Maitinimas zenerio diodu ir tranzistoriumi

Žemiau nagrinėtas stabilizuotas energijos tiekimas yra vienas iš pirmųjų prietaisų, kuriuos surenka pradedantieji kumpiai. Tai labai paprastas, bet labai naudingas įrenginys. Jai surinkti nereikia brangių komponentų, kuriuos gana lengva pasiimti pradedantiesiems, atsižvelgiant į reikiamas maitinimo šaltinio savybes.
Medžiaga taip pat bus naudinga norintiems išsamiau suprasti paprasčiausių radijo komponentų paskirtį ir apskaičiavimą. Visų pirma, jūs išsamiai išmoksite apie tokius maitinimo komponentus kaip:

• galios transformatorius;
• diodinis tiltas;
• išlyginamasis kondensatorius;
• zenerio diodas;
• zenerio diodo rezistorius;
• tranzistorius
• apkrovos rezistorius;
• Šviesos diodas ir jo rezistorius.

Taip pat straipsnyje išsamiai aprašyta, kaip pasirinkti radijo komponentus savo maitinimo šaltiniui ir ką daryti, jei nėra reikalaujamo įvertinimo. Bus aiškiai parodyta spausdintinės plokštės raida ir atskleisti šios operacijos niuansai. Keletas žodžių yra pasakyta konkrečiai apie radijo komponentų patikrinimą prieš litavimą, taip pat apie prietaiso surinkimą ir jo išbandymą.

Tipiška stabilizuoto maitinimo grandinė

Šiandien yra daugybė įvairių maitinimo šaltinių schemų su įtampos stabilizavimu. Bet viena iš paprasčiausių konfigūracijų, nuo kurios turėtų pradėti pradedantysis, yra pastatyta tik iš dviejų pagrindinių komponentų - zenerio diodo ir galingo tranzistoriaus. Natūralu, kad grandinėje yra ir kitų detalių, tačiau jos yra pagalbinės.
Įprasta elektronikos grandines išardyti ta kryptimi, kuria per jas teka srovė. Maitinimo šaltinyje su įtampos stabilizavimu viskas prasideda nuo transformatoriaus (TR1). Jis vienu metu atlieka keletą funkcijų. Pirmiausia, transformatorius sumažina tinklo įtampą. Antra, jis užtikrina grandinės veikimą. Trečia, jis maitina įrenginį, prijungtą prie įrenginio.
Diodų tiltas (BR1) - skirtas sumažinti sumažintą tinklo įtampą. Kitaip tariant, į ją patenka kintama įtampa, o išėjimas jau yra pastovus. Nei pats maitinimo šaltinis, nei įrenginiai, kurie prie jo prisijungs, neveiks be diodo tiltelio.
Norint pašalinti buities tinkle esančius įbrėžimus, reikalingas išlyginamasis elektrolitinis kondensatorius (C1). Praktiškai jie sukuria trukdžius, kurie neigiamai veikia elektros prietaisų darbą. Pavyzdžiui, jei imame garso stiprintuvą, maitinamą iš maitinimo šaltinio, be išlyginamojo kondensatoriaus, tada šie labai virpėjimai bus aiškiai girdimi stulpeliuose pašalinio triukšmo pavidalu. Kiti įrenginiai gali sukelti trikdžius, veikimo sutrikimus ir kitas problemas.
„Zener“ diodas (D1) yra maitinimo šaltinis, stabilizuojantis įtampos lygį. Faktas yra tas, kad transformatorius gamins norimą 12 V (pavyzdžiui) tik tada, kai maitinimo lizdas yra tiksliai 230 V. Tačiau praktikoje tokių sąlygų nėra. Įtampa gali tiek sumažėti, tiek padidėti. Tas pats transformatorius duos išėjimą. Dėl savo savybių, zenerio diodas išlygina žemąją įtampą, nepriklausomai nuo tinklo viršįtampių. Kad šis komponentas veiktų tinkamai, reikalingas srovės ribojamasis varžas (R1). Apie tai išsamiau žemiau.
Tranzistorius (Q1) - reikalingas srovei sustiprinti. Faktas yra tas, kad zenerio diodas negali praeiti pats per visą prietaiso sunaudotą srovę. Be to, jis veiks tinkamai tik tam tikru diapazonu, pavyzdžiui, nuo 5 iki 20 mA. Norint atjungti bet kokius įrenginius, to nepakanka. Galingas tranzistorius susidoroja su šia problema, kurios atidarymą ir uždarymą kontroliuoja zenerio diodas.
Išlyginamasis kondensatorius (C2) - sukurtas tam pačiam, kaip ir aukščiau paminėtas C1. Tipiškos stabilizuotos energijos tiekimo grandinės taip pat apima apkrovos varžą (R2). Tai reikalinga tam, kad grandinė išliktų veikianti, kai nieko nėra prijungta prie išvesties gnybtų.
Tokiose schemose gali būti ir kitų komponentų. Tai yra saugiklis, kuris dedamas prieš transformatorių, ir įjungtas šviesos diodas, signalizuojantis apie įrenginį, ir papildomi išlyginamieji kondensatoriai, ir dar vienas sustiprinantis tranzistorius, ir jungiklis. Visi jie apsunkina grandinę, tačiau padidina įrenginio funkcionalumą.

Radijo komponentų, skirtų paprasčiausiam energijos tiekimui, apskaičiavimas ir parinkimas

Transformatorius parenkamas pagal du pagrindinius kriterijus - antrinės apvijos įtampą ir galią. Yra ir kitų parametrų, tačiau medžiagoje jie nėra ypač svarbūs. Jei jums reikia maitinimo šaltinio, tarkime, esant 12 V, tada transformatorių reikia pasirinkti taip, kad jį būtų galima šiek tiek daugiau pašalinti iš jo antrinės apvijos. Su galia visi vienodi - mes priimame su maža atsarga.
Pagrindinis diodo tilto parametras yra maksimali srovė, kurią jis gali praeiti. Pirmiausia verta sutelkti dėmesį į šią savybę. Pažvelkime į keletą pavyzdžių. Įrenginys bus naudojamas prietaisui, kurio energija sunaudota 1 A., maitinti. Tai reiškia, kad diodo tiltas turi būti paimtas maždaug 1,5 A. Kai tarkime, kad planuojate maitinti 12 voltų įrenginį, kurio galia yra 30 vatų. Tai reiškia, kad dabartinis suvartojimas bus apie 2,5 A. Atitinkamai, diodo tiltas turi būti ne mažesnis kaip 3 A. Tokios paprastos grandinės metu galima nepaisyti kitų jo charakteristikų (didžiausia įtampa ir kt.).
Be to, verta pasakyti, kad diodų tilto negalima paruošti, bet surinkti iš keturių diodų. Tokiu atveju kiekvienas iš jų turi būti įvertintas srovei, einančiai per grandinę.
Norint apskaičiuoti išlyginamojo kondensatoriaus talpą, naudojamos gana sudėtingos formulės, kurios šiuo atveju yra nenaudingos. Paprastai imama 1000–2200 μF talpa, ir to pakaks paprastam maitinimo šaltiniui. Galite pasiimti kondensatorių ir dar daugiau, tačiau tai žymiai padidins produkto kainą. Kitas svarbus parametras yra maksimali įtampa. Pagal ją kondensatorius parenkamas atsižvelgiant į tai, kokia įtampa bus grandinėje.
Reikėtų nepamiršti, kad intervale tarp diodo tiltelio ir zenerio diodo, įjungus išlyginamąjį kondensatorių, įtampa bus maždaug 30% didesnė nei transformatoriaus gnybtuose. Tai yra, jei jūs darote 12 V maitinimą, o transformatorius išskiria su 15 V atsarga, tai šioje dalyje dėl išlyginamojo kondensatoriaus jis bus maždaug 19,5 V. Atitinkamai jis turėtų būti skirtas šiai įtampai (artimiausias standartinis įvertinimas) 25 V).
Antrasis grandinės išlyginamasis kondensatorius (C2) paprastai imamas su maža talpa - nuo 100 iki 470 mikrofaradų. Įtampa šioje grandinės atkarpoje jau bus stabilizuota, pavyzdžiui, iki 12 V. lygio. Atitinkamai tam turėtų būti skirtas kondensatorius (artimiausias standartinis įvertinimas yra 16 V).
O kas, jei nėra reikiamų įvertinimų kondensatorių, o jūs nenorite eiti į parduotuvę (arba tiesiog nėra noro jų pirkti)? Tokiu atveju visiškai įmanoma naudoti kelių mažesnės talpos kondensatorių lygiagretųjį sujungimą. Reikėtų pažymėti, kad maksimali darbinė įtampa su tokiu ryšiu nebus sumuojama!
Zenerio diodas parenkamas atsižvelgiant į tai, kokią įtampą turime gauti maitinimo šaltinio išvestyje. Jei nėra tinkamo įvertinimo, kelis gabalus galima sujungti iš eilės. Tokiu atveju stabilizuota įtampa bus sumuojama. Pavyzdžiui, paimkime situaciją, kai mums reikia gauti 12 V, o esant 6 V., yra tik du zenerio diodai. Prijungdami juos nuosekliai, gauname norimą įtampą. Verta paminėti, kad norint gauti vidutinę nominalią vertę, lygiagretus dviejų zenerio diodų sujungimas neveiks.
„Zener“ diodo srovę ribojantį varžą galima pasirinkti kuo tiksliau, tik eksperimentiniu būdu. Norėdami tai padaryti, maždaug 1 kOhm rezistorius yra įtrauktas į jau veikiančią grandinę (pavyzdžiui, ant duonos lentos), o ampermetras ir kintamasis rezistorius dedami tarp grandinės ir zenerio diodo. Įjungus grandinę, reikia pasukti kintamo rezistoriaus rankeną, kol reikalinga vardinė stabilizacijos srovė teka per grandinės sekciją (nurodyta „Zener“ diodo charakteristikose).
Stiprinantis tranzistorius parenkamas pagal du pagrindinius kriterijus. Pirma, nagrinėjama grandinė būtinai turi būti n-p-n struktūra. Antra, atsižvelgiant į esamo tranzistoriaus charakteristikas, reikia pažiūrėti į maksimalią kolektoriaus srovę. Ji turėtų būti šiek tiek didesnė už maksimalią srovę, kuriai bus suprojektuotas surinktas maitinimo šaltinis.
Apkrovos rezistorius tipinėse schemose imamas, kai nominalioji vertė yra nuo 1 kOhm iki 10 kOhm. Nereikėtų vartoti mažesnio pasipriešinimo, nes tuo atveju, kai neįkraunamas maitinimo šaltinis, per šį rezistorių tekės per daug srovės ir jis sudegs.

Spausdintinių plokščių projektavimas ir gamyba

Dabar trumpai apsvarstykite gerą „pasidaryk pats“ stabilizuoto maitinimo šaltinio kūrimo ir surinkimo pavyzdį. Visų pirma, reikia rasti visus komponentus, esančius grandinėje. Jei nėra reikiamų vardinių kondensatorių, rezistorių ar zenerio diodų, išeiname iš situacijos aukščiau aprašytais būdais.
Tada turėsite suprojektuoti ir pagaminti mūsų įrenginio spausdintinę plokštę. Pradedantiesiems geriausia naudoti paprastą ir, svarbiausia, nemokamą programinę įrangą, pavyzdžiui, „Sprint Layout“.
Mes dedame ant virtualios plokštės visus komponentus pagal pasirinktą schemą. Mes optimizuojame jų vietą, koreguojame atsižvelgiant į tai, kokia konkreti informacija yra. Šiame etape rekomenduojama dar kartą patikrinti faktinius komponentų matmenis ir palyginti juos su pridėtais prie sukurtos schemos. Atkreipkite ypatingą dėmesį į elektrolitinių kondensatorių poliškumą, tranzistoriaus, zenerio diodo ir diodinio tilto gnybtų vietą.
Jei prie maitinimo šaltinio pridėsite signalinį šviesos diodą, jis gali būti įtrauktas į grandinę tiek prieš zenerio diodą, tiek po jo (geriausia). Norint pasirinkti jam srovę ribojantį rezistorių, būtina atlikti šį skaičiavimą. Iš grandinės skyriaus įtampos atimkite šviesos diodo įtampos kritimą ir padalinkite rezultatą iš jo maitinimo šaltinio vardinės srovės. Pavyzdys. Srityje, prie kurios planuojame prijungti signalinį šviesos diodą, yra stabilizuota 12 V. Įprastinių šviesos diodų įtampos kritimas yra apie 3 V, o nominali maitinimo srovė yra 20 mA (0,02 A). Gauname, kad srovę ribojančio rezistoriaus varža yra R = 450 omų.

Komponentų tikrinimas ir maitinimo šaltinis

Sukūrę plokštę programoje, perkelkite ją į stiklo pluoštą, ėsdinkite, užklijuokite takelius ir pašalinkite perteklinį srautą.
Po to mes įdiegiame radijo komponentus. Čia verta pasakyti, kad nebus nereikalinga iš karto dar kartą patikrinti jų atlikimą, ypač jei jie nėra nauji. Kaip ir ką patikrinti?
Transformatoriaus apvijos tikrinamos ommetru. Kur yra didesnis pasipriešinimas, ten yra pirminė apvija. Kitas, jūs turite prijungti jį prie tinklo ir įsitikinti, kad jis teikia reikiamą sumažintą įtampą. Matuojant jį, būkite ypač atsargūs. Taip pat atkreipkite dėmesį, kad išėjimo įtampa yra kintama, todėl voltmetre įjungiamas atitinkamas režimas.
Rezistoriai tikrinami ommetru. Zenerio diodas turėtų „skambėti“ tik viena kryptimi. Mes patikriname diodo tiltelį pagal schemą. Jame įmontuoti diodai turi srovę nukreipti tik viena kryptimi. Norėdami patikrinti kondensatorius, jums reikės specialaus prietaiso, skirto matuoti elektrinę talpą. N-p-n struktūros tranzistoriuje srovė turi tekėti iš pagrindo į emiterį ir į kolektorių. Kitomis kryptimis jis neturėtų tekėti.
Geriausia pradėti montuoti iš mažų dalių - rezistorių, zenerio diodo, šviesos diodo. Tada kondensatoriai yra lituojami, diodinis tiltas.
Ypatingą dėmesį atkreipkite į galingo tranzistoriaus įrengimo procesą. Jei sumaišysite jo išvadas, schema neveiks. Be to, šis komponentas bus gana stipriai šildomas esant apkrovai, nes jis turi būti sumontuotas ant radiatoriaus.
Paskutinis, kuris bus sumontuotas, yra didžiausia dalis - transformatorius. Be to, prie pirminės apvijos išvadų, lituojamas tinklo kištukas su viela. Iš maitinimo šaltinio taip pat pateikiami laidai.
Belieka tik atidžiai patikrinti, ar tinkamai sumontuoti visi komponentai, nuplauti srauto likučius ir įjungti maitinimą. Jei viskas bus padaryta teisingai, tada šviesos diodas užsidegs, o išvestyje multimetras parodys norimą įtampą.

Žiūrėkite vaizdo įrašą: Arduino pamoka Nr. 1: mirksintis šviesos diodas (Lapkritis 2024).