Navrhování jednoduchých obvodů napájení

Navrhování jednoduchých obvodů napájení

Příspěvek podrobně popisuje, jak navrhnout a postavit jednoduchý obvod napájecího zdroje od základního designu až po dostatečně sofistikovaný napájecí zdroj s rozšířenými funkcemi.

Napájení je nepostradatelné

Ať už je to elektronický noob nebo odborný inženýr, všichni vyžadují toto nepostradatelné vybavení zvané napájecí jednotka.



Je to proto, že žádná elektronika nemůže běžet bez napájení, konkrétně nízkonapěťové stejnosměrné napájení, a napájecí jednotka je zařízení, které je konkrétně určeno k plnění tohoto účelu.



Je-li toto zařízení tak důležité, stane se pro všechny v této oblasti nezbytností naučit se všechny hlouposti tohoto důležitého člena elektronické rodiny.

Začněme a naučíme se, jak navrhnout nejjednodušší obvod napájecího zdroje, pravděpodobně pro nooby, kterým by tyto informace byly nesmírně užitečné.
NA základní napájecí obvod bude v zásadě vyžadovat tři hlavní komponenty pro poskytnutí zamýšlených výsledků.
Transformátor, dioda a kondenzátor. Transformátor je zařízení, které má dvě sady vinutí, jedno primární a druhé je sekundární.



Síť 220v nebo 120v je napájena do primárního vinutí, které je přenášeno do sekundárního vinutí, aby se tam vytvořilo nižší indukované napětí.

Nízké sestupné napětí, které je k dispozici na sekundárním transformátoru, se používá pro zamýšlenou aplikaci v elektronických obvodech, ale než bude možné toto sekundární napětí použít, je třeba jej nejprve opravit, což znamená, že je třeba nejprve vytvořit DC.

Například pokud je sekundární transfornmer dimenzován na 12 voltů, pak získaných 12 voltů ze sekundárního transformátoru bude 12 voltů AC acros příslušných vodičů.



Elektronický obvod nikdy nemůže pracovat se střídavým proudem, a proto by toto napětí mělo být transformováno na stejnosměrný proud.

Dioda je jedno zařízení, které účinně převádí střídavý proud na stejnosměrný proud, existují tři konfigurace, pomocí kterých lze konfigurovat základní konstrukce napájecího zdroje.


Možná se také budete chtít učit jak navrhnout stolní napájecí zdroj


Použití jedné diody:

Nejzákladnější a nejhrubší formou konstrukce napájecího zdroje je ta, která používá jedinou diodu a kondenzátor. Jelikož jediná dioda usměrní pouze polovinu cyklu střídavého signálu, vyžaduje tento typ konfigurace pro kompenzaci výše uvedeného omezení velký kondenzátor výstupního filtru.

Filtrační kondenzátor zajišťuje, že po usměrnění jsou na klesajících nebo klesajících úsecích výsledného stejnosměrného vzoru, kde má napětí tendenci klesat, tyto úseky naplněny a zakončeny uloženou energií uvnitř kondenzátoru.

Výše uvedený kompenzační úkon prováděný akumulovanou energií kondenzátorů pomáhá udržovat čistý a zvlněný volný stejnosměrný výstup, který by nebyl možný pouze samotnými diodami.

Pro konstrukci napájecího zdroje s jednou diodou musí mít sekundární vinutí transformátoru jediné vinutí se dvěma konci.

Výše uvedená konfigurace však nemůže být považována za efektivní návrh napájecího zdroje kvůli své hrubé půlvlnné usměrnění a omezeným schopnostem úpravy výstupu.

Používání dvou diod:

Použití několika diod pro výrobu napájení vyžaduje transformátor mající sekundární vinutí se středovým závitem. Diagram ukazuje, jak jsou diody připojeny k transformátoru.

Ačkoli tyto dvě diody pracují v tandemu a řeší obě poloviny střídavého signálu a vytvářejí usměrnění celé vlny, použitá metoda není účinná, protože v každém okamžiku je použito pouze poloviční vinutí transformátoru. To má za následek špatné nasycení jádra a zbytečné zahřívání transformátoru, což činí tento typ konfigurace napájecího zdroje méně efektivní a obyčejný.

Používání čtyř diod:

Je to nejlepší a všeobecně přijímaná forma konfigurace napájecího zdroje, pokud jde o proces opravy.

Díky chytrému použití čtyř diod je vše velmi jednoduché, stačí pouze jediné sekundární vinutí, sytost jádra je dokonale optimalizována, což vede k efektivní přeměně střídavého proudu na stejnosměrný.

Obrázek ukazuje, jak se vyrábí usměrněný napájecí zdroj s plnou vlnou pomocí čtyř diod a filtračního kondenzátoru s relativně nízkou hodnotou.

Tento typ konfigurace diod je populárně známý jako mostní síť, možná budete chtít vědět jak postavit můstkový usměrňovač .

Všechny výše uvedené konstrukce napájecích zdrojů poskytují výstupy s běžnou regulací, a proto je nelze považovat za dokonalé, neposkytují ideální stejnosměrné výstupy, a proto nejsou žádoucí pro mnoho sofistikovaných elektronických obvodů. Navíc tyto konfigurace neobsahují proměnné funkce řízení napětí a proudu.

Výše uvedené funkce však mohou být jednoduše integrovány do výše uvedených návrhů, spíše s poslední konfigurací napájení s plnou vlnou zavedením jediného integrovaného obvodu a několika dalších pasivních komponent.

Použití IC LM317 nebo LM338:

IC LM 317 je vysoce univerzální zařízení, které je obvykle zabudováno do napájecích zdrojů pro získání dobře regulovaných a proměnných výstupů napětí / proudu. Trochu příklady obvodů napájení pomocí tohoto IC

Vzhledem k tomu, že výše uvedený integrovaný obvod podporuje pouze maximálně 1,5 A, lze pro větší proudové výstupy použít jiné podobné zařízení, ale s vyššími hodnotami. IC LM 338 funguje přesně jako LM 317, ale je schopen zpracovat až 5 ampérů proudu. Níže je uveden jednoduchý design.

Pro získání pevných úrovní napětí lze použít integrované obvody řady 78XX s výše vysvětlenými napájecími obvody. The Integrované obvody 78XX jsou komplexně vysvětleny pro vaši referenci

Dnes beztransformátorové napájecí zdroje SMPS se stávají oblíbenými mezi uživateli díky své vysoké účinnosti a vysokému výkonu dodávajícímu funkce v neuvěřitelně kompaktních velikostech.
Ačkoli domácí napájení napájecího obvodu SMPS rozhodně není pro začátečníky v oboru, inženýři a nadšenci s komplexními znalostmi o předmětu mohou stavět takové obvody doma.

Můžete se také dozvědět něco málo o úhledném spínaný režim napájení.

Existuje několik dalších forem napájecích zdrojů, které mohou sestavit i noví elektroničtí fanoušci a které nevyžadují transformátory. Ačkoli jsou tyto typy napájecích obvodů velmi levné a snadno sestavitelné, nemohou podporovat silný proud a jsou obvykle omezeny na přibližně 200 mA.

Návrh napájecího zdroje bez transformátoru

Dva koncepty výše uvedeného typu napájecích obvodů bez transformátoru jsou popsány v následujících příspěvcích:

Použitím vysokonapěťových kondenzátorů

Použitím Hi-End IC a FET

Zpětná vazba od jednoho z vyhrazených čtenářů tohoto blogu

Vážený Swagatam Majumdar,

Chtěl bych vytvořit PSU pro mikrořadič a jeho závislé komponenty ...

Chci získat stabilní + 5V ven a +3,3V ven z PSU, nejsem si jistý věkem zesilovače, ale myslím, že celkem 5A by mělo stačit, bude také 5V myš a 5V klávesnice a 3 x I SN74HC595 IC a 2 x 512Kb SRAM ... Takže opravdu nevím, na který zesilovač se zaměřit ....

Myslím, že 5Amp je dost? .... Moje HLAVNÍ otázka je, který TRANSFORMER použít a které DIODY použít? Vybral jsem transformátor po přečtení někde online, že můstkový usměrňovač obecně způsobí VOLT DROP 1,4 V a ve vašem blogu výše uvedete, že můstkový recitátor způsobí zvýšení napětí? ...

Takže si nejsem jistý (stejně si nejsem jistý, že jsem v elektronice nový) ..... PRVNÍ transformátor, který jsem si vybral, byl tento. Poraďte mi, který z nich je NEJLEPŠÍ pro mé potřeby a které DIODY také použít .... Chtěl bych použít PSU pro desku velmi podobnou tomuto ....

Pomozte mi a pomozte mi nejlépe připravit vhodný SÍŤOVÝ 220 / 240V napájecí zdroj, který mi dá STABILNÍ 5V a 3,3V pro použití s ​​mým designem. Děkuji předem.

Jak získat konstantní napětí 5 V a 3 V z napájecího obvodu

Dobrý den, toho můžete dosáhnout jednoduše pomocí 7805 IC pro získání 5V a přidáním několika diod 1N4007 k tomuto 5V pro získání přibližně 3,3V.

5 amp vypadá příliš vysoko a nemyslím si, že byste potřebovali tolik vysokého proudu, pokud také nepoužíváte tento zdroj s externím budičem, který nese vyšší zátěže, jako je vysoce wattová LED nebo motor atd.

Jsem si tedy jist, že váš požadavek lze snadno splnit výše uvedenými postupy.

pro napájení MCU pomocí výše uvedeného postupu můžete použít 0-9V nebo 0-12V trafo s proudem 1amp, diody mohou být 1N4007 x 4nos

Diody klesnou o 1,4 V, když je vstup stejnosměrný, ale když je to střídavý proud jako z trafa, výstup se zvýší o faktor 1,21.

nezapomeňte za můstek pro filtraci použít krytku 2200uF / 25V

Doufám, že vás informace osvětlí a zodpoví vaše dotazy.

Obrázek výše ukazuje, jak z daného napájecího obvodu získat konstantu 5V a 3,3V.

Jak získat 9 V proměnné napětí z IC 7805

Za normálních okolností je IC 7805 považován za pevný regulátor napětí 5 V. Se základním řešením by se však IC mohl přeměnit na obvod proměnného regulátoru 5 V až 9 V, jak je uvedeno výše.

Zde vidíme, že k centrálnímu zemnímu kolíku integrovaného obvodu je přidána předvolba 500 ohmů, což umožňuje integrovanému obvodu produkovat zvýšenou výstupní hodnotu až 9 V s proudem 850 mA. Předvolbu lze upravit pro získání výstupů v rozsahu 5 V až 9 V.

Vytvoření pevného obvodu regulátoru 12V

Ve výše uvedeném diagramu vidíme, jak by bylo možné použít běžný IC regulátoru 7805 pro vytvoření stabilního 5V regulovaného výstupu.

V případě, že chcete dosáhnout stabilního 12V regulovaného napájecího zdroje, lze pro dosažení požadovaných výsledků použít stejnou konfiguraci, jak je uvedeno níže:

12V regulovaný napájecí obvod využívající LM7812 IC

Regulovaný napájecí zdroj 12V, 5V

Předpokládejme, že máte obvodové aplikace, které potřebovaly duální napájení v rozsahu 12V stálého a také 5V stabilního regulovaného napájení.

U takových aplikací lze výše diskutovaný design jednoduše upravit pomocí integrovaného obvodu 7812 a následně následně integrovaného obvodu 7805 pro získání požadovaného regulovaného výstupu napájení 12V a 5V společně, jak je uvedeno níže:

12, 5V regulovaný napájecí obvod využívající IC 7812 a IC 7805

Návrh jednoduchého duálního napájecího zdroje

V mnoha obvodových aplikacích, zejména v těch, které používají operační zesilovače, se pro aktivaci +/- a zemního napájení obvodu stává povinným dvojí napájení.

Navrhování jednoduché duální napájení ve skutečnosti zahrnuje pouze středový napájecí zdroj a můstkový usměrňovač spolu s několika vysoce hodnotnými filtračními kondenzátory, jak je uvedeno níže:

Avšak dosažení regulovaného duálního napájecího zdroje s požadovanou úrovní duálního napětí na výstupu je něco, co obvykle vyžaduje složitý design pomocí nákladných integrovaných obvodů .

Následující návrh ukazuje, jak jednoduše a diskrétně lze konfigurovat duální napájecí zdroj pomocí několika BJT a několika odporů.

Zde jsou Q1 a Q3 upraveny jako sledovač emitorů projít tranzistory , které rozhodují o množství proudu, který smí procházet přes příslušné +/- výstupy. Tady je to kolem 2 ampérů

Výstupní napětí na příslušných dvojitých napájecích kolejnicích je určeno tranzistory Q2 a Q4 spolu s jejich základní odporovou dělící sítí.

Úrovně výstupního napětí lze vhodně upravit a vylepšit úpravou hodnot děličů potenciálu tvořených rezistory R2, R3 a R5, R6.

Návrh napájecího zdroje LM317 s pevnými rezistory

Níže je ukázán extrémně přímočarý zdroj napětí / proudu na bázi LM317T, který lze použít k nabíjení nikl-kadmiových článků nebo kdykoli je nutný praktický zdroj napájení.

Jedná se o nekomplikovaný podnik pro začátečníky, který se má postavit, a je určen k použití se zásuvným síťovým adaptérem poskytujícím neregulovaný stejnosměrný proud. výstup. IC1 je vlastně nastavitelný regulátor typu LM317T.

Otočný přepínač S1 zvolí nastavení (konstantní proud nebo konstantní napětí) spolu s hodnotou proudu nebo napětí. Regulované napětí lze získat na SK3 a proud je na SK4.

Všimněte si, že je zahrnuto nastavitelné nastavení (poloha 12), které umožňuje přizpůsobení proměnného napětí pomocí potenciometru VR1.

Hodnoty rezistoru musí být vyrobeny z nejbližších dosažitelných pevných hodnot, které jsou podle potřeby umístěny v sérii.

Rezistor R6 je dimenzován na 1W a R7 na 2W, i když zbývající může být 0,25W. Regulátor napětí IC1 317 musí být nainstalován na nějaký chladič, jehož velikost je určena potřebným vstupním a výstupním napětím a proudem.




Předchozí: IC LM338 aplikační obvody Další: Jak vytvořit obvod optimalizátoru časovače inkubátoru