıdır. Hesaplama işleminde hesaplanan diğer tüm değerler de yuvarlanır. Diyelim ki, güç 37,5 watt ise, o zaman 40 watt'a yuvarlanır.
Çekirdek alan bilindikten sonra, birincil sargıdaki dönüş sayısı hesaplanabilir. Bu üçüncü hesaplama formülüdür.
Burada n1, birincil sargının dönüş sayısı, U1 - 220V - birincil sargının voltajı, S kare santimetre cinsinden çekirdek alandır. Belli sınırlar içinde değişebilen ampirik bir 50 katsayısı özel dikkat gerektirir.
Transformatörün doygunluğa girmemesi, gereksiz elektromanyetik girişim yaratmaması gerekiyorsa (özellikle ses üreten ekipman için ilgili), bu katsayı 60'a yükseltilebilir. Bu durumda, sargılardaki dönüş sayısı artacaktır, transformatörün çalışma modu kolaylaştırılacaktır, çekirdek artık giremeyecektir. doygunluk. Ana şey, tüm sargıların uymasıdır.
Transformatörün gücü belirlendikten sonra, sargılardaki dönüşler ve akımlar hesaplanır, sargıların telinin enine kesitini belirleme zamanı. Sargıların bakır bir tel ile sarıldığı varsayılmaktadır. Bu hesaplama formülü yerine getirmeye yardımcı olacaktır:
Burada, sırasıyla di mm, Ii A, telin çapı ve i-th sargısının akımı. Hesaplanan tel çapı da en yakın daha büyük standart değere yuvarlanmalıdır.
Aslında bir ağ transformatörünün basitleştirilmiş hesaplaması, pratik amaçlar için bile çok yeterli. Bununla birlikte, bu hesaplamanın sadece 50 Hz frekansında çalışan ağ transformatörleri için geçerli olduğuna dikkat edilmelidir. Ferrit çekirdekler üzerinde yapılan ve yüksek frekansta çalışan transformatörler için, hesaplama belki de formül 1'e göre dönüşüm katsayısı hariç, tamamen farklı formüller kullanılarak gerçekleştirilir.
Transformatör tasarlandıktan, sarıldıktan veya doğru boyutu satın aldıktan sonra, hiçbir devrenin yapamayacağı bir güç kaynağı üretmeye başlayabilirsiniz.
Dengesiz Güç Kaynakları
En basit devre, dengesiz güç kaynaklarıdır. Devreyi işlevselliğini etkilemeden basitleştiren çeşitli tasarımlarda sıklıkla kullanılırlar. Örneğin, güçlü ses yükselteçleri çoğu zaman dengesiz bir kaynaktan beslenirler, çünkü besleme voltajının 2 ... 3 volt değiştiğini kulaktan fark etmek neredeyse imkansızdır. Rölenin hangi voltajda çalışacağı konusunda da bir fark yoktur: sadece çalışırsa ve gelecekte yanmayacaksa.
Dengesiz güç kaynakları basittir, devre Şekil 1'de gösterilmiştir.
Transformatörün sekonder sargısına diyotlu bir doğrultucu köprü bağlanır. Çok sayıda doğrultucu devre olmasına rağmen, en yaygın olanı bir köprü devresidir. Köprü çıkışında, yarım dalga doğrultucuların tüm devreleri için tipik olan, ağın iki kat frekansına sahip bir titreşimli voltaj elde edilir (Şekil 2, eğri 1).
Doğal olarak, böyle bir dalgalanma voltajı transistör devrelerine güç vermek için uygun değildir: amplifikatörün böyle bir güçle nasıl kükrediğini hayal edin! Dalgalanmayı kabul edilebilir bir değere yumuşatmak için doğrultucu çıkışına filtreler takılır (Şekil 2, eğri 2).En basit durumda, sadece yüksek kapasiteli elektrolitik kapasitör. Yukarıdakiler Şekil 2'de gösterilmiştir.
Bu kapasitörün kapasitansının hesaplanması oldukça karmaşıktır, bu nedenle pratikte test edilen değerleri önermek mümkündür: yükteki her akım amperi için 1000 ... 2000 μF kapasitör kapasitesi gereklidir. Doğrultucu köprüden sonra bir voltaj dengeleyici kullanılması önerildiğinde, daha düşük bir kapasitans değeri geçerlidir.
Kondansatörün kapasitansı arttıkça, dalgalanma (Şekil 2, eğri 2) azalacak, ancak hiç kaybolmayacaktır. Dalgalanma kabul edilemezse, güç besleme devresine voltaj dengeleyicileri sokmak gerekir.
Bipolar güç kaynağı
İki kutuplu bir voltaj elde etmek için kaynağın gerekli olduğu durumlarda, devrenin biraz değiştirilmesi gerekecektir. Köprü aynı kalacaktır, ancak transformatörün sekonder sargısının bir orta noktası olmalıdır. Pürüzsüzleştirici Kapasitörler zaten her biri kendi kutupsallığı için iki tane olacak. Böyle bir şema Şekil 3'te gösterilmektedir.
İkincil sargıların bağlantısı seri olmalıdır - ünsüz - sargının III başlangıcı sargının II sonuna bağlanır. Noktalar, kural olarak, sargıların başlangıcını işaretler. Endüstriyel transformatör ve tüm çıkışlar numaralandırılmışsa, bu kurala uyun: terminallerin tüm tek sayıları, sargıların başlangıcıdır, hatta - uçları. Yani, seri bağlantıda, bir sargının eşit çıkışını diğerinin tek çıkışına bağlamak gerekir. Doğal olarak, hiçbir durumda bir sargının bulgularını kısa devre yapamazsınız, örneğin 1 ve 2.
Stabilize güç kaynakları
Ancak oldukça sık, voltaj stabilizatörleri vazgeçilmezdir. En basit olanı parametrik sabitleyicisadece üç parça içerir. Zener diyotundan sonra, amacı kalıntı titreşimleri düzeltmek olan bir elektrolitik kondansatör kurulur. Devresi Şekil 4'te gösterilmiştir.
Genel olarak, bu kapasitör çıkışta bile kurulur LM78XX tipi entegre voltaj stabilizatörleri. Bu, mikro devre stabilizatörlerinin teknik özellikleri (Veri Sayfası) tarafından bile gereklidir.
Bir parametrik stabilizatör, yükte birkaç miliampere kadar akım, bu durumda yaklaşık yirmi sağlayabilir. Elektronik cihaz devrelerinde, böyle bir stabilizatör oldukça sık kullanılır. Bu stabilizatörlerin stabilizasyon katsayısı (%% içerisindeki giriş gerilimindeki değişikliğin, aynı zamanda %% içindeki çıkış değişikliğine oranı), kural olarak, 2'den fazla değildir.
Parametrik dengeleyici desteklenirse yayıcı takipçisi, sadece bir transistörle, Şekil 5'te gösterildiği gibi, parametrik stabilizatörün yetenekleri çok daha yüksek olacaktır. Bu tür şemaların stabilizasyon katsayısı 70 değerine ulaşır.
Şemada gösterilen parametreler ve yük akımı 1A ile transistörde yeterli güç harcanacaktır. Bu güç aşağıdaki gibi hesaplanır: toplayıcı-emitör voltaj farkı yük akımı ile çarpılır. Bu durumda, bu kolektör akımıdır. (12V - 5V) * 1A = 7W. Böyle bir güçle, transistörün radyatöre yerleştirilmesi gerekecektir.
Yüke verilen güç sadece 5V * 1A = 5W olacaktır. Şekil 5'te gösterilen sayılar böyle bir hesaplama yapmak için oldukça yeterlidir. Bu nedenle, 12V giriş voltajına sahip böyle bir stabilizatöre sahip bir güç kaynağının verimliliği sadece yaklaşık% 40'tır. Hafifçe arttırmak için giriş voltajını azaltabilir, ancak 8 volttan az olamaz, aksi takdirde sabitleyici çalışmayı durduracaktır.
Negatif polarite voltaj regülatörünü monte etmek için, düşünülen devrede n-p-n iletkenlik transistörünü p-n-p iletkenliği ile değiştirmek, zener diyotunun polaritesini ve giriş voltajını değiştirmek yeterlidir. Ancak bu devreler zaten bir anakronizm haline geldi, şu anda kullanılmıyor, yerini entegre voltaj regülatörleri aldı.
Dikkate alınan devreyi entegre versiyonda tamamlamak yeterliydi ve her şey yolunda olurdu. Ancak geliştiriciler, etkisiz düzeni tekrarlamaya başlamadı, verimliliği çok küçük ve stabilizasyon düşük. Stabilizasyon katsayısını arttırmak için, modern integral stabilizatörlere negatif geri besleme eklenmiştir.
Bu tip stabilizatörler genel amaçlı op amperlerde geliştirilirken, devre tasarımcısı ve geliştirici R. Widlar bu op-amp'in stabilizere entegre edilmesini önermedi. Bu tür ilk stabilizatör, kurulum sırasında belirli sayıda ek parça gerektiren efsanevi UA723 idi.
İntegral stabilizatörlerin daha modern bir versiyonu Pozitif polarite gerilimi için LM78XX serisi stabilizatörler ve negatif için LM79XX serisi. Bu işaret 78'de, bu aslında mikro devre stabilizatörünün adıdır, numaraların önündeki LM harfleri, belirli üreticiye bağlı olarak farklı olabilir. XX harfleri yerine, volt olarak stabilizasyon voltajını gösteren sayılar eklenir: 05, 08, 12, 15, vb. Voltaj stabilizasyonuna ek olarak, mikro devreler yükte kısa devreye ve termal korumaya karşı korumalıdır. Basit ve güvenilir bir laboratuvar güç kaynağı oluşturmak için gereken şey.
Yerli elektronik endüstrisi bu tür stabilizatörleri KR142ENXX markası altında üretmektedir.. Ancak işaretler her zaman bizimle şifrelenir, bu nedenle stabilizasyon voltajı sadece referans olarak belirlenebilir veya okulda şiirler olarak ezberlenebilir. Bu dengeleyicilerin tümü sabit bir çıkış voltajı değerine sahiptir. 78XX serisi stabilizatörler için tipik bir bağlantı şeması Şekil 6'da gösterilmektedir.
Ancak, düzenlenmiş kaynaklar oluşturmak için de kullanılabilirler. Bir örnek, Şekil 7'de gösterilen diyagramdır.
Devrenin dezavantajı, düzenlemenin sıfırdan değil, 5 volttan yapıldığı, yani. voltaj stabilizasyon mikro devresinden. Aslında sadece üç tane olduğunda, stabilizatör uçlarının neden 17, 8, 2 olarak numaralandırıldığı açık değildir!
Şekil 9, laboratuvar burcu olarak kullanılabilen orijinal burjuva LM317'ye dayanan ayarlanabilir bir güç kaynağının nasıl monte edileceğini göstermektedir.
Bipolar olarak düzenlenmiş bir kaynak gerekiyorsa, iki farklı dengeleyiciyi bir muhafazaya monte etmek ve bunları farklı transformatör sargılarından beslemek en kolay yoldur. Aynı zamanda, her bir dengeleyicinin çıkışını ayrı terminallerle ünitenin ön paneline çıkarın. Gerilimleri basitçe tel jumperlarla değiştirmek mümkün olacaktır.
Boris Aladyshkin
Ayrıca bkz. electro-tr.tomathouse.com
: