Při navrhování a konstrukci různých elektronických obvodů se neobejdete bez spolehlivého napájecího zdroje s nastavitelným napětím. Dnes jsou nabízeny různé návrhy: složité i jednoduché. Naučte se, jak vyrobit napájecí zdroj 0 až 30 V 10 amp vlastníma rukama pomocí podrobných pokynů s diagramy a fotografickými příklady procesu montáže.
Možnosti PSU pro vlastní montáž
Zdroj se vybírá podle toho, jaké obvody má napájet. Pokud se jedná o zařízení s nízkou spotřebou proudu, pak PSU nemusí být výkonný: je docela možné vystačit se zdrojem s proudem 5 ampér. Zvažte několik možností pro obvody a také se naučte sestavit domácí napájecí zdroje.
Jednoduchý zdroj 0-30V
Jeden z jednoduchých napájecích obvodů s regulací výstupního napětí je znázorněn na schématu.
Zařízení je vyrobeno pouze na třech tranzistorech a vyznačuje se vysokou přesností výstupního napětí díky použití kompenzační stabilizace a také použití levných prvků.
Výrobek je sestaven na desce plošných spojů a po instalaci téměř okamžitě začíná fungovat. Hlavní věcí je vybrat zenerovu diodu, která by měla odpovídat maximálnímu výstupnímu napětí.
Pro pouzdro je vhodná jakákoli plastová nebo kovová krabice, která je po ruce, například od PSU počítače.
V takovém případě se bez problémů vejde 100W transformátor a plošný spoj. Stávající ventilátor lze opustit připojením odporu k jeho napájení, aby se snížila rychlost.
Pro měření proudu spotřebovaného zátěží používáme ručičkový ampérmetr, který instalujeme na přední panel z plastové krabice.
Voltmetr lze použít digitální.
Po dokončení instalace zkontrolujeme výstupní napětí změnou polohy proměnného rezistoru.
Minimální hodnota by se měla blížit nule, maximální – 30 V. Připojením zátěže cca 0,5 A zkontrolujeme úbytek napětí na výstupu – měl by být minimální.
Výkonný spínaný zdroj
Uvažujme napájecí obvod s regulací proudu a napětí. Taková zařízení se někdy také nazývají laboratorní zařízení, protože jsou vhodná nejen pro napájení elektronických obvodů, ale také pro nabíjení baterií.
Tento zdroj zajišťuje regulaci napětí v rozsahu 0-30 V a proudu 0-10 A. Zdroj lze rozdělit do tří částí:
- Vnitřní napájecí obvody sestávající ze zdroje napětí 12V a proudu minimálně 300mA. Účelem tohoto zdroje je napájet napájecí obvod.
- Ovládací blok. Vyrobeno na čipu TL494 s jednoduchým ovladačem. Rezistor R4 umožňuje nastavit maximální práh napětí, R2 – proud.
- Silová část. Většina obvodů může být napájena ze starého počítače. Pro navíjení řídicího transformátoru je vhodný feritový kroužek R16 * 10 * 4,5, na kterém je navinut vodič MGTF 0.07 mm² v počtu 30 závitů současně na 3 vodiče. L1 se navine na kroužek ze stejného zdroje, odstraní se staré vinutí a navine měděný drát o průměru 2 mm a délce 2 m. Pro L2 je vhodná tlumivka na feritové tyči.
[alert]Aby bylo dosaženo výstupního napětí 30 V, musí se sekundární vinutí výkonového transformátoru převinout, čímž se zvýší počet závitů.[/alert]
Pro umístění obvodových prvků je vyrobena deska s plošnými spoji.
Pokud je montáž provedena správně, napájení začne okamžitě fungovat. Abyste mohli ovládat ventilátor podle teploty, můžete sestavit jednoduchý obvod na lm317.
Na Arduinu
Radioamatéři se zkušenostmi občas sestavují napájecí zdroje řízené Arduinem. Tímto způsobem je možné vytvořit řízený zdroj energie s následujícími režimy: může „odpočívat“, pracovat v ekonomickém režimu nebo v případě potřeby pracovat s proudem 10 A a různými výstupními napětími.
Na schématu je znázorněn “chytrý” napájecí zdroj.
Pro napájení mikroprocesoru ATmega je použit spínací regulátor. Vzhledem k přítomnosti konstantního a stabilizovaného napětí 5 V může být zdroj vybaven USB konektorem, který vám umožní dobíjet jakákoli zařízení.
Deska plošných spojů může být vyrobena podle vzorku.
Vzhled zařízení a vnitřní uspořádání komponent je na fotografii.
Napájecí zdroj od 0 do 30 V při 10 ampérech lze sestavit vlastníma rukama podle některého z uvedených schémat a jak přesně takové zařízení vyrobit, je popsáno krok za krokem v pokynech s příklady fotografií. Pro sestavení jednoduchého napájecího zdroje budete potřebovat výchozí hodnoty v oblasti radioelektroniky, schopnost manipulovat s páječkou a minimální seznam rádiových součástek.
sestavte jej prosím podle desky s plošnými spoji, kterou jsem pro vás vyrobil, abyste se vyhnuli všem druhům chyb při instalaci.
Základ obvodu byl převzat ze zahraničního časopisu, jen jsem trochu zvýšil výkon, podrobněji otestoval, ve výsledku jsem sám přidal další výkonový tranzistor a samotná deska byla přirozeně upgradována. Ukázalo se, že je to výborný zdroj s dobrou zatížitelností a stabilizace zůstala na docela vysoké úrovni.
Hlavní nevýhodou lineárních obvodů je jejich nízká účinnost a při návrhu takových zdrojů dochází k problémům s chlazením výkonových tranzistorů, proto je velmi žádoucí použít transformátor s více vinutími a spínacím systémem.
Nejjednodušší možnost je zobrazena na fotografii.
Stojí za zmínku, že nyní mnoho lidí dává přednost spínanému laboratornímu napájecímu zdroji, u kterého může účinnost dosahovat až 90 procent nebo více, ale více ceněné jsou lineární zdroje. Profesionální lineární zdroje jsou vždy doplněny spínací jednotkou vinutí.
Napájecí zdroj může poskytnout stabilní výstupní napětí od 0 do 35-38 voltů a výstupní proud může dosáhnout až 5-6 ampér.
Mimochodem, proud je také stabilizován, to znamená, že nastavená hodnota proudu bude zachována se změnami vstupního a výstupního napětí a nezávisí na výstupní zátěži.
Proud nastavíme na 1 ampér a i při zkratu bude omezen na jeden ampér.
A zde je aktualizované schéma.
Snížil jsem odpor proudového snímače na 0,1 ohmu,
přidal druhý výkonový tranzistor paralelně s prvním,
ale v emitorových obvodech každého tranzistoru je vyrovnávací nebo předřadný odpor.
Výkonové tranzistory mohou mít jakýkoli vhodný výkon, kolektorový proud tranzistoru je výhodně 10 ampérů nebo více, zatímco ztrátový výkon by měl být 100 wattů nebo více.
Vzhledem k tomu, že tento obvod je lineární, důrazně doporučuji používat tranzistory v kovových pouzdrech, alespoň tranzistory v pouzdru TO247, aby nebyly problémy s odvodem tepla.
V obvodu máme tři výkonné odpory, doporučuji vám vzít balastní odpory na 5 wattů, ale proudový senzor na 10 wattů neublíží.
Doporučuji vzít předřadné odpory s odporem 0,22 Ohm, ty mi bohužel skončily, tak jsem je nastavil na 0,1 Ohm, ale pokud mají tranzistory co nejvíce shodné parametry, tak je toto řešení ještě lepší.
V mém případě jsem zpočátku jako výkonové tranzistory používal klávesy 2SD209, ve skutečnosti je to obdoba kláves MJE13009, obě možnosti se velmi často používají v počítačových zdrojích.
Každý takový tranzistor dokáže rozptýlit 100-130 wattů výkonu, ale pouze pokud je dobré chlazení a jste si jisti, že tranzistory jsou pravé, ale jejich hlavním problémem je příliš nízký proudový zisk, jen asi 20.
Velmi nedoporučuji nastavovat podobné klíče z několika důvodů. Jednak bude nastavení nelineární kvůli nízkému zesílení kláves, ze stejného důvodu je obtížné takové tranzistory ovládat, takže se ovladač bude silně zahřívat a bude potřebovat malý radiátor.
Velmi doporučuji tranzistory v kovových pouzdrech, jako 2N3055, jsou ideální pro takové obvody. Kovové pouzdro, slušný výkon a kolektorový proud a proudový zisk asi 200, přesně to, co potřebujete.
Nakonec jsem dal přepínače 2SD1047, mají slušný zisk, používají se jak v napájecích zdrojích, tak v koncových stupních nízkofrekvenčních koncových zesilovačů.
Pro klíče je vhodné použít společný radiátor, navíc není nutné klíče izolovat těsněním, protože substráty nebo kolektory v našem schématu jsou společné.
Po připojení napájení do obvodu stabilizátoru je třeba nastavit maximální výstupní proud otáčením tohoto ladícího odporu,
řekněme 5 ampér, pak nastavte maximální výstupní napětí, vše záleží na tom, jaký máte zdroj, jaký má proud a výstupní napětí, to znamená, že tento stabilizátor lze bez problémů upravit na jakýkoli zdroj.
Zadejte svůj e-mail a získejte e-maily s novými řemesly.
Nyní přivedeme napájení na vstup stabilizátoru a zkontrolujeme minimální výstupní napětí – jak vidíme, je to 0 voltů, což bylo potřeba dokázat, seřízení je velmi plynulé v celém rozsahu.
Nyní zkontrolujeme proud, minimální výstupní proud lze snížit až na 0 a obvod bez problémů vydá maximálních 5 ampérů.
Jedním z nejdůležitějších testů je, jak moc bude při určitých proudech klesat výstupní napětí, no, uvidíme, ale předtím je důležité upozornit, že budou docházet k úbytkům napětí na vodičích, měřicím bočníku ampérmetru a na stabilizátor samotný, stejně jako na rezistorech pro vyrovnávání proudu, to znamená, že v uvedených oblastech budou výpadky, to je případ jakéhokoli zdroje energie.
Proud 1 ampér, odběr asi 0,1 voltu,
proud 3 ampéry odběr je pouze 0,4 voltu
a konečně, maximální proud je 5 ampér, odběr je 0,65 voltu, bez měřicího zařízení by tato čísla byla mnohem nižší.
Zkontrolujme stabilitu výstupního napětí při náhlých změnách na vstupu, například poklesech v síti.
Jak vidíte, stabilizátor si vede dobře, když se vstupní napětí změní o 10 voltů, výstupní se změní pouze o 50-70 milivoltů.
A nyní zvlnění na výstupu, s celkovým 1 ampérem zvlnění ne více než 20 milivoltů, s proudem 3 ampéry – asi 25-30 milivoltů,
a při maximálním proudu 5 ampérů je výstupní zvlnění asi 50-60 milivoltů, musíte uznat, že je to dobrý indikátor pro napájení této úrovně.
