فئات: مقالات مميزة » إلكترونيات عملية
مرات المشاهدة: 89707
تعليقات على المقال: 3
الصفحة الرئيسية مختبر إمدادات الطاقة
انظر الجزء الأول من المقال هنا: امدادات الطاقة للأجهزة الإلكترونية
من حيث كل ما قيل أعلاه ، يبدو أن الأكثر منطقية والأقل تكلفة تصنيع امدادات الطاقة محول. يمكن اختيار محول مناسب جاهز لتشغيل هياكل أشباه الموصلات من مسجلات الأشرطة القديمة وأجهزة التلفزيون الأنبوبية ومكبرات الصوت ثلاثية البرامج وغيرها من المعدات المتقادمة. تُباع محولات الشبكة الجاهزة في أسواق الراديو وفي المتاجر عبر الإنترنت. يمكنك دائمًا العثور على الخيار الصحيح.
خارجياً ، المحول هو قلب على شكل W مصنوع من صفائح من الفولاذ المحول الخاص. على الجزء الأساسي يوجد إطار من البلاستيك أو من الورق المقوى توجد عليه اللفات. عادة ما يتم تلميع الألواح بحيث لا يوجد اتصال كهربائي بينها. بهذه الطريقة يقاتلون التيارات الدوامية أو التيارات فوكو. هذه التيارات تسخن القلب فقط ، إنها مجرد خسارة.
للأغراض نفسها ، يتكون محول الحديد من بلورات كبيرة ، والتي يتم عزلها أيضًا عن بعضها بواسطة أفلام أكسيد. على الحديد المحولات ذات الأحجام الكبيرة جداً ، تكون هذه البلورات مرئية للعين المجردة. إذا تم قطع هذا الحديد بمقصات تسقيف ، فإن القطع تشبه شفرة المنشار للمعادن ، وتحتوي على قرنفل صغيرة.
المحول في مزود الطاقة يؤدي وظيفتين في وقت واحد. أولا ، هذا هو انخفاض في التيار الكهربائي التيار الكهربائي إلى المستوى المطلوب. ثانياً ، إنها توفر عزلًا كلفانيًا عن التيار الكهربائي: لا ترتبط اللفائف الأولية والثانوية ببعضها البعض ، والمقاومة الكهربائية غير منتهية بشكل مثالي. يتم تنفيذ اللفات الأولية والثانوية من خلال مجال مغنطيسي بالتناوب في القلب تم إنشاؤه بواسطة اللف الأولي.
تصميم محول مبسط
عند شراء محول أو لفه ذاتيًا ، يجب أن تسترشد بالمعلمات التالية ، والتي يتم التعبير عنها بأربعة صيغ فقط.
أولهم يمكن أن يسمى قانون التحول.
U1 / U2 = n1 / n2 (1) ،
مثال بسيط. نظرًا لأن هذا مجرد محول شبكة ، فإن الجهد على الملف الرئيسي سيكون دائمًا 220 فولت. لنفترض أن الملف الرئيسي يحتوي على 220 دورة ، أما 22 دورة ثانوية. هذا محول كبير إلى حد ما ، لذلك يحتوي على عدد قليل من المنعطفات لكل فولت واحد.
إذا تم تطبيق جهد 220 فولت على اللف الأولي ، فسينتج عن اللف الثانوي 22 فولت ، وهو ما يتوافق تمامًا مع معامل التحويل n1 / n2 ، والذي في مثالنا هو 10. ونفترض أن الحمل الذي يستهلك بالضبط 1A من التيار مدرج في اللف الثانوي. عندها سيكون التيار الرئيسي هو 0.1A ، نظرًا لأن التيارات في النسبة العكسية.
الطاقة التي تستهلكها اللفات: للثانوية 22V * 1A = 22W ، و 220 فولت * 0.1A = 22W الثانوية. يوضح هذا الحساب أن قوة اللفات الأولية والثانوية متساوية. إذا كان هناك العديد من اللفات الثانوية ، ثم عند حساب قوتها ، يجب عليك إضافته ، ستكون هذه هي قوة اللف الأساسية.
يتبع نفس الصيغة أنه من السهل جدًا تحديد عدد المنعطفات لكل فولت: يكفي لف لف اختبار ، على سبيل المثال ، 10 لفات ، وقياس الجهد الكهربائي عليه ، وتقسيم النتيجة على 10. يساعد عدد المنعطفات لكل فولت كثيرًا عندما تحتاج إلى لف اللف الجهد. تجدر الإشارة إلى أنه يجب أن يتم لف اللفات بهامش معين ، مع مراعاة الجهد "المتردي" على اللفائف نفسها وعلى العناصر المنظمة للمثبتات. إذا كان الحد الأدنى من الجهد يتطلب 12V ، ثم يمكن تصنيف اللف في 17 ... 18V. يجب مراعاة نفس القاعدة عند شراء محول نهائي.
يتم حساب إجمالي الطاقة للمحول كمجموع لقدرات جميع اللفات الثانوية ، كما هو موضح أعلاه. بناءً على هذا الحساب ، يمكنك اختيار نواة مناسبة ، أو بالأحرى مساحتها. معادلة اختيار المجال الأساسي:.
هنا S هي المنطقة الأساسية بالسنتيمتر المربع ، و P هي إجمالي طاقة الحمل بالواط. بالنسبة للنواة ذات الشكل W ، تكون المنطقة هي المقطع العرضي للقضيب المركزي الذي توجد عليه اللفات ، وبالنسبة إلى مقطع عرضي حلقي ، هو torus. بناءً على المساحة الأساسية المحسوبة ، يمكنك تحديد مكواة المحولات المناسبة.
يجب تقريب القيمة المحسوبة إلى أقرب قيمة قياسية أكبر. يتم أيضًا تقريب جميع القيم المحسوبة الأخرى في عملية الحساب. إذا افترض أن الطاقة 37.5 واط ، فيتم تقريبها إلى 40 واط.
بعد أن أصبحت المنطقة الأساسية معروفة ، يمكن حساب عدد المنعطفات في اللف الأولي. هذه هي الصيغة الحسابية الثالثة.
هنا n1 هو عدد لفات اللف الأولي ، U1 - 220V - جهد اللف الأولي ، S هي المنطقة الأساسية في سنتيمترات مربعة. معامل تجريبي من 50 ، والتي يمكن أن تختلف في حدود معينة ، يستحق اهتماما خاصا.
إذا كان مطلوبًا ألا يدخل المحول في تشبع ، ولا يخلق تداخلًا كهرمغنطيسيًا غير ضروري (لا سيما فيما يتعلق بمعدات إعادة إنتاج الصوت) ، يمكن زيادة هذا المعامل إلى 60. في هذه الحالة ، سيزداد عدد المنعطفات في اللفات ، وسيُيسر وضع التشغيل للمحول. في التشبع. الشيء الرئيسي هو أن جميع اللفات تناسب.
بعد تحديد قوة المحول ، يتم حساب المنعطفات والتيارات في اللفات ، حان الوقت لتحديد المقطع العرضي لسلك اللفات. من المفترض أن يتم لف اللفات بالأسلاك النحاسية. سيساعد هذا الحساب على تحقيق الصيغة:
هنا ، di mm ، Ii A ، على التوالي ، قطر السلك وحالي لفيفة i. يجب أيضًا تقريب قطر السلك المحسوب إلى أقرب قيمة قياسية أكبر.
هذا هو في الواقع الحساب المبسط لمحول الشبكة ، لأغراض عملية حتى كافية للغاية. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن هذا الحساب صالح فقط لمحولات الشبكة العاملة على تردد 50 هرتز. بالنسبة إلى المحولات المصنوعة على قلوب الفريت وتعمل على تردد عالٍ ، يتم الحساب باستخدام صيغ مختلفة تمامًا ، باستثناء ربما معامل التحويل وفقًا للصيغة 1.
بعد تصميم المحول أو جرحه أو شراؤه بالحجم المناسب ، يمكنك البدء في تصنيع مصدر طاقة ، بدونه لا يمكن لأي دائرة القيام به.
امدادات الطاقة غير المستقرة
أبسط الدوائر هي امدادات الطاقة غير المستقرة. يتم استخدامها في كثير من الأحيان في تصاميم مختلفة ، مما يبسط الدائرة دون التأثير على وظائفها. على سبيل المثال ، قوية مكبرات الصوت غالبًا ما يتم تغذيتهم من مصدر غير مستقر ، نظرًا لأنه يكاد يكون من المستحيل ملاحظة أن الجهد الكهربائي للإمداد قد تغير بمقدار 2 ... 3 فولت. كما لا يوجد فرق في الجهد الذي سيعمل التتابع: إذا نجحت فيه فقط ، فلن يحترق في المستقبل.
إمدادات الطاقة غير المستقرة بسيطة ، تظهر الدائرة في الشكل 1.
يتم توصيل جسر المعدل مع الثنائيات باللف الثانوي للمحول. على الرغم من وجود الكثير من دوائر المقوم ، إلا أن دائرة الجسر هي الأكثر شيوعًا. عند إخراج الجسر ، يتم الحصول على جهد نابض بتردد مضاعف للشبكة ، وهو أمر نموذجي لجميع دوائر مقومات نصف الموجة (الشكل 2 ، المنحنى 1).
وبطبيعة الحال ، فإن مثل هذا الجهد التموج غير مناسب لتشغيل دوائر الترانزستور: تخيل كيف سوف يسمع مكبر الصوت بهذه القوة! لتسهيل تموج إلى قيمة مقبولة ، يتم تثبيت المرشحات في إخراج المعدل (الشكل 2 ، منحنى 2).في أبسط الحالات ، قد يكون الأمر كذلك عالية السعة كهربائيا مكثف. ما سبق موضح في الشكل 2.
حساب السعة لهذا المكثف معقد للغاية ، وبالتالي فمن الممكن أن يوصي القيم المختبرة في الممارسة: لكل أمبير أمبير من التيار في الحمل ، مطلوب سعة مكثف من 1000 ... 2000 μF. تكون قيمة السعة المنخفضة صالحة للحالة عندما يُقترح استخدام مثبت الجهد بعد جسر المعدل.
مع زيادة السعة للمكثف ، سوف تتناقص تموج (الشكل 2 ، المنحنى 2) ، ولكن لن تختفي على الإطلاق. إذا كان تموج غير مقبول ، فمن الضروري إدخال مثبتات الجهد في دائرة امدادات الطاقة.
امدادات الطاقة القطبين
في حالة ما إذا كان المصدر مطلوبًا للحصول على جهد ثنائي القطب ، يجب تغيير الدائرة قليلاً. سيبقى الجسر كما هو ، لكن يجب أن يكون لللف الثانوي للمحول نقطة وسط. تجانس المكثفات سيكون هناك بالفعل اثنان ، كل منهما لقطبته. يظهر مثل هذا المخطط في الشكل 3.
يجب أن يكون اتصال اللفات الثانوية في سلسلة - ثابت - يتم توصيل بداية اللف الثالث بنهاية اللف الثاني. علامة النقاط ، كقاعدة عامة ، بداية اللفات. إذا تم ترقيم المحول الصناعي وجميع المخرجات ، فيمكنك الالتزام بهذه القاعدة: كل الأرقام الفردية للمطاريف هي بداية اللفات ، على التوالي ، حتى - النهايات. أي أنه من خلال الاتصال التسلسلي ، من الضروري توصيل الإخراج المتساوي لأحد الملفات بالإخراج الفردي لآخر. بطبيعة الحال ، لا يمكنك بأي حال من الأحوال أن تقصر نتائج ملف واحد ، على سبيل المثال ، 1 و 2.
امدادات الطاقة مستقرة
ولكن في كثير من الأحيان ، لا غنى عن مثبتات الجهد. أبسط هو استقرار حدوديالذي يحتوي على ثلاثة أجزاء فقط. بعد الصمام الثنائي زينر ، يتم تثبيت مكثف كهربائيا ، والغرض منه هو لتخفيف النبضات المتبقية. يظهر دائرتها في الشكل 4.
بشكل عام ، يتم تثبيت هذا المكثف حتى في الإخراج مثبتات الجهد المتكاملة نوع LM78XX. هذا مطلوب حتى من قبل المواصفات الفنية (ورقة البيانات) لمثبتات الدوائر الصغيرة.
يمكن أن يوفر مثبت حدودي ما يصل إلى عدة مللي أمبير من التيار في الحمل ، وفي هذه الحالة حوالي عشرين. في دوائر الأجهزة الإلكترونية ، يتم استخدام هذا المثبت كثيرًا. معامل الاستقرار (نسبة التغير في جهد الدخل في ٪٪ إلى التغير في الإخراج ، وكذلك في ٪٪) لمثل هذه المثبتات ، كقاعدة عامة ، ليست أكثر من 2.
إذا تم تكميل استقرار حدودي باعث أتباع، باستخدام الترانزستور واحد فقط ، كما هو مبين في الشكل 5 ، ستصبح قدرات مثبت حدودي أعلى بكثير. معامل الاستقرار لهذه المخططات يصل إلى قيمة 70.
مع المعلمات المشار إليها في الرسم البياني وحمل الحمل الحالي 1A ، سيتم تبديد الطاقة الكافية على الترانزستور. يتم حساب هذه الطاقة على النحو التالي: يتم ضرب فرق الجهد جامع باعث من قبل الحمل الحالي. في هذه الحالة ، هذا هو جامع الحالي. (12V - 5V) * 1A = 7W. وبهذه القوة ، يجب وضع الترانزستور على المبرد.
ستكون الطاقة الممنوحة للحمل 5V * 1A = 5W فقط. الأرقام الموضحة في الشكل 5 كافية لإجراء مثل هذا الحساب. وبالتالي ، فإن كفاءة مزود الطاقة مع هذا المثبت مع الجهد المدخلات من 12V هو فقط حوالي 40 ٪. لزيادة طفيفة ، يمكنك تقليل الجهد المدخلات ، ولكن ليس أقل من 8 فولت ، وإلا فإن توقف استقرار العمل.
من أجل تجميع عامل استقرار الجهد من الأقطاب السلبية ، يكفي في الدائرة المدروسة استبدال ترانزستور الموصلية n-p-n بموصلية p-n-p ، وتغيير قطبية ديود زينر وجهد الدخل. لكن مثل هذه المخططات أصبحت بالفعل مفارقة تاريخية ، لا تستخدم حاليًا ، فقد تم استبدالها بمنظمات الجهد المتكامل.
يبدو أنه كان يكفي لإكمال الدائرة النظر في النسخة المتكاملة وكل شيء سيكون في النظام. لكن المطورين لم يبدأوا في تكرار المخطط غير الفعال ، وكفاءته صغيرة جدًا ، والثبات منخفض. لزيادة معامل الاستقرار ، تم إدخال التغذية الراجعة السلبية في المثبتات الحديثة المتكاملة.
وقد تم تطوير هذه المثبتات باستخدام مضخمات الصوت للأغراض العامة ، في حين لم يقترح مصمم الدوائر والمطور R. Widlar دمج هذا المرجع في المثبت. المثبت الأول من هذا النوع كان UA723 الأسطوري ، والذي تطلب عددًا معينًا من الأجزاء الإضافية عند التثبيت.
وهناك نسخة أكثر حداثة من المثبتات لا يتجزأ مثبتات سلسلة LM78XX لجهد قطبية موجبة و LM79XX سلبية. في هذه العلامة 78 ، هذا هو في الواقع اسم الدائرة الدقيقة - مثبت ، قد تكون الأحرف LM أمام الأرقام مختلفة ، وهذا يتوقف على الشركة المصنعة معينة. بدلاً من الحروف XX ، يتم إدخال الأرقام التي تشير إلى جهد التثبيت في فولت: 05 ، 08 ، 12 ، 15 ، إلخ. بالإضافة إلى تثبيت الجهد الكهربي ، تتمتع الدوائر الدقيقة بحماية ضد الدائرة القصيرة في الحمل والحماية الحرارية. فقط ما هو مطلوب لإنشاء امدادات الطاقة المختبر بسيطة وموثوق بها.
تنتج الصناعة الإلكترونية المحلية هذه المثبتات تحت الاسم التجاري KR142ENXX. لكن العلامات يتم تشفيرها دائمًا معنا ، لذلك لا يمكن تحديد جهد التثبيت إلا بالرجوع إليه أو حفظه كقصائد في المدرسة. كل هذه المثبتات لها قيمة الجهد الناتج ثابت. يظهر الشكل 6 مخطط الأسلاك نموذجي للمثبتات سلسلة 78XX.
ومع ذلك ، يمكن استخدامها أيضًا لإنشاء مصادر منظمة. مثال على ذلك هو الرسم الموضح في الشكل 7.
يمكن اعتبار مساوئ الدائرة أن اللائحة لا تنفذ من الصفر ، ولكن من 5 فولت ، أي من الجهد استقرار microcircuit. ليس من الواضح سبب ترقيم الخيوط المستقرة إلى 17 ، 8 ، 2 ، بينما في الواقع هناك ثلاثة منها فقط!
ويوضح الشكل 9 كيفية تجميع مصدر طاقة قابل للتعديل استنادًا إلى LM317 البرجوازية الأصلية ، والتي يمكن استخدامها كمختبر واحد.
إذا كان المصدر المنظم ثنائي القطب مطلوبًا ، فمن الأسهل تجميع مثبِّتين متطابقتين في حاوية واحدة ، وإطعامهما من لفائف المحولات المختلفة. في نفس الوقت ، أخرج مخرجات كل مثبت إلى اللوحة الأمامية للوحدة مع أطراف منفصلة. سيكون من الممكن تبديل الفولتية ببساطة باستخدام صداري الأسلاك.
بوريس الأديشين
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: