امدادات الطاقة مستقرة

يتم تشغيل جميع المعدات الإلكترونية من خلال مصادر التيار المباشر. بالنسبة للمعدات المحمولة ، تستخدم البطاريات أو البطاريات الكلفانية عادة. يوجد الآن الكثير من هذه المعدات في الأيدي والجيوب: هذه هي الهواتف المحمولة والكاميرات وأجهزة الكمبيوتر اللوحية وأجهزة القياس المختلفة وغيرها الكثير.

إلكترونيات ثابتة - أجهزة تلفزيون ، أجهزة كمبيوتر ، مراكز موسيقية ، إلخ. مدعوم من AC باستخدام إمدادات الطاقة. هنا ، لا يمكنك الاستغناء عن البطاريات أو البطاريات الصغيرة.

غالبًا ما تكون الأجهزة الإلكترونية غير قائمة بذاتها وتعمل من تلقاء نفسها. بادئ ذي بدء ، هذه هي وحدات إلكترونية مدمجة ، على سبيل المثال ، وحدة تحكم لغسالة أو ميكروويف. ولكن حتى في هذه الحالة ، فإن الوحدات الإلكترونية لها وحداتها الخاصة امدادات الطاقة، وغالبًا ما تستقر ، وحتى مع الحماية ، التي تتيح لك حماية كل من مزود الطاقة نفسه والحمل ، أي وحدة التحكم المتصلة.

في التصميمات التي طورها هواة الراديو الهواة ، يوجد دائمًا مصدر طاقة ، ما لم يكن هذا التصميم قد انتهى بالطبع ، ولم يتم التخلي عنه في منتصف الطريق. لسوء الحظ ، هذا يحدث في كثير من الأحيان. لكن في الحالة العامة ، يتكون بناء الدائرة من عدة مراحل.

من بينها تطوير رسم تخطيطي للدوائر ، بالإضافة إلى تجميعه وتصحيحه على اللوح. وفقط بعد الحصول على النتائج المطلوبة على اللوح ، فإنها تبدأ في تطوير هيكل رأس المال. وذلك عندما يقومون بتطوير لوحات الدوائر ، والإسكان وإمدادات الطاقة.

في عملية التجارب على اللوح ، ما يسمى إمدادات الطاقة المختبرية. يجب استخدام نفس الوحدة للتكليف بمجموعة واسعة من التصميمات ، لذلك يجب أن يكون لديها قدرات واسعة.

وكقاعدة عامة ، هذه هي وحدة مع تنظيم الجهد الناتج ، وتوفير ما يكفي من التيار. في بعض الأحيان ينتج مزود الطاقة عدة فولتات ، تسمى هذه الوحدات متعددة القنوات. مثال على ذلك هو مصدر طاقة الكمبيوتر التقليدية أو مصدر ثنائي القطب ل UMZCH قوية.

عندما يتم تصميم وحدة تزويد الطاقة بجهد ثابت واحد ، على سبيل المثال 5V ، ليس من السيء توفير الحماية ضد تجاوز جهد الخرج: إذا تم اختراق الترانزستور المثبت للإخراج ، فإن الدائرة التي تعمل بالطاقة يمكن أن تعاني.

على الرغم من أن هذه الحماية ليست معقدة للغاية ، إلا أن هناك القليل من التفاصيل ، لسبب ما ، لا تفعل ذلك في الدوائر الصناعية ، وتوجد فقط في تصميمات إذاعية للهواة ، وحتى في جميعها. ولكن ، مع ذلك ، هناك خطط الحماية هذه.

إذا نظرت عن كثب إلى الأجهزة الاستهلاكية ، ستلاحظ أن جميع الأجهزة الإلكترونية تعمل بواسطة الفولتية من النطاق القياسي. هذا ، أولاً وقبل كل شيء ، 5 ، 9 ، 12 ، 15 ، 24 فولت. بناءً على هذه القيم ، يتم إنتاج عدد من المثبتات المتكاملة ذات الفولتية الثابتة.

في المظهر ، تشبه هذه المثبتات الترانزستور التقليدي في حزمة TO-220 (على غرار KT819) أو في حزمة D-PAK لتركيب السطح. الجهد الناتج هو 5 ، 6 ، 8 ، 9 ، 10 ، 12 ، 15 ، 18 ، 24V. تنعكس هذه الفولتية مباشرة في وسم المثبتات المطبقة على جسم الجهاز. قد يبدو مثل هذا: MC78XX أو LM78XX.

تقول أوراق البيانات أن هذه مثبتات بثلاثة مخرجات ذات جهد ثابت ، كما هو مبين في الشكل 1.

الشكل 1

إن دائرة التبديل بسيطة للغاية: تم لحام ثلاث أرجل فقط وحصل على عامل استقرار مع الجهد والإخراج المطلوب من 1 ... 2A. اعتمادا على استقرار معين ، تختلف التيارات ، والتي ينبغي الإشارة إليها في الوثائق.بالإضافة إلى ذلك ، المثبتات المدمجة لديها حماية مدمجة من الحرارة الزائدة والحماية الحالية.

تشير أول حرفين إلى الشركة المصنعة ، ويتم استبدال الرقم XX الثاني بأرقام توضح جهد التثبيت ، وأحيانًا يتم استبدال أول حرفين بحرف واحد ... ثلاثة أو لا يتم إطلاقًا على الإطلاق. على سبيل المثال ، يشير MC7805 إلى عامل استقرار بجهد ثابت يبلغ 5V ، و MC7812 هو نفسه ، لكن مع جهد إخراج 12V.

بالإضافة إلى المثبتات ذات الفولتية الثابتة في الإصدار المتكامل ، توجد مثبتات قابلة للتعديل ، على سبيل المثال LT317A ، تظهر دائرة تبديل نموذجية في الشكل 2. ويشار أيضًا إلى حدود تنظيم الجهد.

الشكل 2. نموذجي دائرة التبديل من استقرار قابل للتعديلLT317A

في بعض الأحيان لا يوجد عامل استقرار قابل للتعديل في متناول اليد ، وكيفية حل هذه المشكلة ، هل يمكن الاستغناء عنها؟ حسنًا ، أنت بحاجة إلى جهد 7.5 فولت وهذا كل شيء! اتضح أن منظم الجهد الكهربائي الثابت يتحول بسهولة. وتظهر دائرة التبديل مماثلة في الشكل 3.

الشكل 3

يبدأ نطاق الضبط في هذه الحالة من الجهد الثابت للمثبت المطبق ويقتصر فقط على حجم جهد الدخل ، وبطبيعة الحال ، ناقص انخفاض الجهد الأدنى عبر ترانزستور منظم التثبيت.

إذا لم تكن بحاجة إلى ضبط الجهد ، ولكن بدلاً من 5 فولت ، ستحتاج إلى الحصول على ، على سبيل المثال ، 10 ، ببساطة قم بإزالة الترانزستور VT1 وكل شيء متصل به ، وبدلاً من ذلك قم بتشغيل الصمام الثنائي زينر بجهد تثبيت 5 فولت. بطبيعة الحال ، يتم تشغيل الصمام الثنائي zener في اتجاه غير موصل: يتم توصيل الأنود إلى ناقل الطاقة السلبي ، ويتم توصيل الكاثود إلى محطة استقرار 8 (2).

تجدر الإشارة إلى ترقيم استنتاجات الحالة ثلاثية الأرجل ، الموضحة في الشكل 3 ، وهي: 17 ، 8 ، 2! من أين جاء ، من الذي اخترعها ، غير واضح. ربما هذا هو مرة أخرى مكائد مطورينا ، بحيث لا يخمنون! ولكن مثل هذا pinout يستخدم ، وعلى المرء أن يتحمله.

بعد الأخذ في الاعتبار المثبتات المتكاملة ، من الممكن المضي قدمًا في تصنيع إمدادات الطاقة بناءً عليها. للقيام بذلك ، تحتاج فقط إلى العثور على محول مناسب ، واستكماله بجسر الصمام الثنائي مع مكثف كهربائيا ، وتجميع كل شيء في حالة مناسبة.

مختبر امدادات الطاقة

عند البدء في تطوير مصدر طاقة مختبري ، يجب أن تقرر قاعدته الأولية ، أو بكل بساطة ، ما الذي سنصدره منه. أسهل طريقة لتجميع الوحدة المطلوبة على شريحة LT317A أو التناظرية المحلية KR142EN12A (B) هي منظمات الجهد قابل للتعديل.

دعنا نعود إلى الشكل 2. يشير إلى أن نطاق ضبط الجهد هو 1.25 ... 25V. القيمة القصوى المسموح بها لهذه المعلمة تصل إلى 1.25 ... 37V ، مع فولطية الدخل 45V. هذا هو الحد الأقصى المسموح به من الجهد ، لذلك من الأفضل أن تقصر نفسك على نطاق تنظيم 25 فولت.

من الأفضل عدم ملاحقة الحد الأقصى الحالي (1.5A) ، لذلك سنبدأ من الحساب بمقدار واحد على الأقل ، وهو بالضبط 75 ٪. بعد كل شيء ، ينبغي أن يكون هامش السلامة دائما. لذلك ، لمثل هذا التيار الكهربائي سوف تحتاج مقوم مع الجهد لا يقل عن 30 ... 33V والتيار يصل إلى 1A.

Cتظهر دائرة المقوم في الشكل 4. إذا كان الاستهلاك الحالي أكثر من أمبير واحد ، فيجب أن يستكمل جهاز التثبيت بترانزستورات قوية خارجية. ولكن هذا هو مخطط آخر.

الشكل 4. دائرة المعدل

حساب المعدل والمحولات

بادئ ذي بدء ، ينبغي تحديد الثنائيات جسر الجسر ، وينبغي أيضا أن يكون التيار المباشر لها 1A على الأقل ، وأنه من الأفضل إذا كان 2A على الأقل أو أكثر. هنا ، الثنائيات 1N5408 مع تيار مباشر من 3A والجهد العكسي من 1000V هي مناسبة تماما. كما تعد الثنائيات المحلية بقيمة 226 د.ك مع أي فهرس رسائل مناسبة.

يمكن أيضًا اختيار مكثف كهربائيا للمرشح باستخدام توصيات عملية: لكل أمبير من تيار الخرج ، ألف ميكروفاراد. إذا كنا نخطط لتيار لا يزيد عن 1A ، فإن المكثف بسعة 1000µF مناسب.لا تتحمل المكثفات كهربائيا ، على عكس تلك الخزفية ، الفولتية العالية ، لذلك ، يشار دائمًا إلى الجهد الكهربائي ، الذي يجب أن يكون أعلى من الجهد الحقيقي في هذه الدائرة ، في الدوائر.

بالنسبة إلى مزود الطاقة المصمم ، هناك حاجة إلى مكثف بقوة 1000µF * 50V. لن يحدث شيء سيء إذا لم يكن المكثف 1000 ، ولكن 1500 ... 2000µF. المعدل نفسه مصمم بالفعل. الآن ، كما يقولون ، المسألة صغيرة: يبقى حساب المحول.

بادئ ذي بدء ، يجب عليك تحديد قوة المحول. يتم ذلك مع الأخذ في الاعتبار قوة الحمل. إذا كان تيار الخرج للمثبّت هو 1A ، وكان فولطية دخل المثبّت 32V ، فإن الطاقة المستهلكة من التدرج الثانوي للمحول هي P = U * I = 32 * 1 = 32W.

ما هو المحول المطلوب مع هذه الدائرة الكهربائية الثانوية؟ كل هذا يتوقف على كفاءة المحول ، كلما زادت الطاقة الكلية ، ارتفعت الكفاءة. تؤثر جودة وتصميم محول الحديد أيضًا على هذه المعلمة. سيساعد الجدول الموضح في الشكل 5 في تحديد هذا السؤال تقريبًا.

الشكل 5

لمعرفة الطاقة الكلية للمحول ، يجب تقسيم القدرة في اللف الثانوي على كفاءة المحول. لنفترض أن لدينا تحت تصرفنا محولًا تقليديًا يحتوي على حديد على شكل حرف W ، كما هو موضح في الجدول "مختوم مدرع". الطاقة المقدرة لامدادات الطاقة المصممة هي 32W ، ثم قوة المحول هي 32 / 0.8 = 40W.

كما هو مكتوب أعلاه ، لإمدادات الطاقة المتقدمة يتطلب الجهد المستمر من 30 ... 33V. عندئذٍ ، سيكون جهد اللف الثانوي للمحول 33 / 1.41 = 23.404V.

يسمح لك هذا باختيار محول قياسي بجهد لللف الثانوي عند 24 فولت.

من أجل عدم تعقيد العمليات الحسابية ، لا يتم أخذ انخفاض الجهد عبر ثنائيات الجسر والمقاومة الثانوية لللف الثانوي في الاعتبار هنا. يكفي القول أنه عند تيار 1A ، يتم عادةً أخذ قطر السلك الثانوي على الأقل 0.6 مم.

يمكن اختيار هذا المحول من المحولات الموحدة لسلسلة CCI. يمكن أن تزيد قوة المحول عن 40 واط ، وهذا لن يؤدي إلا إلى تحسين موثوقية مزود الطاقة ، على الرغم من أنه سيزيد وزنه قليلاً. إذا تعذر شراء المحول CCI ، فيمكنك ببساطة إعادة اللف الثانوي للمحول ذي القدرة المناسبة.

إذا كانت هناك حاجة إلى مصدر طاقة قابل للتعديل ثنائي القطب ، فيمكن تجميعه وفقًا للدائرة الموضحة في الشكل 6. ولهذا ، ستكون هناك حاجة إلى منظم جهد سلبي KR142EN18A أو LM337. دائرة إدراجها يشبه إلى حد كبير KR142EN12A.

الشكل 6. رسم بياني لإمداد الطاقة ثنائي القطب

من الواضح أن هناك حاجة إلى مقوم ثنائي القطب لتشغيل مثل هذا المثبت. يتم ذلك بسهولة على محول ذو نقطة منتصف وجسر ديود ، كما هو مبين في الشكل 7.

الشكل 7. مخطط مقوم ثنائي القطب

تصميم امدادات الطاقة هو التعسفي. يمكن تجميع المقوم نفسه ولوحة التثبيت على ألواح منفصلة أو واحدة. يجب تثبيت الدوائر الصغيرة على مشعات لا تقل مساحتها عن 100 سنتيمتر مربع. إذا كنت ترغب في تقليل حجم المشعات ، يمكنك تطبيق التبريد القسري بمساعدة مبردات الكمبيوتر الصغيرة ، والتي يوجد الكثير منها معروض للبيع الآن.

يظهر الشكل 8 دائرة تبديل استقرار محسنة قليلاً.

الشكل 8 دارة التبديل النموذجية KR142EN12A

تم تصميم الثنائيات الواقية VD1 ، VD2 type 1N4007 لحماية الدائرة الصغيرة من الانهيار في الحالة عندما يتجاوز جهد الخرج جهد الدخل. يمكن أن يحدث هذا الموقف عند إيقاف تشغيل الشريحة. لذلك ، يجب ألا تكون سعة المكثف الكهربائي C2 أكبر من سعة المكثف الكهربائي عند إخراج جسر الصمام الثنائي.

يعمل مكثف Cadj المتصل بمحطة التحكم على تقليل التموج بشكل كبير عند إخراج المثبت. قدرتها عادة عدة عشرات من microfarads.

عند تصميم وحدة التزويد بالطاقة ، من المستحسن توفير جهاز قياس وفولتير مدمج ، ويفضل أن يكون إلكترونيًا ، ويتم بيعه في المتاجر عبر الإنترنت. هذه فقط الأسعار التي يعضونها ، لذا من الأفضل في البداية الاستغناء عنها ، وتعيين الجهد المطلوب بمقياس متعدد.

بوريس الأديشين