cxema.org — Преобразователь напряжения 3,7-5В

После моих статьей маломощных инверторов для зарядки мобильных устройств, на форуме поступили личные сообщения, с просьбой дать схему инвертора 3,7-5 Вольт. Недолго поискав в интернете понял, что нормальных схем нет, все, что имелось, было собрано на специализированных драйверах — многим пользователям (особенно новичкам) они недоступны. Поэтому решил создать, пожалуй самую простую схему инвертора, который способен заряжать все портативные электронные устройства со встроенным литий-ионным аккумулятором 3,7Вольт.

Универсальный номинал выходного напряжения — 5 Вольт дает возможность зарядить все известные мобильные телефоны, плееры и планшетные компьютеры, иными словами выходное напряжение было выбрано 5 Вольт.

Основные параметры таковы:

• Входное напряжение 3.5-6 Вольт
• Ток потребления при подключенном телефоне не более 500мА
• Выходное напряжение 5 Вольт
• Выходной ток не более 80 мА

Позже провёл некоторые эксперименты, в следствии удалось получить выходной ток до 120мА при потреблении 650 мА, хотя схема может отдавать гораздо больше, для этого нужно увеличить сечение проводов в обеих обмотках, но при этом потребление резко возрастает и КПД преобразователя падает.

Затворный ограничитель советую именно на 100 Ом, при повышении и понижении (по сути, увеличение и уменьшение рабочей частоты инвертора) резко нарушается режим работы, что приводит к перегреву ключа и повышении потребления, К примеру, с резистором 1кОм ток потребления возрастал до 1500мА, а ток заряда всего 100мА.

При указанных номиналах теплоотвод для транзистора не нужен, но для страховки можно поставить маленький радиатор.

В качестве трансформатора был использован входной дроссель от компьютерного блока питания, он состоит из двух обмоток по 15 витков, провод порядка 0,6мм. Вторичная обмотка мотается тем же проводом и состоит из 10 Витков и мотается в том же направлении, что и первичная.

Силовой ключ — любой полевой транзистор с током выше 10А с напряжением 20-60 Вольт. Желательно использовать полевые транзисторы с наименьшим сопротивлением открытого перехода, из доступных, наилучшим вариантом является полевик серии IRF3205 или IRL3705, можно также использовать ключи типа IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 и другие.

В качестве выпрямителя желательно использовать диод Шоттки или любые импульсные диоды с рабочим напряжением более 20 Вольт и током выше 500мА, из распространенных подходят FR107/207 и любые другие, с указанными параметрами.

Хоть и мощность такого инвертора не велика, но телефон заряжается довольно быстро, почти как от штатного зарядника. На выходе зарядного инвертора имеется также электролитический конденсатор для сглаживания помех после выпрямителя, после этого напряжение подается на линейный стабилизатор напряжения выполненный на микросхеме 7805, на выходе которого получаем стабильное напряжение 5 Вольт, перед микросхемой стабилитрон в данном случае не нужен, поскольку выходное напряжение после диода не превышает 15 Вольт.

Аккумулятор в моем случае использован от планшетного компьютера с емкостью 2000мА/ч, емкости хватает на 4-5 часов непрерывной работы инвертора. Потом решил дополнить зарядное устройство кремниевым фотоэлементом. Такой модуль отдает напряжение до 9 Вольт при максимальном токе 50мА, даже при пасмурной погоде напряжение на выходе модуля не менее 7 Вольт при токе 30-35мА. Модуль не самый мощный, но как вариант, для подзарядки аккумулятора вполне подходит.

Инвертор был разработан специально для начинающих радиолюбителей, у которых появился интерес к радиоаппаратуре совсем не давно, уверен, любой сможет собрать такую зарядку, простая, дешевая и полезная вещица, работает безотказно и не требует никакой наладки.

С уважением — АКА КАСЬЯН

Преобразователь напряжения 1,5 В в 5 В

Во многих случаях бывает удобно преобразовать 1.5 вольта в 5 вольт. Тогда можно питать микроконтроллер или светодиод от одной батарейки формата AA или AAA. Это легко сделать с помощью специализированных микросхем, таких как MAXIM MAX1674 или MAX7176. Это повышающий DC-DC преобразователь, который преобразует напряжения от 0.7 В в любое в диапазоне от 2 В до 3,5 В. MAX1676 также имеет выводы для фиксированного напряжения 3.3 В и 5 В, что повышает удобство интеграции с  3.3-   5-ти вольтовыми схемами. Микросхема может рассеивать мощность до  444 мВт.

На рисунке показа схема преобразователя  с 1.5 вольта в 5 вольт.

Допустим, нам нужен максимальный выходной ток 300 мА, тогда мы должны приложить некоторые усилия. Поскольку выходная мощность будет 5 В·0.3 А=1.5 Вт. Допустим, КПД преодразователя равен 100%, тогда мощность, отбираемая от батареи будет тоже 1.5 Вт. При напряжении в 1.5 В это будет ток 1A. Не все батарейки могут дать такой ток. Другая важная деталь — это дроссель. Нам необходим дроссель с высоким током насыщения, что увеличивает габариты устройства.

 

• Если ток больше 300mA, индуктивность дросселя равна 47мкГн;
• Если ток больше 120mA, индуктивность дросселя равна 22мкГн;
• Если ток больше 70mA, индуктивность дросселя равна 10мкГн;

Рекомендуемую индуктивность дросселя можно найти в  даташите.

 

В нашем случае вывод FB микросхемы MAX1614 соединен с землей, поэтому выходное напряжение равно 5 В. Если вывод FB соединить с выводом OUT то выходное напряжение будет 3.3 В. Если на вывод FB подать напряжение, промежуточное между выводами OUT и землей (например, через делитель на потенциометре), то выходное напряжение можно регулировать в диапазоне от 3.3 В до 5 В. Наибольший КПД преобразователя достигается на токе 120mA и равен 94%.

Дроссель должен иметь как можно меньшее сопротивление постоянному току. Реальное устройство показывает высокий КПД на больших нагрузках.

 

 

Как из трех вольт сделать 12. Как получить нестандартное напряжение. Автомобильное зарядное usb

Напряжение 12 Вольт используется для питания большого количества электроприборов: приемники и магнитолы, усилители, ноутбуки, шуруповерты, светодиодные ленты и прочее. Часто они работают от аккумуляторов или от блоков питания, но когда те или другие выходят из строя перед пользователем возникает вопрос: «Как получить 12 Вольт переменного тока»? Об этом мы расскажем далее, предоставив обзор наиболее рациональных способов.

Получаем 12 Вольт из 220

Наиболее часто стоит задача получить 12 вольт из бытовой электросети 220В. Это можно сделать несколькими способами:

1. Понизить напряжение без трансформатора.
2. Использовать сетевой трансформатор 50 Гц.
3. Использовать импульсный блок питания, возможно в паре с импульсным или линейным преобразователем.

Понижение напряжения без трансформатора

Преобразовать напряжение из 220 Вольт в 12 без трансформатора можно 3-мя способами:

1. Понизить напряжение с помощью балластного конденсатора. Универсальный способ используется для питания маломощной электроники, например светодиодных ламп, и для заряда небольших аккумуляторов, как в фонариках. Недостатком является низкий косинус Фи у схемы и невысокая надежность, но это не мешает её повсеместно использовать в дешевых электроприборах.
2. Понизить напряжение (ограничить ток) с помощью резистора. Способ не очень хороший, но имеет право на существование, подойдет, чтобы запитать какую-то очень слабую нагрузку, типа светодиода. Его основной недостаток – это выделение большого количества активной мощности в виде тепла на резисторе.
3. Использовать автотрансформатор или дроссель с подобной логикой намотки.

Гасящий конденсатор

Прежде чем приступить к рассмотрению этой схемы предварительно стоит сказать об условиях, которые вы должны соблюдать:

• Блок питания не универсальный, поэтому его рассчитывают и используют только для работы с одним заведомо известным прибором.
• Все внешние элементы блока питания, например регуляторы, если вы будете использовать дополнительные компоненты для схемы, должны быть изолированы, а на металлических ручках потенциометров надеты пластиковые колпачки. Не касайтесь платы блока питания и проводов для подключения выходного напряжения, если к ним не подключена нагрузка или если в схеме не установлен стабилитрон или стабилизатор для низкого постоянного напряжения.

Тем не менее, такая схема вряд ли вас убьёт, но удар электрическим током получить можно.

Схема изображена на рисунке ниже:

R1 – нужен для разрядки гасящего конденсатора, C1 – основной элемент, гасящий конденсатор, R2 – ограничивает токи при включении схемы, VD1 – диодный мост, VD2 – стабилитрон на нужное напряжение, для 12 вольт подойдут: Д814Д, КС207В, 1N4742A. Можно использовать и линейный преобразователь.

Или усиленный вариант первой схемы:

Номинал гасящего конденсатора рассчитывают по формуле:

С(мкФ) = 3200*I(нагрузки)/√(Uвход²-Uвыход²)

С(мкФ) = 3200*I(нагрузки)/√Uвход

Но можно и воспользоваться калькуляторами, они есть в онлайн или в виде программы для ПК, например как вариант от Гончарука Вадима, можете поискать в интернете.

Конденсаторы должны быть такими – пленочными:

Или такие:

Остальные перечисленные способы рассматривать не имеет смысла, т.к. понижение напряжения с 220 до 12 Вольт с помощью резистора не эффективно ввиду большого тепловыделения (размеры и мощность резистора будут соответствующие), а мотать дроссель с отводом от определенного витка чтобы получить 12 вольт нецелесообразно ввиду трудозатрат и габаритов.

Блок питания на сетевом трансформаторе

Классическая и надежная схема, идеально подходит для питания усилителей звука, например колонок и магнитол. При условии установки нормального фильтрующего конденсатора, который обеспечит требуемый уровень пульсаций.

В дополнение можно установить стабилизатор на 12 вольт, типа КРЕН или L7812 или любой другой для нужного напряжения. Без него выходное напряжение будет изменяться соответственно скачкам напряжения в сети и будет равно:

Uвых=Uвх*Ктр

Ктр – коэффициент трансформации.

Здесь стоит отметить, что выходное напряжение после диодного моста должно быть на 2-3 вольта больше, чем выходное напряжение БП – 12В, но не более 30В, оно ограничено техническими характеристиками стабилизатора, и КПД зависит от разницы напряжений между входом и выходом.

Трансформатор должен выдавать 12-15В переменного тока. Стоит отметить, что выпрямленное и сглаженное напряжение будет в 1,41 раз больше входного. Оно будет близко к амплитудному значению входной синусоиды.

Также хочется добавить схему регулируемого БП на LM317. С его помощью вы можете получить любое напряжение от 1,1 В до величины выпрямленного напряжения с трансформатора.

12 Вольт из 24 Вольт или другого повышенного постоянного напряжения

Чтобы понизить напряжение постоянного тока из 24 Вольт в 12 Вольт можно использовать линейный или импульсный стабилизатор. Такая необходимость может возникнуть, если нужно запитать 12 В нагрузку от бортовой сети автобуса или грузовика напряжением в 24 В. Кроме того вы получите стабилизированное напряжение в сети автомобиля, которое часто изменяется. Даже в авто и мотоциклах с бортовой сетью в 12 В оно достигает 14,7 В при работающем двигателе. Поэтому эту схему можно использовать и для питания светодиодных лент и светодиодов на транспортных средствах.

Схема с линейным стабилизатором упоминалась в предыдущем пункте.

К ней можно подключить нагрузку током до 1-1,5А. Чтобы усилить ток, можно использовать проходной транзистор, но выходное напряжение может немного снизится – на 0,5В.

Подобным образом можно использовать LDO-стабилизаторы, это такие же линейные стабилизаторы напряжения, но с низким падением напряжения, типа AMS-1117-12v.

Или импульсные аналоги типа AMSR-7812Z, AMSR1-7812-NZ.

Схемы подключения аналогичны L7812 и КРЕНкам. Также эти варианты подойдут и для понижения напряжения от блока питания от ноутбука.

Эффективнее использовать импульсные понижающие преобразователи напряжения, например на базе ИМС LM2596. На плате подписаны контактные площадки In (вход +) и (- Out выход) соответственно. В продаже можно найти версию с фиксированным выходным напряжением и с регулируемым, как на фото сверху в правой части вы видите многооборотный потенциометр синего цвета.

12 Вольт из 5 Вольт или другого пониженного напряжения

Вы можете получить 12В из 5В, например, от USB-порта или зарядного устройства для мобильного телефона, также можно использовать и с популярными сейчас литиевыми аккумуляторами с напряжением 3,7-4,2В.

Если речь вести о блоках питания, можно и вмешаться во внутреннюю схему, править источник опорного напряжения, но для этого нужно иметь определенные знания в электронике. Но можно сделать проще и получить 12В с помощью повышающего преобразователя, например на базе ИМС XL6009. В продаже имеются варианты с фиксированным выходом 12В либо регулируемые с регулировкой в диапазоне от 3,2 до 30В. Выходной ток – 3А.

Он продаётся на готовой плате, и на ней есть пометки с назначением выводов – вход и выход. Еще вариант — использовать MT3608 LM2977, повышает до 24В и выдерживает выходной ток до 2А. Также на фото отчетливо видны подписи к контактным площадкам.

Как получить 12В из подручных средств

Самый простой способ получить напряжение 12В – это соединить последовательно 8 пальчиковых батареек по 1,5 В.

Или использовать готовую 12В батарейку с маркировкой 23АЕ или 27А, такие используются в пультах дистанционного управления. В ней внутри подборка из маленьких «таблеток», которые вы видите на фото.

Мы рассмотрели набор вариантов для получения 12В в домашних условиях. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы, различную степень эффективности, надежности и КПД. Какой вариант лучше использовать, вы должны выбрать самостоятельно исходя из возможностей и потребностей.

Также стоит отметить, что мы не рассмотрели один из вариантов. Получить 12 вольт можно и от блока питания для компьютера формата ATX. Для его запуска без ПК нужно замкнуть зеленый провод на любой из черных. 12 вольт находятся на желтом проводе. Обычно мощность 12В линии несколько сотен Ватт и ток в десятки Ампер.

Теперь вы знаете, как получить 12 Вольт из 220 или других доступных значений. Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео

Как самому собрать простой блок питания и мощный источник напряжения.
Порой приходится подключать различные электронные приборы, в том числе самодельные, к источнику постоянного напряжения 12 вольт. Блок питания несложно собрать самостоятельно в течении половины выходного дня. Поэтому нет необходимости приобретать готовый блок, когда интереснее самостоятельно изготовить необходимую вещь для своей лаборатории.

Каждый, кто захочет сможет изготовить 12 — ти вольтовый блок самостоятельно, без особых затруднений.
Кому-то необходим источник для питания усилителя, а кому запитать маленький телевизор или радиоприемник…
Шаг 1: Какие детали необходимы для сборки блока питания…
Для сборки блока, заранее подготовьте электронные компоненты, детали и принадлежности из которого будет собираться сам блок….
-Монтажная плата.
-Четыре диода 1N4001, или подобные. Мост диодный.
-Стабилизатор напряжения LM7812.
-Маломощный понижающий трансформатор на 220 в, вторичная обмотка должна иметь 14В — 35В переменного напряжения, с током нагрузки от 100 мА до 1А, в зависимости от того какую мощность необходимо получить на выходе.
-Электролитический конденсатор емкостью 1000мкФ — 4700мкФ.
-Конденсатор емкостью 1uF.
-Два конденсатора емкостью 100nF.
-Обрезки монтажного провода.
-Радиатор, при необходимости.
Если необходимо получить максимальную мощность от источника питания, для этого необходимо подготовить соответствующий трансформатор, диоды и радиатор для микросхемы.
Шаг 2: Инструменты….
Для изготовления блока необходимы инструменты для монтажа:
-Паяльник или паяльная станция
-Кусачки
-Монтажный пинцет
-Кусачки для зачистки проводов
-Устройство для отсоса припоя.
-Отвертка.
И другие инструменты, которые могут оказаться полезными.
Шаг 3: Схема и другие…

Для получения 5 вольтового стабилизированного питания, можно заменить стабилизатор LM7812 на LM7805.
Для увеличения нагрузочной способности более 0,5 ампер, понадобится радиатор для микросхемы, в противном случае он выйдет из строя от перегрева.
Однако, если необходимо получить несколько сотен миллиампер (менее, чем 500 мА) от источника, то можно обойтись без радиатора, нагрев будет незначительным.
Кроме того, в схему добавлен светодиод, чтобы визуально убедиться, что блок питания работает, но можно обойтись и без него.

Схема блока питания 12в 30А .
При применении одного стабилизатора 7812 в качестве регулятора напряжения и нескольких мощных транзисторов, данный блок питания способен обеспечить выходной ток нагрузки до 30 ампер.
Пожалуй, самой дорогой деталью этой схемы является силовой понижающий трансформатор. Напряжение вторичной обмотки трансформатора должно быть на несколько вольт больше, чем стабилизированное напряжение 12в, чтобы обеспечить работу микросхемы. Необходимо иметь в виду, что не стоит стремиться к большей разнице между входным и выходным значением напряжения, так как при таком токе теплоотводящий радиатор выходных транзисторов значительно увеличивается в размерах.
В трансформаторной схеме применяемые диоды должны быть рассчитаны на большой максимальный прямой ток, примерно 100А. Через микросхему 7812 протекающий максимальный ток в схеме не составит больше 1А.
Шесть составных транзисторов Дарлингтона типа TIP2955 включенных параллельно, обеспечивают нагрузочный ток 30А (каждый транзистор рассчитан на ток 5А), такой большой ток требует и соответствующего размера радиатора, каждый транзистор пропускает через себя одну шестую часть тока нагрузки.
Для охлаждения радиатора можно применить небольшой вентилятор.
Проверка блока питания
При первом включении не рекомендуется подключать нагрузку. Проверяем работоспособность схемы: подсоединяем вольтметр к выходным клеммам и измеряем величину напряжения, оно должно составлять 12 вольт, или значение очень близко к нему. Далее подключаем нагрузочный резистор 100 Ом, мощностью рассеивания 3 Вт, или подобную нагрузку — типа лампы накаливания от автомобиля. При этом показание вольтметра не должно изменяться. Если на выходе отсутствует напряжение 12 вольт, отключите питание и проверьте правильность монтажа и исправность элементов.
Перед монтажом проверьте исправность силовых транзисторов, так как при пробитом транзисторе напряжение с выпрямителя прямиком попадает на выход схемы. Чтобы избежать этого, проверьте на короткое замыкание силовые транзисторы, для этого измерьте мультиметром по раздельности сопротивление между коллектором и эмиттером транзисторов. Эту проверку необходимо провести до монтажа их в схему.

Блок питания 3 — 24в

Схема блока питания выдает регулируемое напряжение в диапазоне от 3 до 25 вольт, при токе максимальной нагрузки до 2А, если уменьшить токоограничительный резистор 0,3 ом, ток может быть увеличен до 3 ампер и более.
Транзисторы 2N3055 и 2N3053 устанавливаются на соответствующие радиаторы, мощность ограничительного резистора должно быть не менее 3 Вт. Регулировка напряжения контролируется ОУ LM1558 или 1458. При использовании ОУ 1458 необходимо заменить элементы стабилизатора, подающие напряжение с вывода 8 на 3 ОУ с делителя на резисторах номиналом 5.1 K.
Максимальное постоянное напряжение для питания ОУ 1458 и 1558 36 В и 44 В соответственно. Силовой трансформатор должен выдавать напряжение, как минимум на 4 вольт больше, чем стабилизированное выходное напряжение. Силовой трансформатор в схеме имеет на выходе напряжение 25.2 вольт переменного тока с отводом посредине. При переключении обмоток выходное напряжение уменьшается до 15 вольт.

Схема блока питания на 1,5 в

Схема блока питания для получения напряжения 1,5 вольта, используется понижающий трансформатор, мостовой выпрямитель со сглаживающим фильтром и микросхема LM317.

Схема регулируемого блока питания от 1,5 до 12,5 в

Схема блока питания с регулировкой выходного напряжения для получения напряжения от 1,5 вольта до 12,5 вольт, в качестве регулирующего элемента применяется микросхема LM317. Ее необходимо установить на радиатор, на изолирующей прокладке для исключения замыкания на корпус.

Схема блока питания с фиксированным выходным напряжением

Схема блока питания с фиксированным выходным напряжением напряжением 5 вольт или 12 вольт. В качестве активного элемента применяется микросхема LM 7805, LM7812 она устанавливается на радиатор для охлаждения нагрева корпуса. Выбор трансформатора приведен слева на табличке. По аналогии можно выполнить блок питания и на другие выходные напряжения.

Схема блока питания мощностью 20 Ватт с защитой

Схема предназначена для небольшого трансивера самодельного изготовления, автор DL6GL. При разработке блока ставилась задача иметь КПД не менее 50%, напряжение питания номинальное 13,8V, максимум 15V, на ток нагрузки 2,7а.
По какой схеме: импульсный источник питания или линейный?
Импульсные блоки питания получается малогабаритный и кпд хороший, но неизвестно как поведет себя в критической ситуации, броски выходного напряжения…
Несмотря на недостатки выбрана схема линейного регулирования: достаточно объемный трансформатор, не высокий КПД, необходимо охлаждение и пр.
Применены детали от самодельного блока питания 1980-х годов: радиатор с двумя 2N3055. Не хватало еще только µA723/LM723-регулятор напряжения и несколько мелких деталей.
Регулятор напряжения напряжения собран на микросхеме µA723/LM723 в стандартная включении. Выходные транзисторы Т2, Т3 типа 2N3055 для охлаждения устанавливаются на радиаторы. При помощи потенциометра R1 устанавливается выходное напряжение в пределах 12-15V. При помощи переменного резистора R2 устанавливается максимальное падение напряжение на резисторе R7, которое составляет 0,7В (между контактами 2 и 3 микросхемы).
Для блока питания применяется тороидальный трансформатор (может быть любой по вашему усмотрению).
На микросхеме MC3423 собрана схема срабатывающая при превышении напряжения (выбросах) на выходе блока питания, регулировкой R3 выставляется порог срабатывания напряжения на ножке 2 с делителя R3/R8/R9 (2,6V опорное напряжение), с выхода 8 подается напряжение открывающее тиристор BT145, вызывающее короткое замыкание приводящее к срабатыванию предохранителя 6,3а.

Для подготовки блока питания к эксплуатации (предохранитель 6,3а пока не участвует) выставить выходное напряжение например, 12.0В. Нагрузите блок нагрузкой, для этого можно подключить галогенную лампу 12В/20W. R2 настройте, что бы падение напряжение было 0,7В (ток должен быть в пределах 3,8А 0,7=0,185Ωх3,8).
Настраиваем срабатывание защиты от перенапряжения, для этого плавно выставляем выходное напряжение 16В и регулируем R3 на срабатывание защиты. Далее выставляем выходное напряжение в норму и устанавливаем предохранитель (до этого ставили перемычку).
Описанный блок питания можно реконструировать для более мощных нагрузок, для этого установите более мощный трансформатор, дополнительно транзисторы, элементы обвязки, выпрямитель по своему усмотрению.

Самодельный блок питания на 3.3v

Если необходим мощный блок питания, на 3,3 вольта, то его можно изготовить, переделав старый блок питания от пк или используя выше приведенные схемы. К примеру, в схема блока питания на 1,5 в заменить резистор 47 ом большего номинала, или поставить для удобства потенциометр, отрегулировав на нужное напряжение.

Трансформаторный блок питания на КТ808

У многих радиолюбителей остались старые советские радиодетали, которые валяются без дела, но которые можно с успехом применить и они верой и правдой вам долго будут служить, одна из известных схем UA1ZH, которая гуляет по просторам интернета. Много копий и стрел сломано на форумах при обсуждении, что лучше полевой транзистор или обычный кремниевый или германиевый, какую температуру нагрева кристалла они выдержат и кто из них надежнее?
У каждой стороны свои доводы, ну а вы можете достать детали и смастерить еще один несложный и надежный блок питания. Схема очень простая, защищена от перегрузки по току и при параллельном включении трех КТ808 может выдать ток 20А, у автора использовался такой блок при 7 параллельных транзисторов и отдавал в нагрузку 50А, при этом емкость конденсатора фильтра была 120 000 мкф, напряжение вторичной обмотки 19в. Необходимо учитывать, что контакты реле должны коммутировать такой большой ток.

При условии правильного монтажа, просадка выходного напряжения не превышает 0.1 вольта

Блок питания на 1000в, 2000в, 3000в

Если нам необходимо иметь источник постоянного напряжения на высокое напряжение для питания лампы выходного каскада передатчика, что для этого применить? В интернете имеется много различных схем блоков питания на 600в, 1000в, 2000в, 3000в.
Первое: на высокое напряжение используют схемы с трансформаторов как на одну фазу, так и на три фазы (если имеется в доме источник трехфазного напряжения).
Второе: для уменьшения габаритов и веса используют бестрансформаторную схему питания, непосредственно сеть 220 вольт с умножением напряжения. Самый большой недостаток этой схемы — отсутствует гальваническая развязка между сетью и нагрузкой, как выход подключают данный источник напряжения соблюдая фазу и ноль.

В схеме имеется повышающий анодный трансформатор Т1 (на нужную мощность, к примеру 2500 ВА, 2400В, ток 0,8 А) и понижающий накальный трансформатор Т2 — ТН-46, ТН-36 и др. Для исключения бросков по току при включении и защите диодов при заряде конденсаторов, применяется включение через гасящие резисторы R21 и R22.
Диоды в высоковольтной цепи зашунтированы резисторами с целью равномерного распределения Uобр. Расчет номинала по формуле R(Ом)=PIVх500. С1-С20 для устранения белого шума и уменьшения импульсных перенапряжений. В качестве диодов можно использовать и мосты типа KBU-810 соединив их по указанной схеме и, соответственно, взяв нужное количество не забывая про шунтирование.
R23-R26 для разряда конденсаторов после отключения сети. Для выравнивания напряжения на последовательно соединенных конденсаторах параллельно ставятся выравнивающие резисторы, которые рассчитываются из соотношения на каждые 1 вольт приходится 100 ом, но при высоком напряжении резисторы получаются достаточно большой мощности и здесь приходится лавировать, учитывая при этом, что напряжение холостого хода больше на 1,41.

Еще по теме

Трансформаторный блок питания 13,8 вольта 25 а для КВ трансивера своими руками.

Ремонт и доработка китайского блока питания для питания адаптера.

DC-DC преобразователь 12>3 Вольт, был создан для запитки маломощных плееров с питанием от двух пальчиковых батареек. Поскольку плееры были предназначены для работы в автомобиле, а бортовая сеть автомобиля доставляет 12 Вольт, то каким-то образом нужно было понизить напряжения до номинала 3-4 Вольт.

При заведенном двигателе автомобиля, напряжение бортовой сети повышается до 14 Вольт, это тоже нужно принять во внимание.

Недолго думая, решил изготовить самый простой понижающий преобразователь, если представленное устройство вообще можно назвать преобразователем. Конструкция DC-DC преобразователя довольно проста и основана на явлении спада напряжения, которое проходит через кристалл полупроводникового диода. Как известно, проходя через полупроводниковый диод, номинал постоянного напряжения спадает в районе 0,7 Вольт. Поэтому, чтобы получить нужный спад напряжения, были использованы 12 дешевых полупроводниковых диода серии IN4007. Это обычные выпрямительные диоды с током 1 Ампер и с обратным напряжением порядка 1000 Вольт, желательно использовать именно эти диоды, поскольку они являются самым доступным и дешевым вариантом. Ни в коем случае не стоит использовать диоды с барьером Шоттки , на них спад напряжения слишком мал, следовательно, для наших целей они не подходят.

После диодов желательно поставить конденсатор (электролит 100-470мкФ) для сглаживания пульсаций и помех.

Выходное напряжение нашего «DC-DC преобразователя» составляет 3,3-3,7 Вольт, выходной ток (максимальный) до 1 Ампер. В ходе работы диоды должны чуток перегреваться, но это вполне нормально.

Весь монтаж можно выполнить на обычной макетной плате или же навесным образом, но не стоит забывать, что вибрации могут разрушить места припоев, поэтому в случае использования навесного варианта, диоды желательно приклеить друг к другу с помощью термоклея.

Аналогичным способом можно понизить напряжение бортовой сети автомобиля до 5 Вольт, для зарядки портативной цифровой электроники — планшетных компьютеров, навигаторов, GPS приемников и мобильных телефонов.

Как получить нестандартное напряжение, которое не укладывается в диапазон стандартного?

Стандартное напряжение – это такое напряжение, которое очень часто используется в ваших электронных безделушках. Это напряжение в 1,5 Вольта, 3 Вольта, 5 Вольт, 9 Вольт, 12 Вольт, 24 Вольт и тд. Например, в ваш допотопный МР3 плеер вмещалась одна батарейка в 1,5 Вольта. На пульте дистанционного управления ТВ используются уже две батарейки по 1,5 Вольта, включенные последовательно, значит уже 3 Вольта. В USB разъеме самые крайние контакты с потенциалом в 5 Вольт. Наверное, у всех в детстве была Денди? Чтобы питать Денди нужно было подавать на нее напряжение в 9 Вольт. Ну 12 Вольт используется практически во всех автомобилях. 24 Вольта используется уже в основном в промышленности. Также для этого, условно говоря, стандартного ряда “заточены” различные потребители этого напряжения: лампочки, проигрыватели, и тд.

Но, увы, наш мир не идеален. Иногда просто ну очень надо получить напряжение не из стандартного ряда. Например, 9,6 Вольт. Ну ни так ни сяк… Да, здесь нас выручает Блок питания . Но опять же, если использовать готовый блок питания, то наряду с электронной безделушкой придется таскать и его. Как же решить этот вопрос? Итак, я Вам приведу три варианта:

Вариант №1

Сделать в схеме электронной безделушки регулятор напряжения вот по такой схеме (более подробно ):

Вариант №2

На Трехвыводных стабилизаторах напряжения построить стабильный источник нестандартного напряжения. Схемы в студию!

Что мы в результате видим? Видим стабилизатор напряжения и стабилитрон, подключенный к среднему выводу стабилизатора. ХХ – это две последние цифры, написанные на стабилизаторе. Там могут быть цифры 05, 09, 12 , 15, 18, 24. Может уже есть даже больше 24. Не знаю, врать не буду. Эти две последние цифры говорят нам о напряжении, которое будет выдавать стабилизатор по классической схеме включения:

Здесь стабилизатор 7805 выдает нам по такой схеме 5 Вольт на выходе. 7812 будет выдавать 12 Вольт, 7815 – 15 Вольт. Более подробно про стабилизаторы можно прочитать .

U стабилитрона – это напряжение стабилизации на стабилитроне. Если мы возьмем стабилитрон с напряжением стабилизации 3 Вольта и стабилизатор напряжение 7805, то на выходе получим 8 Вольт. 8 Вольт – уже нестандартный ряд напряжения;-). Получается, что подобрав нужный стабилизатор и нужный стабилитрон, можно с легкостью получить очень стабильное напряжение из нестандартного ряда напряжений;-).

Давайте все это рассмотрим на примере. Так как я просто замеряю напряжение на выводах стабилизатора, поэтому конденсаторы не использую. Если бы я питал нагрузку, тогда бы использовал и конденсаторы. Подопытным кроликом у нас является стабилизатор 7805. Подаем на вход этого стабилизатора 9 Вольт от балды:

Следовательно, на выходе будет 5 Вольт, все таки как-никак стабилизатор 7805.

Теперь берем стабилитрон на U стабилизации =2,4 Вольта и вставляем его по этой схеме, можно и без конденсаторов, все-таки делаем просто замеры напряжения.

Опа-на, 7,3 Вольта! 5+2,4 Вольта. Работает! Так как у меня стабилитроны не высокоточные (прецизионные), то и напряжение стабилитрона может чуточку различаться от паспортного (напряжение, заявленное производителем). Ну, я думаю, это не беда. 0,1 Вольт для нас погоды не сделают. Как я уже сказал, таким образом можно подобрать любое значение из ряда вон.

Вариант №3

Есть также другой подобный способ, но здесь используются диоды. Может быть Вам известно, что падение напряжение на прямом переходе кремниевого диода составляет 0,6-0,7 Вольт, а германиевого диода – 0,3-0,4 Вольта ? Именно этим свойством диода и воспользуемся;-).

Итак, схему в студию!

Собираем по схеме данную конструкцию. Нестабилизированное входное постоянное напряжение также и осталось 9 Вольт. Стабилизатор 7805.

Итак, что на выходе?

Почти 5.7 Вольт;-), что и требовалось доказать.

Если два диода соединять последовательно, то на каждом из них будет падать напряжение, следовательно, оно будет суммироваться:

На каждом кремниевом диоде падает по 0,7 Вольт, значит, 0,7+0,7=1,4 Вольта. Также и с германиевыми. Можно соединить и три, и четыре диода, тогда нужно суммировать напряжения на каждом. На практике более трех диодов не используют. Диоды можно ставить даже малой мощности, так как в этом случае ток через них все равно будет мал.

Стабилитрон на 1 5 вольта

Принципиальная схема очень простого стабилизатора напряжения на 1,5В для питания настенных часов от зарядного устройства USB 5V. В последнее время цена универсального зарядного устройства с USB разъемом на выходе сильно снизилась, и доходит до величины менее 1$.

При том что это вполне работоспособный импульсный блок питания с выходным постоянным напряжением 5-5,5V и током 0,5-ІА. Когда возникла задача переделать настенные кварцевые часы на питание от электросети (вместо одного элемента «ААА») сначала была идея сделать блок питания по схеме бестрансформаторного источника с понижающим конденсатором, но, к моему удивлению, цена деталей, плюс штепсельной вилки, оказалась почти вдвое выше дешевого USB-зарядного устройства для сотового телефона.

Принципиальная схема

И так, нужно из 5V с выхода зарядного устройства сделать 1,5V. Проще всего это получается по схеме на рисунке.

Рис. 1. Принципиальная схема стабилизатора напряжения на 1,5В.

Параметрический стабилизатор на транзисторе. Вместо стабилитрона зеленый индикаторный светодиод (прямое напряжение 2,2V). За вычетом потерь на переходах транзистора получаем на выходе нужные 1,5-1,6V.

Как получить нестандартное напряжение, которое не укладывается в диапазон стандартного?

Предисловие

Стандартное напряжение – это такое напряжение, которое очень часто используется в ваших электронных безделушках. Это напряжение в 1,5 Вольта, 3 Вольта, 5 Вольт, 9 Вольт, 12 Вольт, 24 Вольт и тд. Например, в ваш допотопный МР3 плеер вмещалась одна батарейка в 1,5 Вольта. На пульте дистанционного управления ТВ используются уже две батарейки по 1,5 Вольта, включенные последовательно, значит уже 3 Вольта. В USB разъеме самые крайние контакты с потенциалом в 5 Вольт. Наверное, у всех в детстве была Денди? Чтобы питать Денди нужно было подавать на нее напряжение в 9 Вольт. Ну 12 Вольт используется практически во всех автомобилях. 24 Вольта используется уже в основном в промышленности. Также для этого, условно говоря, стандартного ряда “заточены” различные потребители этого напряжения: лампочки, проигрыватели, усилители и тд.

Но, увы, наш мир не идеален. Иногда просто ну очень надо получить напряжение не из стандартного ряда. Например, 9,6 Вольт. Ну ни так ни сяк… Да, здесь нас выручает Блок питания. Но опять же, если использовать готовый блок питания, то наряду с электронной безделушкой придется таскать и его. Как же решить этот вопрос? Итак, я Вам приведу три варианта:

Вариант №1

Сделать в схеме электронной безделушки регулятор напряжения вот по такой схеме (более подробно здесь ):

Вариант №2

На Трехвыводных стабилизаторах напряжения построить стабильный источник нестандартного напряжения. Схемы в студию!

Что мы в результате видим? Видим стабилизатор напряжения и стабилитрон, подключенный к среднему выводу стабилизатора. ХХ – это две последние цифры, написанные на стабилизаторе. Там могут быть цифры 05, 09, 12 , 15, 18, 24. Может уже есть даже больше 24. Не знаю, врать не буду. Эти две последние цифры говорят нам о напряжении, которое будет выдавать стабилизатор по классической схеме включения:

Здесь стабилизатор 7805 выдает нам по такой схеме 5 Вольт на выходе. 7812 будет выдавать 12 Вольт, 7815 – 15 Вольт. Более подробно про стабилизаторы можно прочитать здесь.

U стабилитрона – это напряжение стабилизации на стабилитроне. Если мы возьмем стабилитрон с напряжением стабилизации 3 Вольта и стабилизатор напряжение 7805, то на выходе получим 8 Вольт. 8 Вольт – уже нестандартный ряд напряжения ;-). Получается, что подобрав нужный стабилизатор и нужный стабилитрон, можно с легкостью получить очень стабильное напряжение из нестандартного ряда напряжений ;-).

Давайте все это рассмотрим на примере. Так как я просто замеряю напряжение на выводах стабилизатора, поэтому конденсаторы не использую. Если бы я питал нагрузку, тогда бы использовал и конденсаторы. Подопытным кроликом у нас является стабилизатор 7805. Подаем на вход этого стабилизатора 9 Вольт от балды:

Следовательно, на выходе будет 5 Вольт, все таки как-никак стабилизатор 7805.

Теперь берем стабилитрон на U_{стабилизации} =2,4 Вольта и вставляем его по этой схеме, можно и без конденсаторов, все-таки делаем просто замеры напряжения.

Опа-на, 7,3 Вольта! 5+2,4 Вольта. Работает! Так как у меня стабилитроны не высокоточные (прецизионные), то и напряжение стабилитрона может чуточку различаться от паспортного (напряжение, заявленное производителем). Ну, я думаю, это не беда. 0,1 Вольт для нас погоды не сделают. Как я уже сказал, таким образом можно подобрать любое значение из ряда вон.

Вариант №3

Есть также другой подобный способ, но здесь используются диоды. Может быть Вам известно, что падение напряжение на прямом переходе кремниевого диода составляет 0,6-0,7 Вольт, а германиевого диода – 0,3-0,4 Вольта? Именно этим свойством диода и воспользуемся ;-).

Итак, схему в студию!

Собираем по схеме данную конструкцию. Нестабилизированное входное постоянное напряжение также и осталось 9 Вольт. Стабилизатор 7805.

Итак, что на выходе?

Почти 5.7 Вольт ;-), что и требовалось доказать.

Если два диода соединять последовательно, то на каждом из них будет падать напряжение, следовательно, оно будет суммироваться:

На каждом кремниевом диоде падает по 0,7 Вольт, значит, 0,7+0,7=1,4 Вольта. Также и с германиевыми. Можно соединить и три, и четыре диода, тогда нужно суммировать напряжения на каждом. На практике более трех диодов не используют. Диоды можно ставить даже малой мощности, так как в этом случае ток через них все равно будет мал.

Его назначение, параметры и обозначение на схеме

Много-много лет тому назад такого слова как стабилитрон не существовало вообще. Тем более в бытовой аппаратуре.

Попробуем представить себе громоздкий ламповый приёмник середины двадцатого века. Многие приносили их в жертву собственному любопытству, когда папа с мамой приобретали что-нибудь новое, а «Рекорд» или «Неман» отдавали на растерзание .

Блок питания лампового приёмника был предельно прост: мощный кубик силового трансформатора, который обыкновенно имел всего две вторичных обмотки, диодный мостик или селеновый выпрямитель, два электролитических конденсатора и резистор на два ватта между ними.

Первая обмотка питала накал всех ламп приёмника переменным током и напряжением 6,3V (вольт), а на примитивный выпрямитель приходило порядка 240V для питания анодов ламп. Ни о какой стабилизации напряжения и речи не шло. Исходя из того, что приём радиостанций вёлся на длинных, средних и коротких волнах с очень узкой полосой и ужасным качеством, наличие или отсутствие стабилизации напряжения питания на это качество совершенно не влияло, а приличной автоподстройки частоты на той элементной базе просто быть не могло.

Стабилизаторы в то время применялись только в военных приёмниках и передатчиках, конечно тоже ламповые. Например: СГ1П – стабилизатор газоразрядный, пальчиковый. Так продолжалось до тех пор, пока не появились транзисторы. И тут выяснилось, что схемы, выполненные на транзисторах очень чувствительны к колебаниям питающего напряжения, и обыкновенным простым выпрямителем уже не обойтись. Используя физический принцип, заложенный в газоразрядных приборах, был создан полупроводниковый стабилитрон реже называемый диод Зенера.

Графическое изображение стабилитрона на принципиальных схемах.

Внешний вид стабилитронов. Первый сверху в корпусе для поверхностного монтажа. Второй сверху – в стеклянном корпусе DO-35 и мощностью 0,5 Вт. Третий, – мощностью 1 Вт (DO-41). Естественно, стабилитроны изготавливают в разнообразных корпусах. Иногда в одном корпусе объединяется два элемента.

Принцип работы стабилитрона.

Прежде всего, не следует забывать, что стабилитрон работает только в цепях постоянного тока. Напряжение на него подают в обратной полярности, то есть на анод стабилитрона будет подан минус «-«. При таком включении через него протекает обратный ток (I обр) от выпрямителя. Напряжение с выхода выпрямителя может изменяться, будет изменяться и обратный ток, а напряжение на стабилитроне и на нагрузке останется неизменным, то есть стабильным. На следующем рисунке показана вольт-амперная характеристика стабилитрона.

Стабилитрон работает на обратной ветви ВАХ (Вольт-Амперной Характеристики), как показано на рисунке. К его основным параметрам относятся U ст. (напряжение стабилизации) и I ст. (ток стабилизации). Эти данные указаны в паспорте на конкретный тип стабилитрона. Причём величина максимального и минимального тока учитывается только при расчёте стабилизаторов с прогнозируемым большим изменением напряжения.

Основные параметры стабилитронов.

Для того чтобы подобрать нужный стабилитрон необходимо разбираться в маркировках полупроводниковых приборов. Раньше все типы диодов, включая и стабилитроны, обозначались буквой “Д” и цифрой определяющей, что же это за прибор. Вот пример очень популярного стабилитрона Д814 (А, Б, В, Г). Буква показывала напряжение стабилизации.

V стаб. мин. – 8 вольт.

V стаб. ном. – 9 вольт.

V стаб. макс. – 9,5 вольт.

I стаб. – 3 – 35 мA.

P макс. – 340 мВт.

V стаб. мин. – 4,2 вольта.

V стаб. ном. – 4,7 вольт.

V стаб. макс. – 5,1 вольт.

I стаб. – 3 – 60 мА.

P макс. – 300 мВт.

Рядом паспортные данные современного стабилитрона (2C147A), который использовался в стабилизаторах для питания схем на популярных сериях микросхем К155 и К133 выполненных по ТТЛ технологии и имеющих напряжение питания 5V.

Чтобы разбираться в маркировках и основных параметрах современных отечественных полупроводниковых приборов необходимо немного знать условные обозначения. Они выглядят следующим образом: цифра 1 или буква Г – германий, цифра 2 или буква К – кремний, цифра 3 или буква А – арсенид галлия. Это первый знак. Д – диод, Т – транзистор, С – стабилитрон, Л – светодиод. Это второй знак. Третий знак это группа цифр обозначающих сферу применения прибора. Отсюда: ГТ 313 (1Т 313) – высокочастотный германиевый транзистор, 2С147 – кремниевый стабилитрон с номинальным напряжением стабилизации 4,7 вольта, АЛ307 – арсенид-галлиевый светодиод.

Вот схема простого, но надёжного стабилизатора напряжения.

Между коллектором мощного транзистора и корпусом подается напряжение с выпрямителя и равное 12 – 15 вольт. С эмиттера транзистора мы снимаем 9V стабилизированного напряжения, так как в качестве стабилитрона VD1 мы используем надёжный элемент Д814Б (см. таблицу). Резистор R1 – 1кОм, транзистор КТ819 обеспечивающий ток до 10 ампер.

Транзистор необходимо разместить на радиаторе-теплоотводе. Единственный недостаток данной схемы – это невозможность регулировки выходного напряжения. В более сложных схемах подстроечный резистор, конечно, имеется. Во всех лабораторных и домашних радиолюбительских источниках питания есть возможность регулировки выходного напряжения от 0 и до 20 – 25 вольт.

Интегральные стабилизаторы.

Развитие интегральной микроэлектроники и появление многофункциональных схем средней и большой степени интеграции, конечно, коснулось и проблем связанных со стабилизацией напряжения. Отечественная промышленность напряглась и выпустила на рынок радиоэлектронных компонентов серию К142, которую составляли как раз интегральные стабилизаторы. Полное название изделия было КР142ЕН5А, но так как корпус был маленький и название не убиралось целиком, стали писать КРЕН5А или Б, а в разговоре они назывались просто «кренки».

Сама серия была достаточно большая. В зависимости от буквы варьировалось выходное напряжение. Например, КРЕН3 выдавал от 3 до 30 вольт с возможностью регулировки, а КРЕН15 был пятнадцативольтовым двухполярным источником питания.

Подключение интегральных стабилизаторов серии К142 было крайне простым. Два сглаживающих конденсатора и сам стабилизатор. Взгляните на схему.

Если есть необходимость получить другое стабилизированное напряжение, то поступают следующим образом: допустим, мы используем микросхему КРЕН5А на 5V, а нам нужно другое напряжение. Тогда между вторым выводом и корпусом ставится стабилитрон с таким расчётом, чтобы сложив напряжение стабилизации микросхемы, и стабилитрона мы получили бы нужное напряжение. Если мы добавим стабилитрон КС191 на V = 9,1 + 5V микросхемы, то на выходе мы получим 14.1 вольт.

DC-DC преобразователь 12>3 Вольт | all-he

DC-DC преобразователь 12>3 Вольт, был создан для запитки маломощных плееров с питанием от двух пальчиковых батареек. Поскольку плееры были предназначены для работы в автомобиле, а бортовая сеть автомобиля доставляет 12 Вольт, то каким-то образом нужно было понизить напряжения до номинала 3-4 Вольт.

---

При заведенном двигателе автомобиля, напряжение бортовой сети повышается до 14 Вольт, это тоже нужно принять во внимание.

Недолго думая, решил изготовить самый простой понижающий преобразователь, если представленное устройство вообще можно назвать преобразователем. Конструкция DC-DC преобразователя довольно проста и основана на явлении спада напряжения, которое проходит через кристалл полупроводникового диода. Как известно, проходя через полупроводниковый диод, номинал постоянного напряжения спадает в районе 0,7 Вольт. Поэтому, чтобы получить нужный спад напряжения, были использованы 12 дешевых полупроводниковых диода серии  IN4007. Это обычные выпрямительные диоды с током 1 Ампер и с обратным напряжением порядка 1000 Вольт, желательно использовать именно эти диоды, поскольку они являются самым доступным и дешевым вариантом. Ни в коем случае не стоит использовать диоды с барьером Шоттки, на них спад напряжения слишком мал, следовательно, для наших целей они не подходят.

После диодов желательно поставить конденсатор (электролит 100-470мкФ) для сглаживания пульсаций и помех.

Выходное напряжение нашего «DC-DC преобразователя» составляет 3,3-3,7 Вольт, выходной ток (максимальный) до 1 Ампер. В ходе работы диоды должны чуток перегреваться, но это вполне нормально.

Весь монтаж можно выполнить на обычной макетной плате или же навесным образом, но не стоит забывать, что вибрации могут разрушить места припоев, поэтому в случае использования навесного варианта, диоды желательно приклеить друг к другу с помощью термоклея.

Аналогичным способом можно понизить напряжение бортовой сети автомобиля до 5 Вольт, для зарядки портативной цифровой электроники — планшетных компьютеров, навигаторов, GPS приемников и мобильных телефонов.

Преобразователь напряжения с 3.7 на 220 вольт

С помощью данного преобразователя напряжения можно получить 220 вольт от аккумуляторной батареи, напряжением 3.7 вольт. Схема не сложная и все детали доступы, этим преобразователям можно запитать энергосберегающую или светодиодную лампу. К сожалению более мощные приборы подключить не получится, так как преобразователь маломощный и больших нагрузок не выдержит.

Итак, для сборки преобразователя нам понадобится:

• Трансформатор от старого зарядного устройства для телефона.
• Транзистор 882P или его отечественные аналоги КТ815, КТ817.
• Диод IN5398, аналог КД226 или вообще любой другой рассчитанный на обратный ток до 10 вольт средней или большой мощности.
• Резистор (сопротивление) на 1 кОм.
• Макетная плата.

[ads1]

Еще естественно понадобится паяльник с припоем и флюсом, кусачки, провода и мульти метр (тестер). Можно конечно изготовить и печатную плату, но для схемы из нескольких деталей не стоит тратить время на разработку разводки дорожек их прорисовку и травление фольгированного текстолита или гетинакса. Проверяем трансформатор. Плата старого зарядного устройства.

Аккуратно выпаиваем трансформатор.

Дальше нам надо проверить трансформатор и найти выводы его обмоток. Берем мультиметр, переключаем его в режим омметра. По очереди проверяем все выводы, находим те которые парой «звонятся» и записываем их сопротивления.
1. Первая 0,7 Ом.

2. Вторая 1,3 Ом.

3. Третья 6,2 Ом.

Та обмотка, у которой наибольшее сопротивление была первичной, на нее подавалось 220 В. В нашем устройстве она будет вторичной, то есть выходом. С остальных снималось пониженное напряжение. У нас они будут служить как первичная (та, которая с сопротивлением 0,7 ом) и часть генератора (с сопротивлением 1,3). Результаты замеров у разных трансформаторов могут отличаться, нужно ориентироваться на их соотношение между собой.

Схема устройства

Как видите она простейшая. Для удобства мы пометили сопротивления обмоток. Трансформатор не может преобразовывать постоянный ток. Поэтому на транзисторе и одной из его обмоток собран генератор. Он подает пульсирующее напряжение от входа (батареи) на первичную обмотку, напряжение около 220 вольт снимается с вторичной.

Собираем преобразователь

Берем макетную плату.

Устанавливаем трансформатор на нее. Выбираем резистор в 1 килоом. Вставляем его в отверстия платы, рядом с трансформатором. Загибаем выводы резистора так чтобы соединить их с соответствующими контактами трансформатора. Припаиваем его. Удобно при этом закрепить плату в каком ни будь зажиме, как на фото, чтобы не возникала проблема недостающей «третьей руки». Припаянный резистор. Лишнюю длину вывода обкусываем. Плата с обкусанными выводами резистора. Дальше берем транзистор. Устанавливаем его на плату с другой стороны трансформатора, так как на скриншоте (расположения деталей я подобрал так, чтобы было удобнее их соединять согласно принципиальной схеме). Изгибаем выводы транзистора. Припаиваем их. Установленный транзистор. Берем диод. Устанавливаем его на плату параллельно транзистору. Припаиваем. Наша схема готова.

Припаиваем провода для подключения постоянного напряжения (DC input). И провода для съема пульсирующего высокого напряжения (AC output).

Для удобства провода на 220 вольт берем с «крокодилами».

Наше устройство готово.

Тестируем преобразователь

Для того чтобы подать напряжение выбираем аккумулятор на 3-4 вольта. Хотя можно использовать и любой другой источник питания.

Припаиваем провода входа низкого напряжения к нему, соблюдая полярность. Замеряем напряжение на выходе нашего устройства. Получается 215 вольт.

Внимание. Не желательно прикасаться к деталям при подключенном питании. Это не столь опасно, если у вас нет проблем со здоровьем, особенно с сердцем (хотя две сотни вольт, но ток слабый), но неприятно «пощипать» может.
Завершаем тестирование, подключив люминесцентную энергосберегающую лампу на 220 вольт. Благодаря «крокодилам» это несложно сделать без паяльника. Как видите, лампа горит.

Наше устройство готово.
Совет.Увеличить мощность преобразователя можно установив транзистор на радиатор.
Правда емкости аккумулятора хватит не на долго. Если вы собираетесь постоянно использовать преобразователь, то выберите более емкую батарею и сделайте для него корпус.

Смотрите видео

 

Простой преобразователь с 12 на 220 В своими руками

Сделать своими руками преобразователь 12-220 В для питания приборов мощностью до 1000 Вт и выше можно разными методами. Наиболее доступный вариант – поместить приобретенный блок инвертора в корпус с теплоотводом.

Немного сложнее собрать такой блок из печатной платы и дополнительных компонентов. Для этого нужно уметь паять и пользоваться мультиметром, знать разводки выводов активных элементов или уметь их находить. Также необходимо уметь рассчитывать подходящее сечение провода с учетом силы тока и знать правила добавления в схему электролитических конденсаторов, диодов и других полярных компонентов.

Еще один способ создания инвертора 12-220 В – использовать для этих целей UPS от компьютера. К нему подключается автоаккумулятор. Заряжается он отдельно. И последний, самый сложный метод – выбрать вариант преобразования и схему в соответствии с имеющимися потребностями и деталями, выполнить расчет и собрать ее самостоятельно. Для решения этой задачи элементарных электронных навыков недостаточно. Необходимо еще уметь пользоваться разнообразными приборами для измерений и выполнять расчеты.

Как сделать преобразователь с 12 на 220 В из готового модуля

Корпуса инверторов дополнительно выполняют функции теплоотводов для находящихся в них транзисторных ключей высокой мощности. При самостоятельной сборке преобразователя необходимо найти подходящий радиатор или сделать его самостоятельно. Он должен иметь толщину от 4 мм в области размещения ключей и достаточную площадь, чтобы на 1 кВт отдаваемой мощности каждого из ключей обеспечивалось минимум 50 см² радиатора.

Если требуется обдув от кулера на 12 В 110-130 мА, то дополнительно нужно от 30 см² на 1 кВт каждого ключа. Кроме радиатора понадобятся теплопроводящие прокладки для изоляции, чашечки и шайбы под винты, провода, для модуля с тепловой защитой – термопаста для его крепления.

Как сделать простой преобразователь с 12 на 220 В из UPS

Чтобы сделать из UPS от компьютера инвертор 12-220 В для подключения всевозможных устройств в рамках допустимой мощности, следует заменить имеющиеся провода, идущие к «родной» батарее, длинными проводами с зажимами под клеммы автоаккумулятора. Их сечение подбирается с учетом допустимых значений плотности тока 20–25 А/мм².

UPS обычно содержат свинцово-кислотные батареи. Их разряд контролируется по напряжению, и контроллер ИБП не допустит чрезмерного разряда используемой батареи. Но в штатных батареях UPS находится гелевый электролит, а в авто АКБ – жидкий. Принципы восполнения заряда у них отличаются, поэтому в дополнение к инвертору на UPS необходимо соответствующее зарядное устройство.

Алгоритм создания инвертора 12-220 В

Для создания преобразователя с выходными параметрами 220 В, 50 Гц необходим частотомер. Подойдет простейшая модель – электромеханический резонансный прибор или стрелочный вариант произвольного типа. Он обеспечит контроль частоты, колебания которой в электросети допускаются в диапазоне 48–53 Гц. К отклонениям от нормы частоты напряжения питания наиболее чувствительны электродвигатели переменного тока. В таких ситуациях они нагреваются и отклоняются от номинальных оборотов, что особенно рискованно для кондиционеров и холодильников (риск разгерметизации).

Как правило, питание 220 В, 50 Гц необходимо потребителям небольшой мощности – в пределах 350 Вт. В подобных случаях можно создать преобразователь на базе ИБП от компьютера. Отдаваемая в нагрузку мощность примерно будет составлять 0,7 от номинала мощности ИБП.

Читайте в нашей предыдущей статье о видах АКБ для систем видеоконтроля.

Pololu 5V Повышающий регулятор напряжения U1V11F5

Обзор

Этот повышающий (повышающий) стабилизатор напряжения на 5 В генерирует более высокое выходное напряжение при входном напряжении всего 0,5 В, а также автоматически переключается в режим линейного понижающего регулирования, когда входное напряжение превышает выходное. Благодаря этому он отлично подходит для питания проектов электроники 5 В от 1 до 3 NiMH, NiCd или щелочных элементов или от одного литий-ионного элемента. Кроме того, в отличие от большинства повышающих регуляторов, этот блок предлагает функцию истинного отключения, которая отключает питание нагрузки (с типичными повышающими регуляторами входное напряжение будет проходить напрямую на выход, когда они отключены).

При повышении этот модуль действует как импульсный стабилизатор (также называемый импульсными источниками питания (SMPS) или преобразователями постоянного тока) и имеет типичный КПД от 70% до 90%. Доступный выходной ток является функцией входного напряжения, выходного напряжения и КПД (см. Ниже раздел «Типичный КПД и выходной ток »), но входной ток обычно может достигать 1,2 А. Этот регулятор также доступен с фиксированный 3,3 В или регулируемый выход, и очень похожие регуляторы доступны в гораздо меньшем размере с фиксированным 3.Выход 3 В или фиксированный 5 В.

Термическое отключение регулятора срабатывает при температуре около 140 ° C и помогает предотвратить повреждение от перегрева, но , а не , имеет защиту от обратного напряжения.

Характеристики

• Входное напряжение: от 0,5 В до 5,5 В
• Фиксированный выход 5 В с точностью 4%
• Опция истинного выключения, отключающая питание нагрузки
• Автоматическое линейное понижающее регулирование, когда входное напряжение превышает выходное напряжение
• 1.Переключатель 2 А допускает входные токи до 1,2 А
• Хороший КПД при небольшой нагрузке: типичный ток покоя без нагрузки <1 мА, хотя он может превышать 1 мА для очень низких входных напряжений (типичный ток покоя <100 мкА при SHDN = LOW)
• Встроенная защита от перегрева
• Малый размер: 0,45 ″ × 0,6 ″; × 0,1 ″ (12 × 15 × 3 мм)

Использование регулятора

Подключения

Регулятор наддува имеет четыре соединения: отключение (SHDN), входное напряжение (VIN), заземление (GND) и выходное напряжение (VOUT).

SHDN может быть понижен (обычно ниже 0,4 В), чтобы выключить регулятор и отключить питание нагрузки (в отличие от большинства повышающих регуляторов, входная мощность не проходит на выход, когда плата отключена). Этот вывод внутренне подтягивается к VIN через резистор 100 кОм, поэтому его можно оставить отключенным или подключенным напрямую к VIN, если вам не нужно использовать функцию отключения. Порог отключения является функцией входного напряжения следующим образом:

• Для VIN <0.8 В, напряжение SHDN должно быть ниже 0,1 × VIN для отключения регулятора и выше 0,9 × VIN для его включения.
• Для 0,8 В ≤ VIN ≤ 1,5 В напряжение SHDN должно быть ниже 0,2 × VIN, чтобы отключить регулятор, и выше 0,8 × VIN, чтобы включить его.
• Для VIN> 1,5 В напряжение SHDN должно быть ниже 0,4 В для отключения регулятора и выше 1,2 В для его включения.

Входное напряжение VIN должно быть не менее 0,5 В для включения регулятора. Однако, как только регулятор включен, входное напряжение может упасть до нуля.Выходное напряжение 3 В и 5 В будет поддерживаться на VOUT. В отличие от стандартных повышающих регуляторов, этот регулятор имеет дополнительный режим линейного понижающего регулирования, который позволяет ему преобразовывать входные напряжения от 5,5 В до 5 В для малых и средних нагрузок (например, в наших тестах регулируемая версия этого стабилизатор мог подавать 300 мА при преобразовании входного напряжения 5,5 В в 1,8 В). Когда входное напряжение превышает 5 В, регулятор автоматически переключается в этот режим понижающего регулирования.Входное напряжение не должно превышать 5,5 В. Будьте осторожны с деструктивными выбросами LC, которые могут привести к тому, что входное напряжение превысит 5,5 В (дополнительную информацию см. Ниже).

Четыре соединения помечены на задней стороне печатной платы, и они расположены с шагом 0,1 дюйма по краю платы для совместимости с беспаечными макетными платами, разъемами и другими прототипами, использующими сетку 0,1 дюйма. Вы можете припаять провода непосредственно к плате или припаять либо прямую вилку 4 × 1, либо прямоугольную вилку 4 × 1, которая входит в комплект.

Типичный КПД и выходной ток

Эффективность регулятора напряжения, определяемая как (выходная мощность) / (входная мощность), является важным показателем его производительности, особенно когда речь идет о сроке службы батареи или нагреве. Как показано на графиках ниже, этот импульсный стабилизатор обычно имеет КПД от 70 до 90%.

Максимально достижимый выходной ток приблизительно пропорционален отношению входного напряжения к выходному напряжению.Если входной ток превышает предел тока переключателя (обычно где-то между 1,2 и 1,5 А), выходное напряжение начнет падать. Кроме того, максимальный выходной ток может зависеть от других факторов, включая температуру окружающей среды, воздушный поток и теплоотвод.

LC Скачки напряжения

При подключении напряжения к электронным схемам начальный выброс тока может вызвать разрушительные скачки напряжения, которые намного превышают входное напряжение. В наших тестах с типичными проводами питания (тестовые зажимы ~ 30 дюймов) входное напряжение выше 4.5 В вызывали скачки напряжения, которые потенциально могли повредить регулятор. Вы можете подавить такие выбросы, припаяв электролитический конденсатор емкостью 33 мкФ или больше рядом с регулятором между VIN и GND.

Более подробную информацию о скачках напряжения LC можно найти в нашем примечании по применению «Общие сведения о деструктивных скачках напряжения LC».

Люди часто покупают этот товар вместе с:

Регулируемая схема двойного источника питания 3 В, 5 В, 6 В, 9 В, 12 В, 15 В

Цель данной статьи — подробно описать регулируемую схему двойного лабораторного источника питания, которая имеет регулируемый диапазон от 3 В, 5 В, 6 В, 9 В, 12 В, и 15 В или даже больше при силе выходного тока 1 ампер.

Автор: Dhrubajyoti Biswas

Концепция двойного источника питания

Что касается положительного напряжения, предпочтительно использовать IC LM317 [-3V, -5V, -6V, -9V, -12V, -15V at 1A ] и используйте LM337 в качестве отрицательного напряжения. Напряжение можно дополнительно контролировать с помощью S2 [+ Vout] и S3 [-Vout]. Размер трансформатора установлен на 2А, и, кроме того, ИС позволяет удерживать радиатор.

Однако для этой разработки мы хотели бы разработать двойной положительный источник питания, заземляющий и отрицательный, чтобы поэкспериментировать с ним в разных схемах.

Кроме того, мы можем также поэкспериментировать с микросхемой OP-amp IC — LM741, которая использует напряжение питания +9 вольт и -9 вольт. Даже когда мы используем схемы регулировки тембра или схему предусилителя, они будут использовать напряжение питания +15 вольт и -15 вольт.

Тем не менее, схема, которую мы здесь спроектируем, будет полезна, потому что а) Схема имеет способность обеспечивать положительное напряжение и даже отрицательное напряжение [при 3 В, 5 В, 6 В, 9 В, 12 В, 15 В соответственно, сохраняя выход тока под 1.5 ампер; б)

Схема лучше всего использовать с поворотным переключателем, который даст свободу выбора уровня напряжения. Более того, вам не потребуется вольтметр для измерения выходного напряжения; c) Схема проста, и используемые для нее микросхемы LM317 и LM337 дешевы и могут быть легко приобретены на рынке.

Принципиальная схема

Принцип работы схемы

В этой схеме с двойным регулируемым источником питания IN4001 — диод D3 и D4 действует как двухполупериодный выпрямитель.Затем форма волны фильтруется, чтобы ослабить конденсатор C1 (2, 200 мкФ).

Затем вход LM317T (ICI) регулирует IC в положительном режиме. Кроме того, он также регулирует напряжение 1,2-37 вольт и обеспечивает максимальный выходной ток 1,5 ампер.

Укажите примечание

— Выходное напряжение может измениться из-за изменения значения резистора R2 и дальнейшего изменения R3 на R8. Это достигается с помощью селекторного переключателя S2, и вы можете выбрать сопротивление в соответствии с вашими потребностями, чтобы получить уровень напряжения от 3, 5, 6, 9, 12 и 15 вольт.

— C2 (22 мкФ) измеряется с высоким импедансом и дополнительно сокращается до переходных процессов на выходе ICI-LM317T.

— Конденсатор C3 (0,1 мкФ) используется, когда IC1 устанавливается на расстоянии от C1.

— Конденсатор C5 (22 мкФ) перед усилением и при повышении выходного напряжения действует как сигнал пульсации.

— Конденсатор C9 используется для уменьшения пульсаций на выходе.

— Диоды D5 и D7 (IN4001) в цепи используются для защиты IC1 от разряда C7 и C5, в ситуации, когда вход находится в коротком замыкании.

— Что касается отрицательного режима, он следует тому же принципу, что и положительный режим. Здесь D1, D2 — диоды выпрямителя в модели, в которой выпрямитель работает в двухполупериодном режиме. Микросхема IC2-LM337T регулируется отрицательным постоянным током.

Вышеупомянутый процесс разработки регулируемого двойного источника питания. Однако, если вам нужно, чтобы напряжение было переменным по своей природе (например, 4,5 В, 7,5 В, 13 В и др.), Просто добавьте VR1 в выводы IC1-LM317 и IC2-LM337.

Если вместо потенциометра используется поворотный переключатель, как показано на схеме, убедитесь, что вы используете поворотный переключатель с функцией «замкнуть перед размыканием», которая гарантирует, что во время работы поворотного переключателя выход не будет качаться в максимальный уровень напряжения при кратковременном переходном отключении контактов переключателя.Функция «сделать перед разрывом» специально разработана для предотвращения возникновения таких ситуаций.

Расчет номиналов резисторов:

Значения различных постоянных резисторов можно рассчитать либо с помощью этого программного обеспечения калькулятора, либо по следующей формуле:

VO = VREF (1 + R2 / R1) + (IADJ × R2)

Где R1 = 270 Ом, как показано на диаграмме, R2 = отдельные резисторы, подключенные к поворотному переключателю, а VREF = 1,25

Для большинства приложений IADJ можно просто игнорировать, поскольку его значение будет слишком маленьким.

Другая простая схема двойного источника питания LM317

На приведенной выше схеме показано, как простая, но более универсальная регулируемая схема двойного источника питания может быть построена с помощью всего лишь пары микросхем LM317. Схема будет производить регулируемое двойное питание: 12 В, 5 В и 9 В.

Это означает, что эффективный регулируемый выход двойного источника питания может быть достигнут с помощью легко доступной ИС, такой как LM317, которая очень легко доступна на любом электронном рынке.

В конструкции используется пара идентичных схем переменного регулятора LM317, управляемых через отдельные мостовые выпрямители и входы переменного тока от трансформаторов.

Это позволяет нам объединить + и — двух источников питания для создания двойного источника питания по нашему собственному выбору в соответствии с конкретными требованиями.

Учитывая, что выходное напряжение должно быть возможно регулировать до 3-х диапазонов, применяемый регулятор напряжения представляет собой такой тип, выход которого можно фиксировать с помощью нескольких резисторов, как показано на принципиальной схеме. Выходное напряжение определяется по формуле:

Uout = 1,25 (1 + R2 / R1) + IadjR2, где 1,25 обозначает опорное напряжение ИС, а ladj обозначает ток, проходящий через вывод ADJ (ust). устройство в сторону земли.

Микросхема LM317 имеет внутренние отсеки, которые постоянно анализируют часть выходного напряжения, зафиксированную резистивным делителем R1 / R2, с опорным напряжением. В случае, если требуется, чтобы Uout было больше; выход компаратора переключается на высокий уровень, что заставляет внутренние транзисторы проводить более жесткую работу.

Это действие уменьшает сопротивление коллектор-эмиттер, вызывая повышение Uout. Такая установка гарантирует практически постоянный Uout. Практически значение Iadj находится между 50 мкА и 100 мкА.Из-за этого более низкого значения коэффициент Iadj R2 обычно можно исключить из формулы. Следовательно, уточненная формула

Uout = 1,25 [1+ (1270 + 1280) 280] = 12,19 В.

Прецизионный источник питания с двумя напряжениями

Эта схема имеет преимущество перед стандартным двухрезисторным делителем напряжения, в котором соотношение напряжений V: V не зависит от тока, протекающего от него. Соотношение сопротивлений R: R1 определяет соотношение напряжений.

OP-AMP определяет любое изменение этого отношения через R _f и быстро выполняет коррекцию.Фактические используемые напряжения будут ограничены верхним и нижним рабочими напряжениями OP AMP. Показанная схема была разработана для подачи двойного питания +15 В, -15 В специально для операционных усилителей.

Сбалансированный источник питания с использованием LM324

Этот сбалансированный источник питания с оптимизированной структурой использует 4 операционных усилителя от одной микросхемы LM324. Они используются для стабилизации выходного напряжения, а также для управления выходным током. Цепь ограничителя тока определена на 60 мА и состоит из наименьшего количества частей.

Следует принять во внимание, что в определенных ситуациях может показаться, что (входное) напряжение питания всего ± 16 В на самом деле очень мало. Однако максимальное выходное напряжение определяется спецификациями используемой ИС. Повышать входное напряжение питания далеко небезопасно; любое повышение напряжения может привести к выходу из строя ИС, в зависимости от характеристик, допускающих максимальное входное напряжение.

Стабилитрон 5,6 В используется для фиксации опорного напряжения.Значение стабилитрона на самом деле не критично; если он маленький, выходное напряжение будет немного ниже.

P1 работает как потенциометр для регулировки напряжения одновременно для управления источниками питания +15 и -15. Используя P1, опорное напряжение прерывается и подается на входной вывод + (верхнего) операционного усилителя.

Этот конкретный операционный усилитель управляет положительным выходным напряжением, управляя базовым током последовательного регулирующего транзистора (BC140). На стабилизацию выходного напряжения влияет цепь отрицательной обратной связи через цепь делителя напряжения, состоящую из резисторов 22 кОм и 10 кОм.

Регулирование отрицательного напряжения обычно является относительно более сложным. Вывод + входа нижнего операционного усилителя соединен с нулевым напряжением «0» с помощью резистора 6k8.

Опорное напряжение подается через управляющий потенциометр P1 вместе с различными другими частями с входной распиновкой -. Отрицательное выходное напряжение хорошо сбалансировано по отношению к положительному опорному напряжению с помощью схемы делителя напряжения, созданной через резисторы 33 кОм и 10 кОм (которые соединены мостом через схему подстройки).

Контроллер предустановки подстройки P2 устраняет влияние небольших допусков в элементах схемы, а P2 можно настроить, чтобы сбалансировать положительное и отрицательное выходное напряжение. Безопасность от перегрузки по току достигается за счет пары оставшихся операционных усилителей в микросхеме.

В случае, если разность напряжений на одном из резисторов 10 Ом становится больше 0,6 В, опорное напряжение упадет до нуля, и, как следствие, выходные напряжения также уменьшатся вместе с ним. Одновременно загораются светодиоды, показывая, что функция защиты цепи работает.

Еще одна простая схема двойного источника питания от 3 В до + 15 В, -15 В

На следующем рисунке показана еще одна простая схема с двумя источниками питания, которую можно настроить для получения любого двойного напряжения от 3 В до 15 В. THe

Путем соответствующего изменения номиналов резисторов R2 и R4 можно будет изменить выходной сигнал в любом месте между двумя источниками питания 3 В, 4,5 В, 6 В, 9 В, 12 В, 15 В.

Для фиксированного двойного источника питания можно использовать следующую конфигурацию. Здесь мы видим, что для положительного источника питания используется IC 7812, а для отрицательного источника — IC 7912:

Схема двойного источника питания с использованием IC 7815 и IC 7915

Питание ваших электронных проектов | Мастерская DroneBot

Введение

Если вы хоть немного работали с Arduinos и другими электронными устройствами, вы, вероятно, придумали способ их включения на своем рабочем месте.Блоки питания USB и настольные блоки питания отлично справятся с этой задачей. С помощью Arduino вы можете просто подключить устройство к USB-порту компьютера. Получить электричество еще никогда не было так просто!

Но после того, как вы закончите свой дизайн, вам часто захочется создать более постоянную версию своего проекта, и для этого вам нужно будет подумать, как обеспечить ему мощность.

Электронным устройствам, таким как Arduino, для работы требуется напряжение «логического уровня». Эти напряжения «логического уровня» бывают двух видов — традиционные 5 В постоянного тока, также известные как напряжение «уровня TTL», и энергосберегающие 3.Источник постоянного тока 3 В, который используется во многих маломощных устройствах. В обоих случаях необходимо достаточно точно регулировать напряжения, чтобы не повредить компоненты.

Блок питания USB может быть простым решением во многих случаях. Он обеспечивает регулируемое питание 5 В постоянного тока, которое подходит для большинства электронных устройств, а его полностью закрытая конструкция защищает вас от любой опасности поражения электрическим током.

Но что, если вы хотите питать свое устройство от батареек? Получение точных и последовательных 5 или 3.3 вольта от батареи — это проблема, тем более что батарея разряжается.

Сегодня мы рассмотрим несколько недорогих вариантов обеспечения регулируемой мощности для ваших электронных устройств.

Требования к общему напряжению

Существует несколько стандартных уровней напряжения, которые могут потребоваться для вашей конструкции, для некоторых конструкций потребуется более одного из них. Вот некоторые из них:

• 3,3 В постоянного тока — это обычное напряжение, используемое в маломощных цифровых устройствах.
• 5 В постоянного тока — это стандартное напряжение ТТЛ (транзисторной транзисторной логики), используемое цифровыми устройствами.
• 6 В постоянного тока — Часто используется для двигателей постоянного тока и серводвигателей.
• 12 В постоянного тока — Также используется с двигателями постоянного тока, а также со многими шаговыми двигателями.
• 48 Volts DC — Используется в профессиональном аудиооборудовании как «фантомное питание» для микрофонов.

Все вышеперечисленные уровни напряжения положительны относительно земли. Некоторые старые конструкции также требовали отрицательного напряжения, например, -12 В постоянного тока использовалось в последовательном соединении RS-232, которое раньше было стандартом для всех компьютеров и модемов.Для аудиоусилителей часто требуются как положительные, так и отрицательные источники питания.

Регулировка напряжения

Напряжение логического уровня требует очень точного регулирования. Например, для правильной работы логики TTL напряжение питания должно быть от 4,75 до 5,25 вольт, любое меньшее значение приведет к прекращению правильной работы логических компонентов, а любое большее может буквально их разрушить.

Некоторые требования к напряжению питания менее строгие. Мощность, подаваемую на двигатели, светодиоды и другие дисплеи и электромеханические компоненты, не нужно регулировать так же строго, как для логических напряжений питания.Эти источники питания часто не регулируются, чтобы сэкономить на окончательной конструкции.

Регулировка напряжения для устройств с сетевым питанием не так уж и сложна, так как входное напряжение схемы регулятора довольно постоянное. Однако конструкции с батарейным питанием представляют собой гораздо более сложную задачу, поскольку уровни напряжения батареи будут колебаться по мере разряда батареи.

Устройства, которые могут питаться как от сетевого напряжения, так и от аккумуляторов, часто имеют дополнительную схему для зарядки аккумуляторов, когда устройство работает от сети.В зависимости от технологии батареи, используемой в конструкции, она может варьироваться от простой до очень сложной схемы зарядки.

Текущие требования

Уровень напряжения источника питания — не единственная спецификация, которую необходимо учитывать при разработке источника питания для вашего проекта. Не менее важно определить текущие требования проекта.

В отличие от требований к напряжению, потребляемый в проекте ток не всегда является статическим значением. Двигатели, светодиодные и другие дисплеи, динамики и другие преобразователи могут вызывать колебания потребляемого тока, и вам необходимо спроектировать источник питания с учетом «наихудшего случая», когда каждый двигатель, индикатор и звуковой сигнализатор работают на полную мощность.

И снова современные требования могут стать проблемой при проектировании с батарейным питанием. Когда батарея разряжается, ее текущие возможности уменьшаются, попытка превысить эти текущие возможности может привести к быстрой разрядке батареи.

КПД

Еще одним важным аспектом конструкции регулятора напряжения является эффективность. Сам регулятор или преобразователь напряжения потребляет электричество, которое в противном случае могло бы быть использовано для питания вашего проекта.

Эффективность идет рука об руку с производством тепла, неэффективная конструкция регулятора будет рассеивать его избыточную энергию в виде тепла.Если вы намеренно не пытаетесь нагреть свою схему, это нехорошо! Тепло — один из величайших врагов электронных компонентов, и если ваш регулятор выделяет много тепла, вам придется потренировать вентиляцию и, возможно, отвести тепло в вашу конструкцию.

Ни одна конструкция не обеспечивает 100% -ную эффективность, поэтому следует ожидать некоторого тепловыделения. Переоценив компоненты вашего дизайна, вы можете свести это к минимуму.

Основы питания

Функция источника питания, конечно же, заключается в том, чтобы подавать питание с правильными уровнями напряжения и тока, соответствующими требованиям вашего проекта.Энергия для работы источника питания может поступать из ряда источников — батарей, солнечных элементов, переменного тока и других.

Напряжение, которое нам нужно для наших маленьких электронных устройств, обычно составляет постоянный или постоянный ток. Батареи также вырабатывают постоянный ток, но линейные напряжения — это переменный или переменный ток. Таким образом, помимо обеспечения правильного напряжения (ей), источник питания переменного тока также должен преобразовывать входной переменный ток в выход постоянного тока.

переменного тока постоянного тока

Если приведенный выше подзаголовок наводит на мысль об австралийских рокерах в коротких штанах, значит, вы читаете не ту статью!

Электроэнергия, которая подается в ваш дом, всегда переменного тока.Переменный ток может передаваться на очень большие расстояния и повышаться и понижаться с помощью трансформаторов.

Частота переменного тока зависит от вашего местоположения. В Северной Америке мы используем 60 Гц, тогда как Европа, Австралия, Новая Зеландия и многие страны Азии и Африки используют 50 Гц. Уровни напряжения также разные: в домах в Северной Америке линейное напряжение составляет около 110–120 вольт переменного тока, в то время как в других местах в мире используется более высокое напряжение переменного тока 220–240 вольт.

Если вы собираете или покупаете блок питания для устройства, которое планируете коммерчески экспортировать, вам необходимо учитывать различные сетевые напряжения и частоты по всему миру.Также существуют разные стандарты для типов разъемов или вилок, используемых в разных странах.

Поскольку нашим электронным устройствам требуется постоянный ток при гораздо более низком напряжении, вам необходимо сделать две вещи, прежде чем вы сможете использовать питание от сетевой розетки:

• Уменьшите напряжение до более низкого уровня.
• Преобразуйте его из переменного тока в постоянный.

Интересно, что вышесказанное можно делать в любом порядке.

В обычном линейном источнике питания переменное напряжение сначала пропускается через трансформатор, который его существенно снижает, а затем преобразуется в постоянное.

В современном импульсном источнике питания (например, в вашем настольном компьютере) переменное напряжение напрямую преобразуется в высоковольтное постоянное, и оно используется для управления высокочастотным генератором. Высокочастотный переменный ток, создаваемый этим генератором, затем пропускается через небольшой трансформатор, а выходное низкое напряжение преобразуется в постоянный ток.

В любом случае в какой-то момент нам нужно преобразовать переменный ток в постоянный. На самом деле это довольно просто.

Выпрямители и мосты

Термин «выпрямитель» восходит к временам электронных ламп, это просто еще одно название сильноточного диода.Диод, как я уверен, вы уже знаете, — это базовый электронный компонент, который позволяет току проходить только в одном направлении.

Если вы вставите выпрямитель или диод последовательно с источником переменного напряжения, вы предотвратите прохождение как положительной, так и отрицательной части сигнала переменного тока, в зависимости от того, в каком направлении вы сориентируете диод.

Это этап создания постоянного напряжения из переменного тока, но результирующий выходной сигнал не совсем гладкий, как показано ниже.

На выходе можно использовать электролитический конденсатор, чтобы попытаться сгладить напряжение и создать достаточно стабильное напряжение постоянного тока.Это простой способ преобразования переменного тока в постоянный с несколькими недостатками.

• Выходное напряжение будет уменьшено. Это будет входное напряжение переменного тока, умноженное на 0,7072.
• По сути, вы «тратите» половину каждого цикла переменного тока, так что это не очень эффективно.

Лучше использовать четыре диода для создания так называемого «мостового выпрямителя». Вы можете увидеть результаты на следующей диаграмме. Мы снова будем использовать электролитический конденсатор, чтобы сгладить результирующее напряжение постоянного тока.

Этот метод имеет несколько преимуществ перед методом с одним диодом:

• Выходное напряжение больше. Это будет входное напряжение переменного тока, умноженное на 1,414.
• Вы используете как положительную, так и отрицательную части цикла переменного тока, что намного эффективнее.

Вы можете построить эту схему с четырьмя отдельными диодами или купить мостовой выпрямитель с предварительно смонтированной проводкой.

Между прочим, указанные мной ранее выходные напряжения не совсем точны, вам также необходимо учитывать падение напряжения на диоде (диодах).Обычно это около 0,7 вольт.

Эти схемы преобразуют переменное напряжение в постоянное, однако они не делают ничего для регулирования напряжения. Если напряжение переменного тока должно возрасти или упасть, соответствующее выходное напряжение постоянного тока изменится на ту же величину.

Регуляторы и преобразователи

Независимо от того, получено ли ваше постоянное напряжение переменного тока или от батареи, скорее всего, это напряжение не будет подходящим для вашего приложения. Вам нужно будет изменить напряжение до желаемого уровня (т.е.е. 5 вольт), и вам необходимо убедиться, что он остается на этом уровне, даже если входное напряжение изменяется.

Мы можем сделать это несколькими способами, используя либо регуляторы, либо преобразователи.

Линейные регуляторы напряжения

Линейный регулятор напряжения принимает входное напряжение постоянного тока и выдает стабилизированный выход при более низком напряжении.

Отличный пример используемого стабилизатора напряжения — на плате Arduino Uno. Arduino Uno имеет 5-вольтовый линейный стабилизатор напряжения на печатной плате, что позволяет использовать его коаксиальный разъем питания для подключения источника питания от 8 до 20 вольт постоянного тока.Регулятор снижает его до уровня 5 В постоянного тока, который использует Arduino.

Линейные регуляторы напряжения доступны с середины 1970-х годов и по сей день являются ценными компонентами. Они очень просты в использовании и доступны с различными номинальными токами. Обычно они имеют тот же форм-фактор, что и транзисторы и силовые транзисторы.

Для линейных регуляторов напряжения обычно требуется входное напряжение, по крайней мере, на 2,2 В выше, чем желаемое выходное напряжение.Хотя они, как правило, могут выдерживать широкий диапазон входных напряжений, вам необходимо знать, что чем выше входное напряжение, тем больше энергии потребуется регулятору для рассеивания в виде тепла.

Линейные регуляторы напряжения недороги и идеально подходят для устройств с питанием от сети. Они также используются в звуковом оборудовании, поскольку не создают электрических помех, которые создают преобразователи напряжения. Хотя вы, безусловно, можете использовать их с конструкциями с батарейным питанием, они, как правило, не лучший выбор для этого приложения, поскольку в конечном итоге вы потратите много энергии в виде тепла.Однако это не всегда так, поскольку сейчас существует новое поколение регуляторов с низким падением напряжения, мы рассмотрим некоторые из них чуть позже.

Лучшим способом регулирования напряжения в устройствах с батарейным питанием является использование преобразователя напряжения.

Преобразователи напряжения

На самом деле существует три типа преобразователей напряжения, которые вы можете использовать в своих проектах:

• Понижающие преобразователи
• Повышающие преобразователи
• Преобразователи Buck Boost

Давайте быстро посмотрим, в чем разница между ними.

Понижающий преобразователь

Понижающие преобразователи

работают по так называемой «цепи маховика». Во время работы транзистор включается и выключается, и его выход подается через катушку индуктивности, а затем на конденсатор. Когда транзистор включается и выключается, конденсатор заряжается и разряжает энергию, которая хранится в катушке. Период или частота переключения определяет выходное напряжение.

Понижающий преобразователь, как и линейный регулятор, используется в ситуациях, когда желаемое выходное напряжение ниже входного.

Повышающий преобразователь

Повышающий преобразователь работает аналогично понижающему преобразователю, разница заключается в расположении катушки, диода и конденсатора, которые образуют цепь маховика. Повышающие преобразователи также называют «импульсными источниками питания».

Как следует из названия, выходное напряжение повышающего преобразователя на самом деле выше входного.

Понижающий повышающий преобразователь

Практически лучшее из обоих миров, повышающий преобразователь Buck использует пару транзисторных цепей обратного хода для повышения или понижения входящего напряжения.

Этот тип преобразователя напряжения особенно полезен для устройств с батарейным питанием. Например, возьмем схему, которая требует 5 В и с которой мы хотим использовать аккумулятор на 7,2 В. Когда аккумулятор полностью заряжен, преобразователь действует как понижающий преобразователь, снижая выходное напряжение до 5 вольт. Когда батарея разряжается ниже уровня 5 вольт, схема действует как повышающий преобразователь, повышая выходное напряжение до 5 вольт.

Мы рассмотрим все три типа преобразователей.

Популярные регуляторы и преобразователи

Теперь, когда мы обсудили источники питания, регуляторы и преобразователи, пора применить полученные знания на практике.

Я собрал несколько примеров этих устройств, чтобы показать вам. Все это простые и недорогие методы обеспечения напряжением вашего проекта.

Линейный регулятор

— серии 78XX и 79XX

Наш первый линейный регулятор — это компонент, который существует уже более 40 лет.На самом деле это семейство компонентов, члены которого имеют разное выходное напряжение и ток.

Стабилизаторы напряжения 78XX — это 3-контактные устройства, доступные в различных корпусах, от больших корпусов силовых транзисторов (T220) до миниатюрных устройств для поверхностного монтажа. Это регуляторы положительного напряжения, наиболее распространенный тип. Серии 79XX являются эквивалентными регуляторами отрицательного напряжения.

Система нумерации этих компонентов довольно проста, XX в номере детали обозначает выходное напряжение.Так, например, 7805 — положительный регулятор на 5 вольт, 7812 — положительный регулятор на 12 вольт, а 7915 — отрицательный регулятор на 15 вольт. И положительная, и отрицательная серии доступны с несколькими общими напряжениями.

Эти регуляторы напряжения довольно просты в использовании. Помимо самого регулятора, единственные дополнительные компоненты, которые вам потребуются, — это пара электролитических конденсаторов на входе и выходе. Значения не являются критическими, обычно на входе можно использовать конденсатор 2,2 мкФ или больше, а на выходе — 100 мкФ или больше.
Обратите внимание, что хотя вы используете как положительный, так и отрицательный стабилизаторы одинаково, распиновка различается:

Регуляторы 78XX (положительные) имеют следующую распиновку:

1. ВХОД
2. ССЫЛКА (ЗЕМЛЯ)
3. ВЫХОД

Регуляторы 79XX (отрицательные) имеют следующую распиновку:

1. ССЫЛКА (ЗЕМЛЯ)
2. ВХОД
3. ВЫХОД

В версии с корпусом TO-220 этих регуляторов напряжения следует отметить то, что корпус электрически соединен с центральным контактом (контакт 2).В серии 78XX это означает, что корпус заземлен, но обратите внимание, что в серии 79XX (отрицательный регулятор) контакт 2 является входом, а не заземлением. Это означает, что вам нужно проявлять осторожность при подключении радиатора к устройству, что вам нужно будет сделать, если вы планируете потреблять большой ток. При необходимости вы можете использовать слюдяной изолятор на радиаторе, чтобы он не контактировал с контактом 2.

Несмотря на свой возраст, эти регуляторы все еще широко используются сегодня и подходят для схем с питанием от сети.Однако они не так эффективны, как современные регуляторы, поэтому для устройств с батарейным питанием вам стоит взглянуть на другие представленные здесь решения.

Линейный регулятор

— регулируемый регулятор LM317

LM317 — положительный линейный стабилизатор напряжения с регулируемым выходом. Это также классический электронный компонент, и его регулируемый выход делает его очень полезным в ситуациях, когда вам нужно «нестандартное» напряжение. Он также был популярен среди любителей для использования в простых регулируемых источниках питания для верстаков.

Как и серия 78XX или регуляторы, LM317 представляет собой трехконтактное устройство. Однако проводка немного отличается, как показано здесь.

Главное, на что следует обратить внимание при подключении LM317, — это два резистора, которые обеспечивают опорное напряжение для регулятора, это опорное напряжение определяет выходное напряжение. Вы можете рассчитать эти значения резисторов следующим образом:

Рекомендуемое значение для R1 составляет 240 Ом, но на самом деле это может быть любое значение от 100 до 1000 Ом.

Конечно, вы также можете заменить два резистора потенциометром, чтобы получить переменный линейный регулятор напряжения. Вы, вероятно, захотите подключить резистор 100 Ом последовательно с потенциометром, чтобы быть уверенным, что R1 никогда не опускается до нуля.

Как и регуляторы серии 78XX, LM317 все еще используется сегодня, но, опять же, теперь доступны более эффективные регуляторы. Тем не менее, это был бы хороший выбор для источника питания с питанием от сети, которому требуется нестандартное напряжение.

Линейный стабилизатор — Линейный понижающий стабилизатор с 12 В на 3,3 В PSM-165

PSM-165 — это небольшая коммутационная плата, содержащая стабилизатор на 3,3 В. Эта крошечная плата будет принимать входное напряжение от 4,5 до 12 вольт и преобразовывать его в 3,3 вольта для маломощной логической схемы.

Чип, используемый в PSM-165, тот же, что и на большинстве плат Arduino Uno, для обеспечения выхода 3,3 В. Он имеет максимальный ток 800 мА.

Плата интересна тем, что имеет несколько соединений для ввода и вывода, что обеспечивает большую гибкость при разработке печатной платы, которая использует этот модуль в качестве «дочерней платы».

Как видите, подключить этот модуль очень просто, никаких внешних компонентов не требуется.

Линейный регулятор

— Модуль линейного регулятора 5 В AMS1117-5

Трехконтактные стабилизаторы напряжения серии AMS1117 во многом работают так же, как серия 78XX. Они доступны для нескольких различных напряжений и совместимы по выводам с серией 78XX.

Это более современные устройства, чем серия 78XX, и они отличаются меньшим падением напряжения, что делает их полезными как для источников питания с питанием от сети, так и с питанием от батарей.

AMS1117-5 — регулятор на 5 В. Он доступен отдельно или на популярной коммутационной доске. Коммутационная плата позволяет очень просто включить ее в ваш проект.

Как и в случае с PSM-165, подключение модуля AMS1117-5 очень просто. На коммутационной плате установлены фильтрующие конденсаторы, поэтому внешние компоненты не требуются. Просто подключите входное напряжение и возьмите выходную мощность — это так просто!

Линейный регулятор

— L4931CZ33-AP 3.3 В регулятор с очень низким падением напряжения

Последний линейный стабилизатор напряжения, который мы рассмотрим сегодня, — это L4931CZ33-AP.Как и в случае с PSM-165, этот регулятор обеспечивает 3,3 В для питания маломощных логических схем.

Этот регулятор имеет чрезвычайно низкое падение напряжения, точнее всего 0,4 вольт. Это делает его идеальным регулятором для использования в слаботочных устройствах с батарейным питанием. Он также чрезвычайно крошечный, доступен в корпусе транзистора TO-92, а также в нескольких корпусах для поверхностного монтажа.

L4931CZ33-AP на самом деле является членом семейства стабилизаторов падения напряжения, есть также модели на 3,5, 5 и 12 В с аналогичными характеристиками.Единственный дополнительный компонент, необходимый для использования этого устройства, — это небольшой электролитический конденсатор 2,2 мкФ.

Подключение L4931CZ33-AP очень похоже на подключение серии 78XX. Упомянутый мною 2,2 мкФ конденсатор используется на выходе, вы также можете разместить дополнительный керамический конденсатор на входе.

Понижающий преобразователь

— Понижающий понижающий преобразователь постоянного тока MINI-360

Теперь давайте посмотрим на понижающий преобразователь. MINI-360 — это крошечный, сверхэффективный понижающий преобразователь, который может принимать входное напряжение до 23 вольт и обеспечивать выходной сигнал, который можно регулировать от 1 до 17 вольт.

Устройство находится на очень крошечной коммутационной плате с потенциометром для установки выходного напряжения. При КПД около 95% очень мало энергии теряется в виде тепла, что делает это устройство идеальным выбором для устройств с батарейным питанием.

Как показано на схеме, подключить MINI-360 очень просто, просто подключите входное напряжение, и он готов к работе. Было бы неплохо отрегулировать потенциометр и установить выходной уровень перед подключением к нему какой-либо нагрузки, особенно если вы планируете использовать его для низкого напряжения.

Повышающий преобразователь — PSM-205 Повышающий USB-преобразователь постоянного тока в постоянный, 5 В

Первый повышающий преобразователь, который мы рассмотрим, является уникальным устройством, поскольку в него встроен разъем USB на коммутационной плате. Это очень удобно при сборке блока питания для устройства с питанием от USB.

Этот недорогой модуль повышает напряжение с 0,9 В до 5 В при токе до 600 мА. Очевидно, это идеально подходит для проектов с питанием от батареек, теперь один элемент AA или AAA может использоваться для питания ваших логических устройств на 5 вольт.

Опять же, модуль упрощает подключение: вы буквально подключаете источник от 0,9 до 5 вольт ко входу и подключаете устройство с питанием от USB к разъему USB.

Как вы уже догадались, этот повышающий преобразователь часто используется в USB-банках питания.

Повышающий преобразователь

— Повышающий преобразователь постоянного тока MT3608

Еще один крошечный повышающий преобразователь, MT3608, может принимать входное напряжение от 2 вольт и повышать его до 28 вольт. Он включает в себя блокировку пониженного напряжения, тепловое ограничение и защиту от перегрузки по току.

MT3608 упакован на крошечную коммутационную плату с подстроечным резистором для установки уровней напряжения. Несмотря на то, что это устройство может выглядеть крошечным, оно может обеспечивать впечатляющий ток в 2 ампера. MT3608 имеет рейтинг эффективности 93%.

Благодаря наличию всего четырех четко обозначенных контактов MT3608 очень прост в использовании. Поскольку он способен выдавать выходное напряжение до 28 вольт, рекомендуется использовать подстроечный резистор для установки выходного напряжения перед подключением устройства к вашей цепи.

Понижающий повышающий преобразователь — повышающий / понижающий регулятор S9V11F5

Теперь мы переходим к устройству, которое мне больше всего нравится в устройствах с батарейным питанием — Step Up / Step Down регулятору S9V11F5.

Сделано Pololu, это маленькое чудо может вырабатывать 5 вольт при входном напряжении от 2 до 16 вольт. Следует отметить, что для запуска преобразователя напряжение должно составлять не менее 3 вольт, но как только он заработает, входное напряжение может упасть до 2 вольт, прежде чем он перестанет работать.

Эта плата очень мала и имеет всего три разъема. Он снабжен как прямыми, так и прямоугольными штекерами, что позволяет использовать его в том же месте, что и традиционный трехконтактный линейный регулятор.

S9V11F5 является членом семейства коммутационных плат, некоторые из которых имеют фиксированное выходное напряжение, а некоторые — переменное.

Для работы S9V11F5 не требуются внешние конденсаторы или другие компоненты. Его сверхмалый размер и относительно высокий выходной ток делают его идеальным для многих конструкций.

Однако следует помнить, что S9V11F5 может сильно нагреваться, особенно при использовании на полную мощность. Помните об этом, кладя печатную плату и не касаясь преобразователя во время его использования, вы можете обжечься!

Блок питания макетной платы

Прежде чем мы закончим, я хочу упомянуть еще об одном способе активизации ваших проектов.

Блок питания макетной платы — это распространенный компонент, который, как вы уже догадались, предназначен для питания беспаечных макетов. Эти недорогие устройства имеют два встроенных линейных регулятора, обеспечивающих стабильное напряжение 5 и / или 3,3 вольт при входном напряжении 9–15 вольт постоянного тока. Они предназначены для вставки в шины питания стандартной макетной платы без пайки. Устройство также имеет коаксиальный вход питания 2,1 мм, светодиодные индикаторы питания, выход питания USB и переключатель включения / выключения.

Хотя эти устройства, очевидно, предназначены для использования на рабочем месте с беспаечными макетами, они также могут служить прекрасным источником питания для постоянного проекта.Они используют линейные регуляторы, они, вероятно, больше подходят для схем с питанием от сети, хотя они могут питаться от 9-вольтовой батареи.

Я бы порекомендовал иметь несколько таких на вашей мастерской, хотя бы для экспериментов.

В заключение

Обеспечение хорошего источника питания является важной частью проектирования электронных устройств. Как вы видели, существует множество методов, которые можно использовать для обеспечения источника энергии для ваших электронных проектов.

Если вы собираетесь использовать питание от сети (переменного тока) для обеспечения электроэнергией вашего устройства, вам необходимо принять надлежащие меры предосторожности, чтобы предотвратить вероятность поражения электрическим током.Лучший способ сделать это — использовать имеющийся в продаже адаптер переменного тока или «настенную бородавку», чтобы обеспечить безопасный источник постоянного тока, который затем при необходимости можно регулировать одним из описанных выше методов. Использование коммерческого адаптера, сертифицированного для использования в вашей стране (например, одобрения UL, CAS и т. Д.), Также будет соответствовать требованиям страхования, что является очень важным фактором, особенно если вы собираетесь серийно производить свою конструкцию.

Для конструкций с батарейным питанием использование эффективного преобразователя напряжения может продлить время работы вашего проекта, выжимая из ваших батарей до последней капли энергии до того, как потребуется подзарядка или замена.

Независимо от ваших требований, вы обязательно найдете преобразователь или регулятор, соответствующий вашим потребностям.

А теперь давайте включим!

Связанные

Краткое описание

Название статьи

Энергия ваших электронных проектов — регуляторы и преобразователи напряжения

Описание

Научитесь обеспечивать стабильный источник электроэнергии для ваших электронных проектов. В этой статье мы обсудим подключение нескольких популярных регуляторов и преобразователей напряжения.

Автор

Мастерская DroneBot

Имя издателя

Мастерская DroneBot

Логотип издателя

Как сделать свой собственный выходной блок питания 5 В за 10 мин.

Для работы электронных устройств на 5 В нам нужен постоянный выходной источник 5 В, чтобы использовать устройство без каких-либо повреждений, поэтому этот контент решает проблему повреждения, максимальное количество устройств работает на 5 вольтах мы можем использовать этот CKT на всех устройствах, работающих на 5 вольт.

Шаг 1 — Необходимые вещи

• Батарея 9 В
• Доска для хлеба
• 7805 IC
• Светодиод 3 мм
• Резистор [1 кОм]
• Контакт Micro USB
• Значение конденсатора 104 [. разъем аккумулятора
• Дополнительные инструменты [Инструмент для снятия изоляции, резак]

См. также: Узнайте, как повысить интеллектуальность светодиода за 30 минут

Как сделать собственный блок питания с выходом 5 В

Шаг 2 — Схема и соединения компонентов.

Рисунок 1. 1

DC — 9-вольтовая батарея создает разность потенциалов между электронами, в результате чего цепь начинает течь.

Переключатель — Для включения и выключения цепи.

7805 — ИС регулятора напряжения, обеспечивающая регулируемое выходное напряжение 5 вольт, с входным напряжением 9 вольт и выше.

Фильтр — Для уменьшения колебаний в цепи подключен керамический конденсатор.

Индикация мощности — светодиод 3 мм используется для индикатора питания, которому нужно только 2.Максимум 5 вольт, мы подключаем резистор 1 кОм, чтобы уменьшить напряжение на светодиоде.

Выходная нагрузка — С помощью этой схемы мы можем получить устройство с питанием от 5 вольт.

Шаг 3 — Реализация на макетной плате

• поместите все компоненты на макетную плату, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 1. 2

• один вывод переключателя подключается к контакту 1 ^st микросхемы регулятора, подключите контакт 2 ^nd к заземляющему ряду (синий ряд) и 3 ^rd к положительному ряду макетной платы.
• соединяют верхний КРАСНЫЙ, и нижний КРАСНЫЙ ряды, а также СИНИЙ и СИНИЙ ряды.

Рисунок 1. 3

• положительный вывод светодиода подключен к 3 ^rd из 7805 через резистор 1 кОм , а отрицательный — к отрицательному синему ряду.
• Подключите конденсатор 0,1 мкФ к положительному и отрицательному ряду макетной платы.

• Проверить подключение мультиметром.
• Установить мультиметр в режим счета. [Установить нет на символ диода]
• Проверьте целостность всех соединений.
• Также проверьте короткое замыкание, поместив положительный датчик в отверстие КРАСНОГО ряда, а отрицательный датчик — в отверстие в черном ряду.
• Если мультиметр издает звуковой сигнал, это означает, что в этом случае цепь закорочена, проверьте правильность подключения и не подключайте аккумулятор в этом состоянии.
• Если нет звукового сигнала, это нормально.Мы можем идти вперед.

Рисунок 1. 4

• Подключите красный провод контакта micro USB к КРАСНОМУ ряду, а черный провод контакта micro USB к синему ряду.

Подключение питания —

• Подсоедините положительную красную клемму разъема аккумуляторной батареи к одной клемме переключателя.
• Подключите отрицательную черную клемму разъема аккумулятора к клемме 2 ^и на клемме 7805.
• Выключите выключатель.

Шаг 4 — Тест выходного сигнала цепи

• Установите мультиметр на диапазон 20 В постоянного тока.
• Вставьте положительный датчик в отверстие для подключения положительного разъема micro USB и отверстие для отрицательного разъема micro USB.
• Включите переключатель и наблюдайте за напряжением.
• Если мультиметр показывает значение, отличное от 5 вольт, проверьте соединения, проверьте выходное напряжение источника постоянного тока, оно будет больше 6 вольт. Не подключайте разъем micro USB к мобильному телефону.
• Если мультиметр показывает выходное напряжение 5 вольт, вы можете подключить микро-USB к своему мобильному телефону.

Рисунок 1. 5

Электронный микроконтроллер

Я создал простую схему, используя LM317 для вывода 3,3 В при входном напряжении 5 В или выше. Почему? Потому что ряд модулей для Arduino (или Pinguino) потребляет 3,3 вольт. Это правда, некоторые из Arduinos имеют стабилизатор напряжения 3,3 В (и, следовательно, источник 3,3 В), однако он может не иметь достаточной силы тока. Кроме того, если вы поклонник пингвинов DIY (сделай сам) (как и я), вам понадобится 3.Источник 3V, чтобы сопровождать их, так как у них его нет.

Итак, иметь под рукой источник питания 3,3 В весьма кстати! Вот как выглядит схема:

Я сохраняю прокладки из пеноматериала, которые поставлялись с материнскими платами для ПК, которые я купил, и вырезаю части, чтобы разместить их под схемами, которые я сделал, чтобы защитить от коротких замыканий. Подушечки удерживаются на месте двусторонней липкой лентой.

Вот принципиальная схема Fritzing:

Если вам нужен исходный код Fritzing для приведенной выше диаграммы, загрузите его отсюда.

LM317 — регулируемый линейный регулятор напряжения. Он может принимать входное напряжение от 3 до 40 вольт постоянного тока и выводить фиксированное напряжение от 1,2 до 37 вольт постоянного тока. Выход регулируется резисторами на регулировочном штифте. Вот удобный калькулятор для расчета сопротивления, необходимого для получения желаемого выходного напряжения. Я использую 545 Ом (470 + 75) для вывода желаемого 3,3 В.

Обратите внимание, что у меня есть двухконтактный разъем или разъем питания в качестве источника входного сигнала (справа на рисунках), а на выходе — двухконтактный разъем (слева на рисунках).

Я тестировал эту схему, используя модули ESP8266 и NL6621-Y1, о которых я писал в предыдущих статьях. Эти модули требуют 3,3 В, и оба работают нормально.

Я думал об интеграции этой схемы в платы DIY Pinguino, которые я сделал, и, возможно, сделаю это в следующий раз, когда собираюсь сделать их больше. Однако я думаю, что автономная схема более гибкая в использовании. Например, вы можете подключить кабель USB к RS-232 (вот так):

напрямую к цепи (вход 5 В и GND) и к беспроводному модулю (Tx и Rcv от кабеля, 3.3V и GND от схемы) и даже не нужен Arduino / Pinguino.

Почему 3,3 В, а не 5 В? — Оборудование

Кинер:

Да, если вам нужны надежные недорогие датчики, выбирайте 5 вольт

Нет, это не должно быть правдой. Существует множество недорогих цифровых датчиков, которые работают одинаково, если не лучше, за те же цены или меньше. Например, LM35 VS DS18B20. И то, и другое можно купить менее чем за 1 доллар.

Кинер:

Технология

действительно не изменилась, когда дело дошло до использования датчика с разъемным сердечником lol.

Если вы имеете в виду датчики тока, то я считаю, что это действительно так. Если не ошибаюсь, для этого есть цифровые решения, которые могут быть более точными и дешевыми, чем аналоговые аналоги. И даже эту аналоговую версию нужно было «настроить» на определенное напряжение, будь то 5 или 3,3

Кинер:

Но я понимаю вашу точку зрения: используйте более дорогие датчики или вернитесь на Arduino с экраном GSM.

Значит, вы действительно неправильно поняли мою точку зрения.Используется 3,3 В, потому что это «лучше». Вы можете сделать чипы более эффективными, yadayada, прочтите другие темы о том, почему.
Причина, по которой фотон использует 3,3 В, заключается в том, что на нем есть микросхема, которая использует 3,3 В, имеет смысл, верно?
Учитывая, что 3,3 В — это вполне разумное напряжение для использования, нет причин добавлять к нему возможности 5 В, особенно для этого дурацкого одиночного датчика, у которого может не быть аналога на 3,3 В. Датчики
на 3,3 В не обязательно «дороже», а могут быть даже дешевле из-за более эффективных используемых технологий.И даже если у вас есть только датчики на 5 В, вам не нужно «возвращаться к Arduino». Используйте решатель напряжения или переключатель уровня, и все готово. Сделайте одолжение и проверьте рабочее напряжение Arduino Due для меня;)?

Кинер:

Придется не соглашаться на ардуино не для реальных проектов.

Хотя вы наверняка можете вставить Uno R3 в готовый продукт, они созданы не для этого.3V), но вы поняли (надеюсь)

5 В против 3,3 В для Arduino и Raspberry Pi

Intro

Если вы работаете с электроникой, будь то микроконтроллеры, такие как Arduino Nano, или SBC (одноплатный компьютер), например Raspberry Pi, вы наверняка заметили, что на этих платах указано более одного уровня напряжения. Обычно где-то на этих платах вы увидите 5 вольт и 3,3 вольта (также обозначенные на схемах как 3V3).

Когда я впервые начал работать с ними, я не совсем понимал, почему это важно, и просто решил: «Я просто использую все 5 В и представлю 3.3 В не существует ». Очень скоро я обнаружил, что не могу просто игнорировать 3,3 В. В этом руководстве я постараюсь помочь описать новичкам, почему рабочее напряжение и логические уровни имеют значение, и как вы можете решить, какие из них включить. в вашем проекте.

Уровни мощности и логического напряжения

Входное напряжение и рабочее напряжение (мощность)

Устройство или компонент может иметь номинальное входное напряжение , то есть диапазон напряжений, которые устройство может успешно принимать и использовать для питания всех его компонентов.Иногда это может быть привязано к определенному числу, если нет возможности регулировать напряжение. В других случаях, таких как вывод «VIN» Arduino, это может быть большой диапазон, поскольку есть схема, которая позволяет вводить от 7 до 12 В, поскольку она будет преобразована (понижена) для более низких напряжений для устройства.

Рабочее напряжение относится к фактическому напряжению (или диапазону), при котором компонент ожидает работать. Для микросхемы Atmega328P, используемой в приложении Arduino Nano, это будет 5 В. Это означает, что для того, чтобы работать «по назначению», он должен быть запитан стабильным напряжением 5 В постоянного тока.

Вам может быть интересно, почему минимальное входное напряжение для вывода VIN (7 В) на Arduino nano будет намного выше, чем рабочее напряжение (5 В) на устройстве. Это можно объяснить здесь:

Arduino Nano VIN и схема регулятора 5V

Обратите внимание, что Arduino Nano VIN не подключен напрямую к микросхеме Atmega328P, а подключен к входу микросхемы регулятора LM1117 5V, которую можно увидеть в нижней части платы Arduino Nano.

Если вы посмотрите на страницу 6 таблицы данных LM1117, вы обнаружите, что минимальное напряжение, необходимое для выхода 5 В, составляет 7 В. При входном напряжении 5 В на выходе будет около 3,3 В. В этом случае ваша плата, скорее всего, все равно будет включаться, поскольку Atmega328p может работать в довольно большом диапазоне напряжений, но конкретно для приложения Arduino Nano вы задаетесь своими проблемами. Это (в основном) из-за логических уровней!

Логические уровни (сигнал)

Примечание: здесь мы рассматриваем цифровые сигналы, а не аналоговые сигналы

В отличие от входного и рабочего напряжения, напряжение логического уровня важно не для того, как мы подаем питание на различные компоненты в системе, но для того, как различные компоненты в системе взаимодействуют друг с другом.

Когда я впервые начал делать что-то с Arduinos, у меня не было представления о том, как электроника взаимодействует друг с другом в физическом смысле — я был разработчиком программного обеспечения в течение многих лет, построил множество компьютеров и экспериментировал с электроникой, но, откровенно говоря, не имел идея. Что на самом деле означает, что одно устройство отправляет сигнал другому?

Электроника обменивается данными друг с другом в цифровом виде , устанавливая напряжение на проводе, который соединяет два или более устройства с ВЫСОКИЙ или НИЗКИЙ .Вы можете спросить себя, что делает сигнал ВЫСОКИМ или НИЗКИМ? Это вопрос, на который мы вправе ответить при проектировании схемы. Все компоненты, которым необходимо посылать сигналы друг другу, должны говорить на одном «языке» с точки зрения сигналов логического уровня. Для целей этого руководства мы скажем, что есть два варианта: « 3.3V Language» и « 5V Language». На самом деле эти логические уровни стандартизированы в соответствии с пропорцией напряжения сигнала к напряжению питания.

Примеры двоичных логических уровней

Технологии	НИЗКОЕ напряжение	ВЫСОКОЕ напряжение	Заметки
КМОП	от 0 В до 1/3 В DD	2/3 V DD до V DD	В DD = напряжение питания
TTL	от 0 В до 0,8 В	2 В по V CC	В CC = 5 В ± 10%

Пример: выключатель лампочки логического уровня

Допустим, у вас есть компонент, который предназначен для работы в качестве переключателя для включения и выключения лампочки.Он имеет источник питания 12 В, вход — всегда готов к подаче 12 В и достаточного питания для лампочки. Он также будет иметь вход сигнала , который будет определять, должна ли лампочка питаться от источника 12 В или выключена.

Вот как может выглядеть схема:

Пример переключателя логического уровня

Для наших целей мы решили, что этот переключатель говорит на «языке 5V ». Это означает, что у него есть способ определить (например, крошечный вольтметр внутри компонента), какое напряжение на входе сигнала .Если это LOW , лампочка не получает питания 12 В. Если это HIGH , он получает питание и загорается. На приведенной выше диаграмме вы можете представить, что источник логического напряжения 5 В представляет собой Arduino с цифровым выходом, подключенным к входу SIG переключателя.

Поскольку электронные устройства работают в физическом мире, «язык 5V» сигналов должен иметь некоторый диапазон, чтобы он мог выдерживать небольшие колебания напряжения сигнала. По этой причине мы решили, что этот переключатель лампочки считает, что от 4 до 5 В должно быть ВЫСОКОЕ, а от 1 до 0 В — как НИЗКОЕ.

Если процессор Atmega328p вашего Arduino nano получает чистое, стабильное напряжение 5 В, он сможет точно выводить сигнал 5 В, чтобы каждый раз включать лампочку. Однако, если на вашем Arduino было доступно только 3,3 В, скажем, из-за того, что вы подключили батарею 5 В к выводу VIN, у него может быть проблема с включением и выключением лампочки, или это может вызвать ее случайное мерцание.

Многие устройства имеют более высокий диапазон допусков и могут продолжать работать, даже если сигнал не достигает полного логического напряжения — но это совершенно непредсказуемо при разработке новой схемы, поэтому лучше убедиться, что все ваши компоненты говорить на том же «языке», когда дело касается сигналов логического уровня.

У моего Arduino есть выводы 3,3 В и 5 В, совместим ли он с обоими логическими уровнями?

Распиновка Arduino Nano

Глядя на схему распиновки Arduino Nano, показанную выше, на плате определенно присутствует вывод 3,3 В (на схематических диаграммах обычно обозначается как 3V3). Хотя это правда, Arduino Nano (и большинство плат Arduino, работающих при 5 В) НЕ совместимы с логическими уровнями 3,3 В.

Вывод 3V3 на Arduino — это просто небольшой источник питания 3,3 В, который можно использовать для питания дополнительных компонентов в вашей системе.Встроенная USB-микросхема, которая позволяет Arduino взаимодействовать с USB-портом вашего компьютера, имеет встроенный регулятор напряжения 3,3 В, который имеет вывод 5 В в качестве входа:

Чип Arduino Nano USB со встроенным стабилизатором 3,3 В

Обратите внимание на регулятор ( внутри крошечного USB-чипа) на блок-схеме из таблицы данных FT232R.

Как мы обсуждали ранее, если вы подадите на вывод VIN Arduino Nano напряжение ниже минимального (7 В), проблема, наблюдаемая на выводе 5 В, будет каскадно снижаться до 3.Вывод 3V, который сам по себе будет иметь напряжение ниже 3,3 В.

Если вы подключите 5 В к контакту 5 В напрямую, с контактом 3,3 В не будет проблем, как и ожидалось, поскольку регулятор напряжения внутри микросхемы FT232R получит ожидаемое входное напряжение 5 В, и все будут счастливы.

Вкратце — вывод 3,3 В предназначен для питания внешних компонентов и не означает, что сама Arduino будет просто работать с компонентами 3,3 В — определенно есть способы заставить эту работу, которые мы обсудим позже в этом руководстве!

Какая разница в уровне напряжения?

Итак, до сих пор мы установили, что существуют разные «языки» или логические уровни, которые электронные устройства используют для общения друг с другом, а также различные входные и рабочие напряжения, которые используются для их питания.В чем разница? Больше напряжения лучше для микроконтроллеров? Низкое напряжение лучше для устройств с батарейным питанием? Давайте разберемся!

Энергопотребление

Когда дело доходит до энергопотребления, главное — низкое напряжение — по большей части. В идеальном мире, если бы вы питали устройство с небольшой батареей около 3 вольт, вам, вероятно, будет лучше с логическими уровнями 3,3 В, чем 5 В, поскольку вам, вероятно, не придется тратить драгоценную энергию на повышение напряжения батареи до должного уровня. приведите в действие ваши компоненты.

С другой стороны, если вы делаете маломощное устройство, которому требуется 5 В для питания определенного компонента, такого как двигатель или свет, это может быть хорошим случаем для выбора микроконтроллера с логическим уровнем 5 В. Почему? Если вам абсолютно необходимо 5 В для напряжения питания, а затем вы вставите 3,3 В в свою конструкцию, вам потребуется дополнительный регулятор напряжения для понижения напряжения. Там, где это возможно, хорошо иметь возможность свести к минимуму количество повышающих / понижающих преобразований постоянного тока, чтобы не тратить огромные проценты энергии на неэффективность (не существует такого понятия, как стабилизатор напряжения со 100% -ным КПД).

Имейте в виду, что, хотя существуют методы экономии энергии в коде Arduino или с использованием внешних коммутационных устройств, часто бывает непросто снизить энергопотребление на 20-40%. Удаление ненужного регулятора напряжения из вашей схемы может сделать именно это.

Совместимость с микроконтроллерами и ИС

Помня, что это хобби, и не у всех есть тонны микроконтроллеров и компонентов, вы можете выбрать определенное рабочее напряжение или напряжение логического уровня в зависимости от компонентов, которые у вас есть под рукой. .Это абсолютно нормально — просто помните о компромиссах, и вы всегда можете улучшить их в будущих версиях вашего дизайна.

Компоненты питания

В основном речь идет о полевых МОП-транзисторах. Если вы не знакомы с полевыми МОП-транзисторами, я рекомендую это видео (на YouTube есть еще много хороших).

МОП-транзистор может быть действительно хорошим примером того переключателя, о котором мы говорили ранее на примере с лампочкой. С n-канальным MOSFET положительное напряжение требуется между затвором и истоком, чтобы «включить» MOSFET и позволить току течь между стоком и истоком.

Возможно, вы разрабатываете схему, которая включает n-канальный полевой МОП-транзистор с пороговым напряжением затвор-источник 5 В (разность напряжений, необходимая для включения полевого МОП-транзистора). В этом случае напряжения питания 3,3 В будет недостаточно для полного переключения мощности с использованием этого конкретного МОП-транзистора без каких-либо дополнительных схем. Это подводит нас к последнему размышлению:

Простота

В некоторых случаях вам может быть полезно сохранить схему более простой и с меньшим количеством деталей, даже если она не самая эффективная или производительная.Это тоже нормально.

Смешивание напряжений в одном проекте

При всем вышесказанном, безусловно, вполне возможно смешивать различные напряжения питания и напряжения сигналов в одной и той же системе. Это достигается двумя классами компонентов, соответственно:

преобразователи постоянного тока и регуляторы

повышающий преобразователь 5 В

преобразователи постоянного тока в постоянный принимают напряжение питания и преобразуют его в то, которое выше или ниже исходного. На фотографии выше крошечный повышающий преобразователь 5 В увеличивает напряжение литий-ионной батареи (2.5-4,2 В) до 5 В.

Если бы мы хотели понизить напряжение до более низкого, можно было бы использовать понижающий преобразователь. Это действительно универсальный понижающий преобразователь, который я использую во многих проектах с точки зрения его размера и диапазона ввода / вывода.

Как мы обсуждали ранее, линейные регуляторы, такие как LM1117, также понижают напряжение, но они менее эффективны и рассеивают избыточную энергию в виде тепла, и обычно имеют более низкую максимальную выходную мощность.

Преобразователи логического уровня

Преобразователь двунаправленной логики 3,3–5 В

Мы упоминали ранее, что можно было использовать 3.Компоненты логического уровня 3В с микроконтроллером 5В. Это может быть достигнуто с помощью довольно дешевого и доступного компонента, называемого преобразователем логического уровня, такого как этот 4-канальный двунаправленный преобразователь 5 В в 3,3 В.

В этом маленьком компоненте используются полевые МОП-транзисторы и два разных напряжения питания для «преобразования» сигнала из «языка 5 В» в «язык 3,3 В» и наоборот. На самом деле происходит то, что на стороне 3,3 В логический сигнал 3,3 В включает полевой МОП-транзистор на стороне питания 5 В, чтобы подать напряжение питания 5 В на вывод этого канала.

Важно помнить, что преобразователи логического уровня не повышают или не понижают напряжение . Они просто включают или выключают 2 разных напряжения питания. Это означает, что для использования такого устройства вам все равно потребуется и с напряжением питания 3,3 В и 5 В.

Надеюсь, это руководство было для вас полезным. Сообщите мне в Твиттере, если у вас есть какие-либо комментарии, вопросы или вещи, которые, по вашему мнению, я должен здесь добавить / отредактировать.

.