Napajanje na zener diodi in tranzistorju

Spodaj navedeno stabilizirano napajanje je ena prvih naprav, ki jih sestavijo začetniki. To je zelo preprosta, a zelo uporabna naprava. Za njegovo sestavljanje niso potrebne drage komponente, ki jih je za začetnika precej enostavno izbrati, odvisno od potrebnih značilnosti napajalnika.
Gradivo bo koristno tudi tistim, ki želijo podrobneje razumeti namen in izračun najpreprostejših radijskih komponent. Zlasti se boste podrobneje seznanili s takšnimi komponentami napajanja, kot so:

• močnostni transformator;
• diodni most;
• kondenzator za glajenje;
• zener dioda;
• upor za zener diodo;
• tranzistor
• obremenitveni upor;
• LED in upor zanjo.

Tudi v članku je podrobno opisano, kako izbrati radijske komponente za napajanje in kaj storiti, če ni zahtevane ocene. Jasno bo prikazan razvoj tiskanega vezja in odkriti nianse tega delovanja. Rečeno je nekaj besed o preverjanju radijskih komponent pred spajkanjem, pa tudi o sestavljanju in testiranju naprave.

Značilno stabilizirano napajalno vezje

Danes obstaja veliko različnih shem napajalnikov s stabilizacijo napetosti. Toda ena najpreprostejših konfiguracij, s katero bi moral začeti začetnik, je zgrajena le na dveh ključnih sestavnih delih - zener diodi in zmogljivem tranzistorju. Seveda so v vezju še druge podrobnosti, ki pa so pomožne.
Običajno je tokokroge v elektroniki razstaviti v smeri, v kateri teče tok skozi njih. V napajalniku s stabilizacijo napetosti se vse začne s transformatorjem (TR1). Opravlja več funkcij hkrati. Prvič, transformator zniža omrežno napetost. Drugič, zagotavlja delovanje vezja. Tretjič, napaja napravo, ki je povezana z enoto.
Diodni most (BR1) - je zasnovan za odpravljanje zmanjšane omrežne napetosti. Z drugimi besedami, vanj vstopi izmenična napetost in izhod je že stalen. Niti sam napajalnik niti naprave, ki se bodo nanj povezale, ne bodo delovale brez diodnega mostu.
Za odstranjevanje valovanja v gospodinjstvu je potreben gladeč elektrolitski kondenzator (C1). V praksi ustvarjajo motnje, ki negativno vplivajo na delovanje električnih aparatov. Če na primer vzamemo ojačevalnik zvoka, ki se napaja iz napajalnika brez gladilnega kondenzatorja, bodo ta zelo valovanja v stebrih jasno slišana v obliki zunanjega hrupa. Druge naprave lahko povzročijo motnje, motnje v delovanju in druge težave.
Zener dioda (D1) je sestavni del napajanja, ki stabilizira napetost. Dejstvo je, da bo transformator proizvedel želenih 12 V (na primer) le, ko je izhodna moč točno 230 V. Vendar v praksi takšni pogoji ne obstajajo. Napetost se lahko upočasni in poveča. Isti transformator bo dal na izhodu. Zaradi svojih lastnosti zener dioda izenači nizko napetost ne glede na napetosti v omrežju. Za pravilno delovanje te komponente je potreben upor za omejevanje toka (R1). O tem podrobneje v nadaljevanju.
Tranzistor (Q1) - potreben za ojačanje toka. Dejstvo je, da zener dioda ne more skozi sebe prenesti vsega toka, ki ga porabi naprava. Poleg tega bo pravilno delovala le v določenem območju, na primer od 5 do 20 mA. Za napajanje vseh naprav to odkrito povedano ni dovolj. Močan tranzistor se spopada s to težavo, katere odpiranje in zapiranje nadzira zener dioda.
Gladilni kondenzator (C2) - zasnovan za enakega kot zgoraj C1. Običajna stabilizirana napajalna vezja vključujejo tudi upor obremenitve (R2). Potreben je tako, da vezje ostane v delu, ko na izhodne sponke ni priključeno nič.
V takšnih shemah so lahko prisotne tudi druge komponente. To je varovalka, ki je nameščena pred transformatorjem, vklopljena je LED dioda, ki signalizira enoto, in dodatni kondenzatorji za glajenje, še en ojačevalni tranzistor in stikalo. Vsi zapletajo vezje, vendar povečajo funkcionalnost naprave.

Izračun in izbira radijskih komponent za najpreprostejše napajanje

Transformator je izbran po dveh glavnih merilih - napetost sekundarnega navitja in moč. Obstajajo tudi drugi parametri, vendar znotraj materiala niso posebej pomembni. Če potrebujete napajanje, recimo pri 12 V, je treba transformator izbrati tako, da ga je mogoče nekoliko odstraniti iz sekundarnega navitja. Z močjo vse enako - jemljemo z majhno rezervo.
Glavni parameter diodnega mostu je največji tok, ki ga lahko prehaja. Najprej se je vredno osredotočiti na to značilnost. Poglejmo nekaj primerov. Naprava bo uporabljena za napajanje naprave, ki porabi tok 1 A. To pomeni, da je treba diodni most sprejeti pri približno 1,5 A. Recimo, da nameravate napajati 12-voltno napravo z močjo 30 vatov. To pomeni, da bo trenutna poraba približno 2,5 A. V skladu s tem mora biti diodni most vsaj 3 A. Njegove druge značilnosti (največja napetost itd.) Lahko v tako enostavnem vezju zanemarimo.
Poleg tega velja reči, da diodnega mostu ni mogoče vzeti pripravljenega, ampak ga sestaviti iz štirih diod. V tem primeru mora biti vsak od njih ocenjen za tok, ki poteka skozi vezje.
Za izračun zmogljivosti izravnalnega kondenzatorja se uporabljajo precej zapletene formule, ki so v tem primeru neuporabne. Običajno se vzame kapacitivnost 1000-2200 μF, kar bo dovolj za preprosto napajanje. Lahko vzamete kondenzator in še več, vendar bo to znatno povečalo stroške izdelka. Drug pomemben parameter je največja napetost. Po njem je kondenzator izbran glede na to, kakšna napetost bo prisotna v vezju.
Upoštevati je treba, da bo napetost v intervalu med diodnim mostom in zener diodo po vklopu izravnalnega kondenzatorja približno 30% višja kot na sponkah transformatorja. To pomeni, če naredite 12 V napajalnik in transformator oddaja z razmakom 15 V, potem bo v tem odseku zaradi gladilnega kondenzatorja približno 19,5 V. V skladu s tem bi morali biti oblikovani za to napetost (najbližja standardna vrednost 25 V).
Drugi izravnalni kondenzator v vezju (C2) se ponavadi vzame z majhno kapacitivnostjo - od 100 do 470 mikrofarad. Napetost v tem odseku vezja bo že stabilizirana, na primer, na nivo 12 V. V skladu s tem bi moral biti kondenzator zasnovan za to (najbližja standardna vrednost je 16 V).
In kaj, če kondenzatorji zahtevanih ocen niso na voljo in neradi hodite v trgovino (ali preprosto ni želje, da bi jih kupili)? V tem primeru je povsem mogoče uporabiti vzporedno povezavo več kondenzatorjev manjše zmogljivosti. Upoštevati je treba, da se največja delovna napetost s takšno povezavo ne sešteva!
Zener dioda je izbrana glede na to, kakšno napetost moramo dobiti na izhodu napajalnika. Če ni ustrezne ocene, je mogoče več kosov povezati serijsko. V tem primeru se stabilizirana napetost sešteva. Za primer vzemimo situacijo, ko moramo dobiti 12 V in sta na voljo samo dve zenerji diodi na 6 V. Če jih povežemo zaporedno, dobimo želeno napetost. Omeniti velja, da za pridobitev povprečne nazivne vrednosti vzporedna povezava dveh zener diod ne bo delovala.
Tokovno omejevalni upor za zener diodo je mogoče izbrati čim bolj natančno le eksperimentalno. Da bi to naredili, je v že delujoči tokokrog (na primer na plošči) vključen upor približno 1 kOhm, med vezjem in zener diodo pa ampermeter in spremenljiv upor. Po vklopu tokokroga je treba zasukati ročaj spremenljivega upora, dokler ne pride do potrebnega nazivnega stabilizacijskega toka skozi odsek vezja (navedeno v značilnostih zener diode).
Ojačevalni tranzistor je izbran po dveh glavnih merilih. Prvič, za obravnavani tokokrog mora biti nujno n-p-n struktura. Drugič, v značilnostih obstoječega tranzistorja morate pogledati največji tok kolektorja. Ta mora biti nekoliko večji od največjega toka, za katerega bo zasnovano sestavljeno napajanje.
Upor obremenitve v značilnih shemah jemlje z nazivno vrednostjo od 1 kOhm do 10 kOhm. Manj upora ne gre jemati, ker v primeru, ko napajalnik ni obremenjen, bo skozi ta upor tekel preveč toka in bo zgorel.

Oblikovanje in izdelava tiskanih vezij

Zdaj na kratko razmislite o dobrem primeru razvoja in sestavljanja samodejnega stabiliziranega napajanja. Najprej je treba najti vse sestavine v vezju. Če ni kondenzatorjev, uporov ali zener diod zahtevanih vrednosti, izstopimo iz situacije na zgoraj opisane načine.
Nato boste morali načrtovati in izdelati tiskano vezje za našo napravo. Za začetnike je najbolje uporabiti preprosto in, kar je najpomembneje, brezplačno programsko opremo, na primer Sprint Layout.
Na virtualno ploščo postavimo vse komponente po izbrani shemi. Optimiziramo njihovo lokacijo, prilagodimo glede na to, kakšne podrobnosti so na voljo. Na tej stopnji je priporočljivo dvakrat preveriti dejanske dimenzije sestavnih delov in jih primerjati s tistimi, ki so dodane razviti shemi. Bodite posebno pozorni na polarnost elektrolitskih kondenzatorjev, lokacijo sponk tranzistorja, zener diode in diodnega mostu.
Če dodate signalno LED v napajalnik, ga lahko vključite v vezje pred zener diodo in po možnosti (po možnosti). Če želite izbrati upor, ki omejuje tok, je treba izvesti naslednji izračun. Odštejte padec napetosti LED na napetosti odseka vezja in rezultat razdelite z nazivnim tokom električnega napajanja. Primer. Na območju, na katerega načrtujemo priključitev signalne LED, je stabiliziranih 12 V. Padec napetosti za standardne LED znaša približno 3 V, nazivni napajalni tok pa 20 mA (0,02 A). Ugotovimo, da je upor omejevalnega toka R = 450 Ohmov.

Pregled sestavnih delov in napajanje

Po razvijanju plošče v programu jo prenesite v stekleno vlakno, jedkanico, nalepite na skladbe in odstranite odvečni tok.
Po tem namestimo radijske komponente. Tu je vredno reči, da ne bo odveč, da takoj dvakrat preverite njihovo delovanje, še posebej, če niso nove. Kako in kaj preveriti?
Navitja transformatorjev se preverjajo z ohmmetrom. Kjer je več upora, je primarno navijanje. Nato ga morate povezati z omrežjem in se prepričati, da zagotavlja potrebno zmanjšano napetost. Pri merjenju bodite izjemno previdni. Upoštevajte tudi, da je izhodna napetost spremenljiva, zato je ustrezen način aktiviran na voltmetru.
Upori se preverjajo z ohmmetrom. Zener dioda mora "zvoniti" samo v eno smer. Diodni most preverimo po shemi. Vgrajene vanj diode morajo voditi tok samo v eni smeri. Če želite preveriti kondenzatorje, boste potrebovali posebno napravo za merjenje električne kapacitivnosti. V tranzistorju strukture n-p-n mora tok teči od podlage do emitorja in kolektorja. V drugih smereh ne sme pritekati.
Najbolje je začeti sestavljanje z majhnimi deli - upori, zener diodo, LED. Potem so kondenzatorji spajkani, diodni most.
Bodite posebno pozorni na postopek namestitve močnega tranzistorja. Če zmešate njegove sklepe, shema ne bo delovala. Poleg tega bo ta komponenta precej obremenjena pod obremenitvijo, saj jo je treba namestiti na radiator.
Zadnji, ki je nameščen, je največji del - transformator. Nadalje je do zaključkov svojega primarnega navijanja spajkani mrežni čep z žico. Na izhodu napajalnika so nameščene tudi žice.
Ostaja le temeljito preverjanje pravilne namestitve vseh komponent, izpiranje ostankov toka in vklop napajanja. Če je vse opravljeno pravilno, potem LED zasveti, na izhodu pa bo multimeter pokazal želeno napetost.

Oglejte si video: Projekat - Zener Dioda Tester (Oktober 2024).