Post detaljno opisuje kako projektirati i izraditi jednostavni krug napajanja, od osnovnog dizajna do razumno sofisticiranog napajanja s proširenim značajkama.
Napajanje je neophodno
Bilo da se radi o elektroničkom noob-u ili stručnom inženjeru, svima je potreban ovaj neophodni dio opreme koji se naziva jedinica za napajanje.
To je zato što niti jedna elektronika ne može raditi bez napajanja, točnije niskonaponskog istosmjernog napajanja, a jedinica za napajanje je uređaj koji je posebno namijenjen za ispunjavanje ove svrhe.
Ako je ova oprema toliko važna, svima na terenu postaje neophodno naučiti sve sitne sastojke ovog važnog člana elektroničke obitelji.
Počnimo i naučimo kako dizajnirati krug napajanja, najprije najjednostavniji, vjerojatno za one koji bi ove informacije smatrali izuzetno korisnima.
DO osnovni krug napajanja u osnovi će trebati tri glavne komponente za postizanje željenih rezultata.
Transformator, dioda i kondenzator. Transformator je uređaj koji ima dva seta namota, jedan primarni, a drugi sekundarni.
Mreže 220v ili 120v napajaju se na primarni namot koji se prenosi na sekundarni namot kako bi se tamo proizveo niži inducirani napon.
Niskostepeni napon dostupan na sekundaru transformatora koristi se za namjeravanu primjenu u elektroničkim krugovima, no prije nego što se taj sekundarni napon može upotrijebiti, potrebno ga je prvo ispraviti, što znači da prvo treba pretvoriti u istosmjerni napon.
Na primjer, ako je sekundarni transformator nominiran na 12 volti, dobiveni 12 volti od sekundarnog transformatora bit će 12-voltni izmjenični na odgovarajućim žicama.
Elektronički sklop nikada ne može raditi s izmjeničnim naponima, pa bi taj napon trebao biti transformiran u istosmjerni.
Dioda je jedan uređaj koji učinkovito pretvara izmjenični u istosmjerni, postoje tri konfiguracije putem kojih se mogu konfigurirati osnovni projekti napajanja.
Možda ćete htjeti i naučiti kako dizajnirati napajanje klupe
Korištenje jedne diode:
Najosnovniji i najsuroviji oblik dizajna napajanja je onaj koji koristi jednu diodu i kondenzator. Budući da će jedna dioda ispraviti samo jedan poluciklus izmjeničnog signala, ova vrsta konfiguracije zahtijeva veliki izlazni kondenzator filtra za kompenzaciju gore navedenog ograničenja.
Kondenzator filtra osigurava da se ti dijelovi nakon ispravljanja, na padajućim ili padajućim dijelovima rezultirajućeg istosmjernog uzorka, gdje napon ima tendenciju spuštanja, napune i napune pohranjenom energijom unutar kondenzatora.
Gore navedeni kompenzacijski postupak napravljen od kondenzatora pohranjene energije pomaže u održavanju čistog i talasastog istosmjernog izlaza, što ne bi bile moguće samo pomoću dioda.
Za izvedbu napajanja s jednom diodom, sekundarni namot transformatora samo treba imati jedan namot s dva kraja.
Međutim, gornja se konfiguracija ne može smatrati učinkovitim dizajnom napajanja zbog svog sirovog poluvalnog ispravljanja i ograničenih mogućnosti kondicioniranja.
Korištenje dvije diode:
Korištenje nekoliko dioda za izradu napajanja zahtijeva transformator sa središnjim sekundarnim namotom. Dijagram pokazuje kako su diode spojene na transformator.
Iako dvije diode djeluju u tandemu i hvataju se u koštac s obje polovice izmjeničnog signala i proizvode potpuno valovno ispravljanje, primijenjena metoda nije učinkovita, jer se u bilo kojem trenutku koristi samo polovica namota transformatora. To rezultira slabom zasićenošću jezgre i nepotrebnim zagrijavanjem transformatora, što ovu vrstu konfiguracije napajanja čini manje učinkovitom i uobičajenim dizajnom.
Korištenje četiri diode:
Što se tiče postupka ispravljanja, to je najbolji i univerzalno prihvaćeni oblik konfiguracije napajanja.
Pametna upotreba četiri diode čini stvari vrlo jednostavnim, potreban je samo jedan sekundarni namot, zasićenost jezgre savršeno je optimizirana što rezultira učinkovitom pretvorbom u izmjenični i istosmjerni tok.
Slika prikazuje kako se pravi napajanje s ispravljenim naponom s punim valom pomoću četiri diode i kondenzator filtra relativno male vrijednosti.
Ova vrsta konfiguracije diode u narodu je poznata kao mreža mostova, možda biste željeli znati kako konstruirati ispravljač mosta .
Svi gore navedeni projekti napajanja daju izlaze s uobičajenom regulacijom i stoga se ne mogu smatrati savršenima, oni ne daju idealne istosmjerne izlaze, pa stoga nisu poželjni za mnoge sofisticirane elektroničke sklopove. Štoviše, ove konfiguracije ne uključuju značajke upravljanja promjenjivim naponom i strujom.
Međutim, gore navedene značajke mogu se jednostavno integrirati u gornje dizajne, radije sa zadnjom konfiguracijom napajanja punim valom uvođenjem jednog IC-a i nekoliko drugih pasivnih komponenata.
Korištenje IC LM317 ili LM338:
IC LM 317 izuzetno je svestran uređaj koji je obično ugrađen u napajanja za dobivanje dobro reguliranih i promjenjivih naponskih / strujnih izlaza. Nekoliko primjeri krugova napajanja koji koriste ovaj IC
Budući da gornja IC može podržavati samo maksimalno 1,5 ampera, za veće strujne izlaze može se koristiti drugi sličan uređaj, ali s većim nazivima. IC LM 338 radi točno kao LM 317, ali može nositi do 5 ampera struje. Jednostavan dizajn prikazan je u nastavku.
Za dobivanje fiksnih razina napona, IC-ovi serije 78XX mogu se koristiti sa gore objašnjenim krugovima napajanja. The 78XX IC su sveobuhvatno objašnjeni za vašu referencu
Ovih dana SMPS napajanja bez transformatora postaju omiljeni među korisnicima, zbog svoje visoke učinkovitosti, značajki velike snage koje pružaju nevjerojatno kompaktne veličine.
Iako izgradnja SMPS strujnog kruga kod kuće zasigurno nije za početnike na terenu, inženjeri i entuzijasti sa sveobuhvatnim znanjem o toj temi mogu se baviti izgradnjom takvih sklopova kod kuće.
Također možete naučiti o urednom malo preklopni način dizajna napajanja.
Postoji nekoliko drugih oblika napajanja koje čak i novi elektronički hobisti mogu izraditi, a nisu im potrebni transformatori. Iako su vrlo jeftine i jednostavne za izradu, ove vrste krugova za napajanje ne mogu podnijeti jaku struju i obično su ograničene na 200 mA ili tako nekako.
Dizajn napajanja bez transformatora
Dva koncepta gornjeg sklopa napajanja bez transformatora razmatraju se u sljedećih nekoliko postova:
Korištenjem visokonaponskih kondenzatora,
Korištenjem Hi-End IC-a i FET-a
Povratne informacije jednog od posvećenih čitatelja ovog bloga
Dragi Swagatam Majumdar,
Želim izraditi PCU za mikrokontroler i njegove ovisne komponente ...
Želim izvući stabilnih + 5 V i + 3,3 V iz napajanja, nisam siguran u pojačalo, ali mislim da bi trebalo biti dovoljno 5A, bit će tu i 5 V miš i 5 V tipkovnica i 3 x SN74HC595 IC-ovi i 2 x 512Kb SRAM ... Dakle, stvarno ne znam amp-age kojem bih težio ....
Pretpostavljam da je dovoljno 5Amp? .... Moje GLAVNO pitanje je koji TRANSFORMATOR koristiti i koje DIODE koristiti? Odabrao sam transformator nakon što sam negdje na mreži pročitao da mostni ispravljač općenito uzrokuje PAD VOLTA od 1,4 V, a u vašem blogu iznad navedite da će mostovni ispravljač uzrokovati porast napona? ...
TAKO nisam siguran (ionako nisam siguran da sam nov u elektronici) ..... PRVI transformator koji sam odabrao bio je ovaj. Molim vas, savjetujte mi koji je NAJBOLJI za moje potrebe i koje DIODE također koristiti .... Volio bih koristiti PSU za ploču vrlo sličnu ovoj ....
Molimo vas da mi pomognete i vodite me na najbolji način da napravim prikladnu MAINS 220 / 240V napojnu jedinicu koja mi daje STABILNE 5V i 3,3V za upotrebu s mojim dizajnom. Hvala unaprijed.
Kako dobiti konstantne 5 V i 3 V iz kruga napajanja
Pozdrav, to možete postići jednostavno pomoću IC-a 7805 za dobivanje 5V i dodavanjem nekoliko 1N4007 dioda na ovih 5V za dobivanje približno 3,3V.
5 amp izgleda previsoko i mislim da vam ne bi bila potrebna ovolika jakost struje, osim ako ovu opskrbu ne koristite i s vanjskim stupnjem pogonskog sklopa koji nosi veća opterećenja poput LED-a visokog vata ili motora itd.
Stoga sam siguran da se vaš zahtjev može lako ispuniti gore spomenutim postupcima.
za napajanje MCU-a kroz gornji postupak možete koristiti 0-9V ili 0-12V trafo s 1amp strujom, diode bi mogle biti 1N4007 x 4nos
Diode će pasti 1,4 V kad je ulaz istosmjerni, ali kada je izmjenični kao iz trafoa, izlaz će se povećati za faktor 1,21.
obavezno koristite filtar od 2200uF / 25V nakon mosta za filtraciju
Nadam se da će vas informacije prosvijetliti i odgovoriti na vaše upite.
Gornja slika prikazuje kako dobiti konstantu od 5 V i 3,3 V iz datog kruga napajanja.
Kako doći do promjenjivog napona od 9 V s IC 7805
Uobičajeno se IC 7805 smatra fiksnim uređajem od 5 V regulatora napona. Međutim, uz osnovno rješenje, IC bi se mogao pretvoriti u krug varijabilnog regulatora od 5 V do 9 V, kao što je gore prikazano.
Ovdje možemo vidjeti da je unaprijed postavljena vrijednost od 500 ohma dodana sa središnjim kontaktom uzemljenja IC-a, što omogućuje IC-u da proizvodi povišenu izlaznu vrijednost do 9 V, uz struju od 850 mA. Unaprijed postavljena postavka može se prilagoditi za dobivanje izlaza u rasponu od 5 V do 9 V.
Izrada fiksnog kruga regulatora od 12 V
Na gornjem dijagramu možemo vidjeti kako se obični IC regulator 7805 može koristiti za stvaranje fiksnog 5V reguliranog izlaza.
U slučaju da ste željeli postići fiksno regulirano napajanje od 12 V, mogla bi se primijeniti ista konfiguracija za postizanje potrebnih rezultata, kao što je prikazano dolje:
12V, 5V regulirano napajanje
Pretpostavimo sada da ste imali kružne aplikacije kojima je bila potrebna dvostruka opskrba u rasponu od 12V fiksne i također 5V fiksne regulirane opskrbe.
Za takve primjene gore raspravljeni dizajn mogao bi se jednostavno izmijeniti upotrebom 7812 IC, a zatim 7805 IC za dobivanje potrebnih 12V i 5V reguliranih izlaza napajanja, kao što je navedeno u nastavku:
Dizajniranje jednostavnog dvostrukog napajanja
U mnogim aplikacijama kruga, posebno onima koje koriste opcijska pojačala, dvostruko napajanje postaje obvezno za omogućavanje +/- i uzemljenja kruga.
Dizajn jednostavan dvostruko napajanje zapravo uključuje samo središnji izvor napajanja i mostni ispravljač zajedno s nekoliko kondenzatora filtera velike vrijednosti kao što je prikazano dolje:
Međutim, za postizanje reguliranog dvostrukog napajanja sa željenom razinom dvostrukog napona na izlazu nešto je što obično zahtijeva složen dizajn koristeći skupe IC .
Sljedeći dizajn pokazuje kako se jednostavno i diskretno dvostruko napajanje može konfigurirati pomoću nekoliko BJT-ova i nekoliko otpornika.
Ovdje su Q1 i Q3 namješteni kao sljednici emitora prolazni tranzistori , koji odlučuju o količini struje koja smije proći kroz odgovarajuće izlaze +/-. Ovdje je oko 2 ampera
Izlazni napon na odgovarajućim dvostrukim opskrbnim tračnicama određuju tranzistori Q2 i Q4 zajedno s njihovom osnovnom otpornom razdjelnom mrežom.
Razine izlaznog napona mogu se na odgovarajući način prilagoditi i prilagoditi podešavanjem vrijednosti razdjelnika potencijala formiranih otpornicima R2, R3 i R5, R6.
Projektiranje napajanja LM317 s fiksnim otpornicima
Izuzetno jednostavna opskrba naponom / strujom na bazi LM317T, koja se može upotrijebiti za punjenje nikal-kadmijskih ćelija ili u bilo kojem trenutku kad je potrebno praktično napajanje, prikazana je u nastavku.
To je jednostavan pothvat za novorođenče koji će ga konstruirati, a namijenjen je korištenju s priključnim mrežnim adapterom koji osigurava neuređeni d.c. izlaz. IC1 je zapravo podesivi regulator tipa LM317T.
Rotacijski prekidač S1 odabire postavku (konstantna struja ili konstantni napon) zajedno s vrijednošću struje ili napona. Regulirani napon može se dobiti na SK3, a struja je u SK4.
Primijetite da je ugrađena podesiva postavka (položaj 12) koja omogućuje prilagodbu promjenjivog napona kroz potenciometar VR1.
Vrijednosti otpornika moraju se proizvesti od najbližih dostupnih fiksnih vrijednosti, pozicionirati ih prema potrebi u nizu.
Otpornik R6 ima snagu od 1W, a R7 od 2W, iako bi preostali iznos mogao biti 0,25W. Regulator napona IC1 317 mora instalirati na neki hladnjak čija se veličina određuje potrebnim ulaznim i izlaznim naponima i strujama.
Prethodno: Aplikacijski krugovi IC LM338 Dalje: Kako izraditi krug za optimizaciju vremena inkubatora
