Основные элементы и принцип действия блоков питания

Главной частью является понижающий трансформатор, причем при отсутствии его с необходимыми параметрами, то вторичная обмотка перематывается вручную и получается необходимое выходное напряжение. Посредством трансформатора происходит уменьшение напряжения сети 220 вольт до 12, идущих дальше к потребителю.

Принципиальной разницы между штатными устройствами и с перемотанной вторичной обмоткой нет, главное – правильно рассчитать сечение провода и количество его витков на обмотке.

Далее ток идет на выпрямитель. Состоит из полупроводников, например, диодов. Диодный мост, в разных схемах, может состоять из одного, двух или четырех диодов. После выпрямителя ток поступает на конденсатор, также в схеме для выдачи стабильного напряжения желательно включение стабилитрона с соответствующими характеристиками.

Трансформатор

Состоит трансформатор из сердечника, изготовленного из ферромагнетика, а также первичной и вторичной обмоток. На первичную обмотку приходит 220 вольт, а со вторичной, в данном случае, снимается 12, идущие на выпрямитель. Сердечники в данном типе блоков питания по большей части изготавливают Ш-образной и U-образной формы.

Расположение обмоток допускается как одна на другой на общей катушке, так и по отдельности. К примеру, у U-образного сердечника пара катушек, на каждую из которых намотано по половине обмоток. Выводы при подсоединении трансформатора подключают последовательно.

Как правильно рассчитать число витков

При перемотке вторичной катушки, нужно знать, какому напряжению соответствует виток. Если перематывать первичную обмотку не планируется, нет нужды рассчитывать ни сечение провода, ни его свойства. Проблема с первичной обмоткой заключается в большом количестве витков тонкой проволоки, из которой он состоит.

Для расчета вторичной обмотки, делают 10 витков и подключают трансформатор в сеть. Измеряют напряжение на выводах, после чего делят его на 10, после чего 12 делится на полученное число.  Результат и будет необходимым количеством витков, причем рекомендуется увеличить его на 10% для компенсации падения напряжения.

Диоды

Выбор диодов определяется силой тока на вторичной обмотке. Для данных целей подойдут кремниевые полупроводники, только не высокочастотные, поскольку те предназначены для выполнения других задач.

Для того чтобы устройство получилось компактным, хорошим решением будет применение диодных сборок из четырех элементов. На два вывода подается питание с трансформатора, с двух других снимают выпрямленный ток.

После диодного моста настоятельно рекомендуется в схеме предусмотреть стабилитрон с подходящими параметрами, поскольку в течение дня далеко не факт, что входное напряжение будет стабильно 220 вольт. Если подать на первичную обмотку большее напряжение, то выходное тоже будет больше чем 12 вольт.

Корпус

Корпус для блока питания очень удобно делать из алюминия. Сперва собирается каркас из уголков, который затем обшивают алюминиевыми пластинками. Плюсов такого решения как минимум два – во-первых, с алюминием легко работать, во-вторых, он очень хорошо проводит тепло, что предохранит блок питания от перегрева.

Если нет желания собирать каркас самостоятельно, можно позаимствовать его от старой микроволновки. Определенные плюсы у такого решения есть – малый вес, эстетичный вид и вместительность.

Печатная плата для блока питания

Изготавливается из фольгированного текстолита, для чего производят обработку металла соляной кислотой либо аккумуляторным электролитом.

Работы проводятся в резиновых перчатках с соблюдением мер предосторожности. Металл промывают содовым раствором и наносят изображение печатной платы. Существуют специальные компьютерные программы для создания таких изображений.

Протравливают плату, опуская ее в раствор хлорного железа, либо смеси медного купороса с солью.

Монтаж элементов

По окончании протравливания, плату ополаскивают, снимают с дорожек защиту и обезжиривают. Очень тонким сверлом сверлятся отверстия в плате под элементы. Затем элементы вставляют в отверстия и подпаивают к дорожкам, после чего дорожки лудят с помощью олова.

Фото самодельного блока питания на 12 вольт

топ-лучших производителей + инструкция как сделать в домашних условиях

Параметры блока питания

Самые главные параметры любого блока питания – это выходное напряжение и ток. Зависят их значения от одного – от используемого провода во вторичной обмотке трансформатора. О том, как провести выбор его, будет рассказано немного ниже. Для себя вы должны заранее решить, для каких целей планируется использовать блок питания 12 Вольт. Если необходимо запитывать маломощную аппаратуру – навигаторы, светодиоды, и прочее, то вполне достаточно на выходе 2-3 Ампер. И то этого будет много.

Но если вы планируете с его помощью осуществлять более серьезные действия – например, заряжать аккумуляторную батарею автомобиля, то потребуется на выходе 6-8 Ампер. Ток зарядки должен быть в десять раз меньше емкости АКБ – это требование обязательно учитывается. Если же возникает необходимость в подключении приборов, напряжение питания которых существенно отличается от 12 Вольт, то разумнее установить регулировку.

Схема блока питания

Схема блока питания в классическом исполнении включает: сетевой трансформатор, диодный мост, конденсаторный фильтр, стабилизатор и светодиод. Последний выполняет роль индикатора и подключается через токоограничивающий резистор.

Поскольку в данной схеме лимитирующим по тока элементов является стабилизатор LM7805 (допустимое значение 1 А), то все остальные компоненты должны быть рассчитаны на ток не менее 1 А. Поэтому и вторичная обмотка трансформатора выбирается на ток от одного ампера. Напряжение ее должно быть не ниже стабилизированного значения. А по хорошему его следует выбирать из таких соображений, что после выпрямления и сглаживания U должно быть на 2 – 3 В выше, чем стабилизированное, т.е. на вход стабилизатора следует подавать на пару вольт больше его выходного значения. Иначе он будет работать некорректно. Например, для LM7805 входное U = 7 – 8 В; для LM7805 → 15 В. Однако следует учитывать, что при слишком завышенном значении U, микросхема будет сильно нагреваться, поскольку «лишнее» напряжение гасится на ее внутреннем сопротивлении.

Диодный мост можно сделать из диодов типа 1N4007, или взять готовый на ток не менее 1 А.

Сглаживающий конденсатор C1 должен иметь большую емкость 100 – 1000 мкФ и U = 16 В.

Конденсаторы C2 и C3 предназначены для сглаживания высокочастотных пульсаций, которые возникают при работе LM7805. Они устанавливаются для большей надежности и носят рекомендательный характер от производителей стабилизаторов подобных типов. Без таких конденсаторов схема также нормально работает, но поскольку они практически ничего не стоят, то лучше их поставить.

Стабилизатор напряжения LM7805, LM7809, LM7812

Вы наверное замечали, что величина напряжения в розетке не равна 220 В, а изменяется в некоторых пределах. Особенно это ощутимо при подключении мощной нагрузки. Если не применять специальных мер, то оно и на выходе блока питания будет изменяться в пропорциональном диапазоне. Однако такие колебания крайне не желательны, а иногда и недопустимы для многих электронных элементов. Поэтому напряжение после конденсаторного фильтра подлежит обязательной стабилизации. В зависимости от параметров питаемого устройства применяются два варианта стабилизации. В первом случае используются стабилитрон, а во втором – интегральный стабилизатор напряжения. Рассмотрим применение последнего.

В радиолюбительской практике широкое применение получили стабилизаторы напряжения серии LM78xx и LM79xx. Две буквы указывают на производителя. Поэтому вместо LM могут быть и другие буквы, например CM. Маркировка состоит из четырех цифр. Первые две – 78 или 79 означают соответственно положительно или отрицательное напряжение. Две последние цифры, в данном случае вместо них два икса: хх, обозначают величину выходного U. Например, если на позиции двух иксов будет 12, то данный стабилизатор выдает 12 В; 08 – 8 В и т.д.

Для примера расшифруем следующие маркировки:

LM7805 → 5 В, положительное напряжение

LM7912 → 12 В, отрицательное U

Интегральные стабилизаторы имеют три вывода: вход, общий и выход; рассчитаны на ток 1А.

Если выходное U значительно превышает входное и при этом потребляется предельный ток 1 А, то стабилизатор сильно нагревается, поэтому его следует устанавливать на радиатор. Конструкция корпуса предусматривает такую возможность.

Если ток нагрузки гораздо ниже предельного, то можно и не устанавливать радиатор.

Схема диодного моста

Более совершенной является двухполупериодная схема выпрямления, когда используются и положительный, и отрицательный полупериод. Существует несколько разновидностей таких схем, но чаще всего используется мостовая. Схема диодного моста приведена на рис. 3в. На ней красная линия показывает, как протекает ток через нагрузку во время положительных, а синяя – отрицательных полупериодов.

Рисунок 4. Схема выпрямителя на 12 вольт с использованием диодного моста.

И первую, и вторую половину периода ток через нагрузку протекает в одном и том же направлении (рис. 3б). Количество пульсации в течение одной секунды не 50, как при однополупериодном выпрямлении, а 100. Соответственно, при той же емкости конденсатора фильтра эффект сглаживания будет более ярко выражен.

Как видно, для построения диодного моста необходимо 4 диода – VD1-VD4. Раньше диодные мосты на принципиальных схемах изображали именно так, как на рис. 3в. Ныне общепринятым считается изображение, показанное на рис. 3г. Хотя на ней только одно изображение диода, не следует забывать, что мост состоит из четырех диодов.

Мостовая схема чаще всего собирается из отдельных диодов, но иногда применяются и монолитные диодные сборки. Их проще монтировать на плате, но зато при выходе из строя одного плеча моста, заменяется вся сборка. Выбирают диоды, из которых монтируется мост, исходя из величины протекающего через них тока и величины допустимого обратного напряжения. Эти данные позволяет получить инструкция к диодам или справочники.

Полная схема выпрямителя на 12 вольт с использованием диодного моста приведена на рис. 4. Т1 – понижающий трансформатор, вторичная обмотка которого обеспечивает напряжение 10-12 В. Предохранитель FU1 – нелишняя деталь с точки зрения техники безопасности и пренебрегать им не стоит. Марка диодов VD1-VD4, как уже говорилось, определяется величиной тока, который будет потребляться от выпрямителя. Конденсатор С1 – электролитический, емкостью 1000,0 мкФ или выше на напряжение не ниже 16 В.

Напряжение на выходе – фиксированное, величина его зависит от нагрузки. Чем больше ток, тем меньше величина этого напряжения. Для получения регулируемого и стабильного выходного напряжения требуется более сложная схема. Получить регулируемое напряжение от схемы, приведенной на рис. 4 можно двумя способами:

Подавая на первичную обмотку трансформатора Т1 регулируемое напряжение, например, от ЛАТРа.
Сделав от вторичной обмотки трансформатора несколько отводов и поставив, соответственно, переключатель.

Остается надеяться, что описания и схемы, приведенные выше, окажут практическую помощь в сборке простого выпрямителя для практических нужд.

Выпрямитель напряжения 12 вольт своими руками. Диодный мост

Во многих электронных приборах, работающих при переменном токе в 220 вольт устанавливаются диодные мосты. Схема диодного моста на 12 вольт позволяет эффективно выполнять функцию по выпрямлению переменного тока. Это связано с тем, что для работы большинства приборов используется постоянный ток.

Как работает диодный мост

Переменный ток, имеющий определенную меняющуюся частоту, подается на входные контакты моста. На выходах с положительным и отрицательным значением образуется однополярный ток, обладающий повышенной пульсацией, значительно превышающей частоту тока, подаваемого на вход.

Поэтому необходимо немного изменить соединение. Однако этот выпрямительный модуль скрывает один обман

Обратите внимание на дроссели общественного освещения. Щелкните значок столбца

большой дроссель. Статьи о выпрямителях все равно будут так много! На этот раз мы публикуем ссылку и дизайн выпрямителя с так называемыми «Все статьи» в столбце: для просмотра всех статей в этом разделе. Но прежде он обратился к нам с этим письмом: Дополнительный выпрямитель для измельчителя траффика.

Это уже очень опасно. В результате коэффициент фильтрации обычно составляет 90%. Почему этот тип выпрямителя? Это устройство с дросселем, проходящим через весь сварочный ток. Может быть, еще немного. сварки легированных и различных материалов или тонких листов. Далее следует описание каждого компонента. молчит. так что г-н Томан попытался подготовить такое руководство. конечно, за счет мобильности. Согласно различным форумам, этот тип всегда заинтересован, и, к сожалению, ответы на эти вопросы иногда вводят в заблуждение.

Появляющиеся пульсации нужно обязательно убрать, иначе электронная схема не сможет нормально работать. Поэтому, в схеме присутствуют специальные фильтры, представляющие собой электролитические с большой емкостью.

Сама сборка моста состоит из четырех диодов с одинаковыми параметрами. Они соединены в общую схему и размещаются в общем корпусе.

Выпрямитель имеет значительно лучшие сварочные свойства. На следующем рисунке показана схема подключения выпрямителя. Этот тип выпрямителя предназначен в первую очередь для промышленной сферы и предполагается. что в интересах объективности было бы целесообразно опубликовать инструкции по строительству выпрямителя с реактором с полным дросселем. Выпрямитель 130А с «большим» дросселем. Необходимо использовать только неповрежденные держатели электродов и предписанные защитные перчатки. У устройства также есть одна неисправность: сварка создает пики напряжения с амплитудой в сотни вольт и энергией более 70 Дж.

Диодный мост имеет четыре вывода. К двум из них подключается переменное напряжение, а два остальных являются положительным и отрицательным выводом пульсирующего выпрямленного напряжения.

Выпрямительный мост в виде диодной сборки обладает существенными технологическими преимуществами. Таким образом, на печатную плату устанавливается сразу одна монолитная деталь. Во время эксплуатации, для всех диодов обеспечивается одинаковый тепловой режим. Стоимость общей сборки ниже четырех диодов в отдельности. Однако, данная деталь имеет серьезный недостаток. При выходе из строя хотя-бы одного диода, вся сборка подлежит замене. При желании, любая общая схема может быть заменена четырьмя отдельными деталями.

Это действительно отличный дизайн. Судите сами. что в некотором роде свойства коммерческих инверторов перевешивают. устойчиво и приятно эластично. таких как хардкорный ремонт, если не вашей собственной энергией. В некоторых отношениях сборка с высококачественными компонентами может опережать коммерческие инверторы. вследствие травмы или травмы. которые мы сейчас представляем читателям. Превосходные свойства сварки будут особенно выделяться в незначительной и конкретной работе. Все работы будут нановидными для более высокого класса тепла. для указанного поперечного сечения железа и индуктивности около 2-3 мГн составляет около 60, от этого зависит поперечное сечение обмотки. потому что алюминиевая обмотка с необходимым большим поперечным сечением просто не подходит для скелета.

Двухполупериодный выпрямитель, мостовая схема

Схема двухполупериодный выпрямитель мостовая схема

И наконец, рассмотрим схему мостового выпрямителя, самую распространенную схему, по которой сделана большая часть всех выпущенных трансформаторных блоков питания. Сейчас объясню принцип работы диодного моста:

Диодный мост рисунок

Ток у нас на выходе с трансформатора переменный, а переменный ток, как известно, в течение периода дважды меняет свое направление. Говоря другими словам, конечно же упрощенно, при переменном токе с частотой 50 герц, ток у нас 100 раз в секунду меняет свое направление. То есть сначала он течет от вывода диодного моста под цифрой один, ко второму, потом в течение другой полуволны он течет от вывода под номером два к первому.

Объяснение работы диодного моста

Рассмотрим, что происходит с диодным мостом при подаче напряжения, мы видим, на рисунке обозначен красным путь тока, напрямую пройти к выводу диодного моста соединенного с переменным током не позволит диод, который получается у нас включенный в обратном включении, а в обратном включении, как мы помним, диоды не пропускают ток. Току остается только один путь (выделено на рисунке синим), через нагрузку и через диод уйти в провод соединенный с выводом переменного тока. Когда у нас ток меняет свое направление, то вступает в действие вторая часть диодного моста, которая действует аналогично той, что описал выше. В итоге у нас получается на выходе такой же график напряжения, как и у двухполупериодного выпрямителя со средней точкой:

График мостого выпрямителя

При сборке выпрямителя нужно учитывать полярность на выходе диодного моста, если мы подключим электролитический конденсатор неправильно, то рискуем испортить конденсатор и можно считать, что повезло, если этим все ограничится

Поэтому при сборке диодного моста важно помнить одно правило, плюс на выходе с моста всегда будет в точке соединения 2 катодов диодов, а минус в точке соединения анодов. Встречается и такое обозначение на схемах диодного моста:

Еще одно изображение диодного моста

Диодный мост можно собрать как из отдельных диодов, так и взять специальную сборку из 4 диодов, уже соединенных по мостовой схеме, и имеющий 4 вывода. В таком случае остается только подать переменный ток, идущий обычно с вторичной обмотки трансформатора на два вывода моста, а с оставшихся двух выводов снимать плюс и минус. Обычно на самой детали бывает обозначено, где какой вывод у моста. Так выглядит импортный диодный мост:

Фото импортного диодного моста

На фото далее изображен отечественный диодный мост КЦ405.

Фото диодный мост кц405

Схема выпрямителя тока на 12 вольт

Далее решил не усложнять дело всякими хитроумными зарядными на микросхемах, а собрать простой и надежный выпрямитель на диодах. Взял диоды Д242. Они очень надежные, но немного греются, следует установить на радиаторы.

Спаял по стандартной схеме диодного моста. Подключил — все отлично работало, на выходе теперь было 13.7В. Как и должно быть, немного увеличилось напряжение после выпрямления. Но ничего страшного. Для аккумуляторов ведь надо не строго 12, а примерно 14 вольт для нормального заряда.

Все аккуратно вместил в новый корпус. Сделал выход на выпрямитель. Подключаю и с удовольствием пользуюсь. Сделал еще индикатор наличия электроэнергии — просто подключил к сети 220В обычный светодиод через резистор. Получился простой и надёжный выпрямитель для ЗУ на 12 вольт .

Блок питания достаточно прост в изготовлении, если немножко разобраться с теоретической частью и понять, как он работает. Все не так сложно, как кажется. Из чего состоит блок питания на 12 вольт, с фото и примерами, а также описание его элементов и принцип работы – далее в статье.

Краткое содержимое статьи:

Стабилизация напряжения

После изготовления трансформатора обязательно проведите замер напряжения на выводах его вторичной обмотки. Если оно превышает значение 12 Вольт, то необходимо провести стабилизацию. Даже самый простой блок питания 12В плохо будет работать без этого. Следует учесть, что в питающей сети величина напряжения непостоянна. Подключите вольтметр к розетке и проведите замеры в разное время. Так, например, днем оно может подскочить до 240 Вольт, а вечером опуститься даже до 180. Все зависит от нагрузки на линию электропередач.

Если у вас в первичной обмотке трансформатора изменяется напряжение, то оно будет нестабильно и во вторичной. Чтобы компенсировать это, нужно применить устройства, называемые стабилизаторами напряжения. В нашем случае можно использовать стабилитроны с подходящей величиной параметров (тока и напряжения). Стабилитронов множество, подберите необходимые элементы до того, как делать 12В блок питания.

Существуют и более «продвинутые» элементы (типа КР142ЕН12), которые представляют собой комплект из нескольких стабилитронов и пассивных элементов. Их характеристики намного лучше. Также встречаются и зарубежные аналоги подобных устройств. Необходимо познакомиться с этими элементами до того, как сделать 12В блок питания вы решите самостоятельно.

Особенности импульсных блоков питания

Блоки питания такого типа нашли широкое применение в персональных компьютерах. У них на выходе имеется два значения напряжения: 12 Вольт — для питания приводов дисководов, 5 Вольт — для функционирования микропроцессоров и иных устройств. Отличие от простых блоков питания состоит в том, что на выходе сигнал не постоянный, а импульсный – по форме похож на прямоугольники. В первый период времени сигнал появляется, во второй он равен нулю.

Также имеются отличия и в схеме устройства. Для нормального функционирования самодельный импульсный блок питания нуждается в выпрямлении сетевого напряжения без предварительного понижения его значения (на входе отсутствует трансформатор). Использовать импульсные блоки питания можно как самостоятельные устройства, так и их модернизированные аналоги – аккумуляторные батареи. В итоге можно получить простейший бесперебойник, причем его мощность будет зависеть от параметров блока питания и типа используемых батарей.

Как правильно рассчитать число витков

При перемотке вторичной катушки, нужно знать, какому напряжению соответствует виток. Если перематывать первичную обмотку не планируется, нет нужды рассчитывать ни сечение провода, ни его свойства. Проблема с первичной обмоткой заключается в большом количестве витков тонкой проволоки, из которой он состоит.

Для расчета вторичной обмотки, делают 10 витков и подключают трансформатор в сеть. Измеряют напряжение на выводах, после чего делят его на 10, после чего 12 делится на полученное число.  Результат и будет необходимым количеством витков, причем рекомендуется увеличить его на 10% для компенсации падения напряжения.

Процесс сборки блока питания

У вас есть в наличии светодиодная лента, расчет блока питания произведен и подобраны элементы, теперь можно приступить к сборке. Допускается использование как печатного, так и навесного монтажа.

Конечно, на печатной плате вся конструкция будет смотреться намного привлекательнее. Процесс изготовления выглядит таким образом:

1. Соединяются диоды между собой по мостовой схеме. Обязательно соблюдайте полярность, на всех диодах со стороны полоски на корпусе находится анод (положительный вывод).
2. Подключаете к диодному мосту вторичную обмотку трансформатора.
3. К выходу моста нужно подключить электролитический конденсатор. При соединении нужно соблюдать полярность! Иначе конденсатор может взорваться!
4. В разрыв плюсового вывода включается дроссель.
5. Далее, между плюсом и минусом включается стабилитрон. После него также желательно установить еще один конденсатор.

В завершение все устройство собирается в один корпус, элементы надежно закрепляются и делается два отвода. Красным проводом нужно обозначить плюсовой вывод, черным или синим минусовой. На этом изготовление блока питания для светодиодных лент 12 Вольт завершено, можно пользоваться устройством.

Изготовление печатной платы

Подготовьте фольгированный текстолит, для этого обработайте металлический слой раствором соляной кислоты. Если такового нет, то можно использовать электролит, заливаемый в аккумуляторные батареи автомобилей. Эта процедура позволит обезжирить поверхность. Работайте в резиновых перчатках, чтобы исключить попадание растворов на кожу, ведь можно получить сильнейший ожог. После этого промойте водой с добавлением соды (можно мыла, чтобы нейтрализовать кислоту). И можно наносить рисунок печатной платы.

Сделать рисунок можно как с помощью специальной программы для компьютеров, так и вручную. Если вы изготовляете обычный блок питания 12В 2А, а не импульсный, то количество элементов минимально. Тогда при нанесении рисунка можно обойтись без программ для моделирования, достаточно нанести его на поверхность фольги перманентным маркером. Желательно сделать два-три слоя, дав предыдущему высохнуть. Неплохие результаты может дать применение лака (например, для ногтей). Правда, рисунок может выйти неровным из-за кисти.

Компоненты блока питания

Основной элемент любого блока питания – это понижающий трансформатор. При его помощи происходит снижение напряжения в сети (220 Вольт) до 12 В. В конструкциях, рассмотренных ниже, можно использовать как самодельные трансформаторы с перемотанной вторичной обмоткой, так и готовые изделия, без модернизации. Нужно только учитывать все особенности и проводить правильный расчет сечения провода и количества витков.

Второй элемент по важности – это выпрямитель. Изготовляется он из одного, двух либо четырех полупроводниковых диодов

Все зависит от типа схемы, по которой собирается самодельный блок питания. Например, для реализации удвоения напряжения нужно использовать два полупроводника. Для выпрямления без увеличения достаточно одного, но лучше применить мостовую схему (все пульсации тока сглаживаются). После выпрямителя обязательно наличие электролитического конденсатора. Желательна установка стабилитрона с подходящими параметрами, он позволяет на выходе сделать стабильное напряжение.

Схема выпрямителя тока на 12 вольт

Далее решил не усложнять дело всякими хитроумными зарядными на микросхемах, а собрать простой и надежный выпрямитель на диодах. Взял диоды Д242. Они очень надежные, но немного греются, следует установить на радиаторы.

Спаял по стандартной схеме диодного моста. Подключил — все отлично работало, на выходе теперь было 13.7В. Как и должно быть, немного увеличилось напряжение после выпрямления. Но ничего страшного. Для аккумуляторов ведь надо не строго 12, а примерно 14 вольт для нормального заряда.

Все аккуратно вместил в новый корпус. Сделал выход на выпрямитель. Подключаю и с удовольствием пользуюсь. Сделал еще индикатор наличия электроэнергии — просто подключил к сети 220В обычный светодиод через резистор. Получился простой и надёжный выпрямитель для ЗУ на 12 вольт .

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. Блок питания 12в 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.

Как произвести расчет трансформатора

Допустим, вы решили намотать вторичную обмотку трансформатора самостоятельно. Для этого вам надо будет узнать величину главного параметра – напряжения, которое можно будет снять с одного витка. Это самый простой способ, которым можно воспользоваться при изготовлении трансформатора. Намного сложнее вычислить все параметры, если требуется намотка не только вторичной, но и первичной обмотки. Необходимо для этого знать сечение магнитопровода, его проницаемость и свойства. Если рассчитывать блок питания 12В 5А самому, то этот вариант получается более точным, нежели подстраиваться под готовые параметры.

Первичную обмотку наматывать сложнее, чем вторичную, так как в ней может быть несколько тысяч витков тонкого провода. Можно упростить задачу и самодельный блок питания изготовить при помощи специального станка.

Чтобы рассчитать вторичную обмотку, нужно намотать 10 витков тем проводом, который планируете использовать. Соберите трансформатор и, соблюдая технику безопасности, подключите его первичную обмотку к сети. Проведите замер напряжения на выводах вторичной обмотки, полученное значение разделите на 10. Теперь число 12 разделите на полученное значение. И получаете количество витков, необходимое для вырабатывания 12 Вольт. Можно добавить немного, чтобы компенсировать падение напряжения (достаточно увеличить на 10%).

Преобразователь 12V-220V на трансформаторе от компьютерного блока питания

Схемы источников питания

материалы в категории

Такой преобразователь напряжения очень может пригодится в походных условиях если требуется получить напряжение 220 Вольт 
(Их еще иногда называют конвертер напряжения)

Схем преобразователей в интернете много, но у всех у них есть одна общая проблема- необходимость изготовления повышающего трансформатора и это отталкивает очень многих радиолюбителей сборки таких устройств.

Схема преобразователя напряжения 12-220 Вольт, которая представлена ниже лишена этой проблемы. Трансформатор, конечно-же здесь тоже имеется, но было принято решение применить уже готовый транс- из устаревшего компьютерного блока питания at-200

Большинство подобных  блоков питания   собирались по двухтактной схеме на двух транзисторах  MJE13005…MJE13007  или подобных,  которые через  небольшой  разделительный трансформатор запускались от задающего генератора на микросхемеTL494.   Выход преобразователя через конденсатор 1 мкФ подключался к первичной обмотке выходного трансформатора.  Проблема была в том, что  коэффициент трансформации  оказался  недостаточным, чтобы на выходе самодельного конвертера получить  достаточное для  запуска  энергосберегающих ламп напряжение.    Наиболее простым оказалось решение использовать  доступную микросхему для построения преобразователей напряжения — VD2, VD7, подключенных к «12В»  отводам трансформатора.  Выход схемы вольтодобавки подключен  к «минусу»  диодного моста  на VD3 … VD6,   что   позволило получить на нагрузке напряжение 190 …. 220В,  достаточное  для  нормального  запуска  и свечения  люминесцентных ламп, питания адаптеров ноутбука, сотового телефона или небольшого стационарного телевизора.

Использование силовых  полевых транзисторов  (MOSFET)  накладывает ограничение  на  минимальную величину  запускающих импульсов — при снижении амплитуды импульсов ниже 10В  сильно возрастает сопротивление открытого канала транзисторов,  увеличивается их нагрев,  снижается КПД  и максимальная мощность в нагрузке.  Для исключения   увеличения потерь преобразователя при разряде аккумулятора  в схеме  применён узел «вольтодобавки» для питания микросхемы.  
При подаче питания  напряжение  на микросхему поступает через диодVD1,  а  после начала генерации  —  с  «вольтодобавки»  на диодах VD2, VD7,  через резистор R3, номинал которого подбирается в пределах 470 Ом … 1,5 кОм, с расчётом, чтобы при  нормальной работе напряжение питания микросхемы составляло около 20В. 
При этом,  даже при глубоко разряженном аккумуляторе,  напряжение питания микросхемы составляет не менее 15В, что  полностью открывает каналы полевых транзисторов.  Потери становятся настолько низки,  что даже при нагрузке преобразователя до 40Вт  для полевых транзисторов  можно  не использовать  радиаторы.  При использовании  небольшого радиатора  (пластина из алюминия  92*30*1,5 мм) мощность  преобразователя  достигает 100 … 200 Вт  и полностью зависит от выбора импульсного трансформатора и  выходных полевых транзисторов.

  В схеме  можно использовать  любые доступные  MOSFET  транзисторы с   низким сопротивлением открытого канала. Чем меньше RDC(on), тем лучше.  Хорошо подходят транзисторы IRFZ24N, IRFZ34N,  IRFZ44N, IRFZ46N,  IRFZ48N, 2SK2985  и т.д.   
 Диоды VD2 … VD7  должны быть  рассчитаны на рабочую частоту 100 кГц,  рабочее напряжение не менее 400В  и ток 1 … 3А,  в качестве которых  хорошо подходят  доступные  FR204…FR207,  HER204 … HER207, FR154 … 157,  1N4936 … 1N4937,  BYT52G, BYT53G, FR304 … FR307  и т.д.  Можно использовать распространённые отечественные  диоды КД226В … КД226Д.   
Допустимый разброс ёмкости электролитических конденсаторов достаточно велик,  так ёмкость конденсатора С3 может быть от 1000 мкФ  и выше, на напряжение от 16В.   Ёмкость С5  может быть от  4,7 мкФ  и напряжение от  300В.  Конденсатор С1  служит для «мягкого» пуска преобразователя и в большинстве случаев может не устанавливаться, т.к. он создаёт задержку включения преобразователя, что не всегда желательно. Рабочая частота  генератора  определяется  номиналами резистора R2  и  конденсатора C2.  При сопротивлении резистора R2 = 5,1K  ёмкость конденсатора  может быть от 1000 до 3300 пФ.  Оптимальная частота для  конкретного импульсного трансформатора подбирается  из  условия получения максимального напряжения на номинальной нагрузке. На время настройки резистор R2 можно заменить подстроечным, а  после заменить постоянным.

Для контроля разряда аккумуляторной батареи до 11,8 В  конвертер можно дополнить  узлом  индикации  нормального напряжения,  в основе которого лежит использование  широко распространённой микросхемы TL431A.

Этот прецизионный регулятор, иногда называемый управляемым стабилитроном,  часто применяется в блоках питания  телевизоров и мониторов  для  регулирования выходного напряжения  посредством оптрона,  подключенному  к  драйверу   БП.   Микросхема содержит 3 вывода: анод, катод  и управляющий электрод REF.  При напряжении  на  входе REF  ниже 2,50 В  проводимость  между  анодом и катодом  при  обратной полярности напряжения низка.  При незначительном повышении напряжения свыше 2,50 В проводимость резко возрастает, что приводит к зажиганию светодиода.   Для индикации нормального напряжения свыше 11,8 В  необходимо точно подобрать делитель R1/R2. Соотношение  резисторов  должно быть равно  3,72,  т.е. если R2= 10K,   то R1  должно быть равно 37,2 К.  Для точной регулировки порога последовательно с одним из резисторов можно включить подстроечный резистор.  При использовании  не свинцовых аккумуляторов  пороговое напряжение  может быть иным. В этом случае произвольно задаётся номинал одного из  резисторов, например R2,  а R1  находится по формуле:  R1= R2 * (Uпор -2,5) / 2,5.

Резистор R3  предназначен для исключения подсветки светодиода   за счёт  протекания  небольшого тока между анодом  и катодом   микросхемы  при напряжении на выводе REF ниже 2,50 В.  Устройство подключают отдельными проводами прямо на клеммы аккумулятора. 

Внешний вид и печатная плата устройства выглядят вот так:

Устройство собрано на небольшой печатной плате размером  около 93 х  38 мм (в авторском варианте используется трансформатор  от БП at-200).
При использовании  иных элементов печатную плату придётся немного подкорректировать.   Разрядный резистор R4  подключается непосредственно к выходной розетке. Его сопротивление может быть любым от 200кОм  до 4,7мОм, а допустимое рабочее напряжение должно быть не менее 300В.

Автор Кравцов В.Н. http://kravitnik.narod.ru/

Обсудить на форуме

Блок питания для светодиодной ленты 12 вольт

Сегодня мы будем подбирать блок для светодиодной ленты на 12 вольт. Все они разные по своим функциональным, техническим и конструктивным особенностям. Естественно, отличается и цена на них. Так что единого варианта нет. Для той или иной задачи нужно подобрать конкретный блок питания определенной мощности.

Типы источников питания на 12 вольт

Это первое, с чего надо начинать выбор. Определитесь, где он будет устанавливаться: в сухом или влажном помещении, доступном или недоступном для детей месте и т.п. Сейчас производители делают такие блоки в 4-х вариантах исполнения:

1. БП открытого типа – самый дешевый и популярный блок. Материал корпуса изготовлен из металла с отверстиями для вентиляции. В основном применяется для домашнего светодиодного освещения. Не защищает схему от пыли, влаги и попадания мелких предметов. Поэтому рекомендуется его монтировать в сухом и недоступном для детей месте. Желательно, в закрытом объеме для защиты блока питания от пыли. Также к недостаткам этого типа БП можно отнести неэстетичный внешний вид и крупные размеры корпуса.
2. Герметичный источник блока питания в алюминиевом корпусе – дорогой, но надежный, долговечный и герметичный блок для влажных помещений или улицы. Используется в профессиональном изготовлении наружной световой рекламы, так как не боится конденсата, прямого солнечного излучения и резких перепадов температур. Корпус достаточно тяжелый, но зато обеспечивает хороший теплообмен и охлаждение силовых элементов схемы. Обратите внимание! Модели, мощностью до 36 Вт, могут изготавливаться в пластиковом корпусе, залитом герметиком либо клеем.
3. Полугерметичный блок на 12 вольт в пластиковом корпусе напоминает зарядное устройство ноутбука. Главные достоинства: приятный внешний вид, малый вес, герметичность и компактность. Наверное, самый оптимальный вариант, так как такой источник питания можно установить в комнате где угодно. Корпус закрытый, поэтому гарантирует безопасное использование, а схема защищена от пыли и влаги. Но есть и недостатки: затрудненный теплообмен, высокая стоимость и ограничение по мощности (самая мощная модель – 100-120 Вт). Поэтому очень важно правильно подобрать мощность блока питания на 12 В. Но об этом чуть дальше.
4. Компактный сетевой тип питания 12 В – недорогой, миниатюрный и простой в подключении блок. Как правило, модели свыше 60 Вт не выпускают. Поэтому они подходят для светодиодных лент длиной не более 5 метров. Удобен тем, что нет надобности в стационарном монтаже. Обратите внимание! Существуют блоки для светодиодных конструкций на 24 вольта и даже на 36 вольт. Как правило, такое напряжение необходимо для создания освещения большой мощности, при этом снижает используемое сечение провода и силу тока в 2 раза.

Как правильно рассчитать и подобрать мощность блока

Итак, после того как мы определились с материалом блока питания, пришло время разобраться, как правильно подобрать его мощность. Сложного здесь ничего нет. Смотрим на характеристики ленты и ее длину. Например, у нас есть модель SMD 3528 (3 бобины по 5 метров), имеющая 60 светодиодов на 1 метр. Потребление одного метра этой ленты равно 4,8 Вт. Напряжение стандартное – 12 вольт.

Так же мощность одного метра ленты можно узнать из таблицы:

Задача: подобрать БП для 15 метров такой светодиодной ленты. Какая мощность нам необходима? Умножаем метраж на потребляемую мощность за метр: 4,8 * 15. Получаем 72 Вт.

Если взять блок питания мощностью, равной мощности потребления всех светодиодов, он будет работать на пределе и прослужит недолго, а сами светодиоды будут светить тускло. К тому же прибавим сюда сопротивление на проводниках и возможные некачественные материалы в самом блоке при изготовлении. Поэтому к полученному результату рекомендуется прибавлять 10-20 % для запаса прочности. Так светодиодная 12-вольтовая лента будет полноценно освещать помещение, а БП не перегреваться.

В этом случае нам понадобится БП мощностью 86 Вт. Приближенная модель – 100 Вт.

Совет! Иногда случается так, что на последнем метре яркость светодиодов чуть ниже. Это связано с влиянием сопротивления токоведущих дорожек. Чтобы это исправить, запитывайте ленту с двух сторон.

Теперь другой пример: нужно подобрать блок на 12 вольт для 20 метров светодиодной конструкции марки SMD 5050 (30 led на 1 метр). Ее потребление составляет 7,2 Вт/м. Считаем: 20 * 7,2 = 144 Вт. Понятно, что блока на 150 Вт будет маловато, поэтому идеальная мощность – 175, а то и 200 Вт.

Теперь вы знаете достаточно, чтобы правильно подобрать БП для светодиодного освещения. Сегодня в основном все БП – импульсные, так как линейные выходят из службы из-за низкого КПД, шума трансформатора и громоздкости.

Схема подключения БП к светодиодной ленте:

Полезные советы при подключении

Следует учитывать:

1. Для подключения достаточно кабеля сечением 0,5 или 0,75 мм. кв.
2. Если на вашем БП есть подстроечный резистор, уменьшение выходного напряжения (с 12 до 10 вольт, например) позволит увеличить срок службы светодиодов.
3. При наклейке ленты используйте клей-гель. Добавьте его точечно на липкое место или клеящую поверхность. Так светодиодная конструкция будет держаться надежнее и не отвалится со временем. Этим приемом пользуются все монтажники.
4. Для подключения небольшой светодиодной подсветки не обязательно тратиться на дорогой БП. Можно использовать любой от электробритвы, роутера, планшета или телевизора. Главное, чтобы его напряжение было 12 вольт. Наверняка у вас мог где-то такой сохраниться. А если нет, можно дешево приобрести на «OLX» или «Авито».

Обратите внимание! Вместо блока можно использовать аккумулятор, например, для создания аварийного освещения. Аккумулятор, естественно, должен быть на 12 вольт. Чем выше будет его мощность, тем дольше будут светить светодиоды. Для этих целей можно использовать и автомобильный аккумулятор.

Кстати, в магазине можно подобрать БП с активным охлаждением (с вентилятором в корпусе), если вас не смущает издаваемый им шум. Модели с вентилятором более мощные и компактные, чем модели с пассивным охлаждением.

А еще в магазинах электроники можно встретить блоки с такими дополнительными функциями:

• диммированием;
• светодиодным индикатором и подстроечным резистором;
• регулировкой яркости, в том числе с пульта.

По старинке в магазинах БП могут называться «электронными трансформаторами». Также бывают и «драйверы» для светодиодных лент. Не стоит считать, что это одно и то же. Блок питания выдает стабилизированное напряжение, а драйвер – ток, и у него нет такого параметра, как «выходное напряжение».

Схема выпрямителя на 12 вольт своими руками

Блок питания 12 Вольт позволит осуществить питание практически любой бытовой техники, включая даже ноутбук. Обратите внимание на то, что на вход ноутбука подается напряжение до 19 Вольт. Но он прекрасно будет работать, если провести запитку от 12. Правда, максимальный ток составляет 10 Ампер. Только до такого значения потребление доходит очень редко, среднее держится на уровне 2-4 Ампер. Единственное, что следует учесть – при замене стандартного источника питания на самодельный использовать встроенную батарею не получится. Но все равно блок питания на 12 вольт идеально подходит даже для такого устройства.

Параметры блока питания

Самые главные параметры любого блока питания – это выходное напряжение и ток. Зависят их значения от одного – от используемого провода во вторичной обмотке трансформатора. О том, как провести выбор его, будет рассказано немного ниже. Для себя вы должны заранее решить, для каких целей планируется использовать блок питания 12 Вольт. Если необходимо запитывать маломощную аппаратуру – навигаторы, светодиоды, и прочее, то вполне достаточно на выходе 2-3 Ампер. И то этого будет много.

Но если вы планируете с его помощью осуществлять более серьезные действия – например, заряжать аккумуляторную батарею автомобиля, то потребуется на выходе 6-8 Ампер. Ток зарядки должен быть в десять раз меньше емкости АКБ – это требование обязательно учитывается. Если же возникает необходимость в подключении приборов, напряжение питания которых существенно отличается от 12 Вольт, то разумнее установить регулировку.

Как выбрать трансформатор

Первый элемент – это преобразователь напряжения. Трансформатор способствует преобразованию переменного напряжения 220 Вольт в такое же по амплитуде, только со значением, намного меньше. По крайней мере, вам нужно меньшее значение. Для мощных блоков питания за основу можно взять трансформатор типа ТС-270. У него высокая мощность, даже имеются 4 обмотки, которые выдают по 6,3 Вольт каждая. Они использовались для питания накала радиоламп. Без особого труда из него можно сделать блок питания 12 Вольт 12 Ампер, который сможет даже АКБ автомобиля заряжать.

Но если вас полностью не устраивают его обмотки, то можно вторичные все убрать, оставить только сетевую. И провести намотку провода. Проблема в том, как посчитать необходимое количество витков. Для этого можно воспользоваться простой схемой вычисления – посчитайте, сколько витков содержит вторичная обмотка, которая выдает 6,3 Вольт. Теперь просто разделите 6,3 на число витков. И вы получите величину напряжения, которое можно снять с одного витка провода. Осталось только высчитать, сколько нужно намотать витков, чтобы на выходе получить 12,5-13 Вольт. Будет даже лучше, если на выходе окажется на 1-2 Вольт напряжение выше требуемого.

Изготовление выпрямителя

Что такое выпрямитель и для чего он нужен? Это устройство на полупроводниковых диодах, которое является преобразователем. С его помощью переменный ток превращается в постоянный. Для анализа работы выпрямительного каскада нагляднее использовать осциллограф. Если на перед диодами вы увидите синусоиду, то после них окажется практически ровная линия. Но мелкие куски от синусоиды все равно останутся. От них избавитесь после.

К выбору диодов стоит отнестись с максимальной серьезностью. Если блок питания на 12 Вольт будет использоваться в качестве зарядчика аккумулятора, то потребуется использовать элементы, у которых величина обратного тока до 10 Ампер. Если же намерены осуществлять питание слаботочных потребителей, то вполне достаточно окажется мостовой сборки. Вот тут стоит остановиться. Предпочтение стоит отдавать схеме выпрямителя, собранного по типу мост – из четырех диодов. Если применить на одном полупроводнике (однополупериодная схема), то КПД блока питания уменьшается практически вдвое.

Блок фильтров

Теперь, когда на выходе имеется постоянное напряжение, то необходимо, чтобы схема блока питания на 12 Вольт была немного усовершенствована. Для этой цели нужно использовать фильтры. Для питания бытовой техники достаточно применить LC-цепочку. О ней стоит рассказать более подробно. К плюсовому выходу выпрямительного каскада подключается индуктивность – дроссель. Ток должен проходить через него, это первая ступень фильтрации. Далее идет вторая – электролитический конденсатор с большой емкостью (несколько тысяч микрофарад).

После дросселя к плюсу подключается электролитический конденсатор. Второй его вывод соединяется с общим проводом (минусом). Суть работы электролитического конденсатора в том, что он позволяет избавиться от всей переменной составляющей тока. Помните, на выходе выпрямителя оставались небольшие кусочки синусоиды? Вот, именно от нее нужно избавиться, иначе блок питания 12 Вольт 12 Ампер будет создавать помеху для устройства, подключаемого к нему. Например, магнитола или радиоприемник будет издавать сильный гул.

Стабилизация напряжения на выходе

Для осуществления стабилизации выходного напряжения можно воспользоваться одним всего полупроводниковым элементом. Это может быть как стабилитрон с напряжением рабочим 12 Вольт, так и более современные и совершенные сборки типа LM317, LM7812. Последние рассчитаны на стабилизацию напряжения на уровне 12 Вольт. Следовательно, даже при условии, что на выходе выпрямительного каскада 15 Вольт, после стабилизации останется всего 12. Все остальное уходит в тепло. А это значит, что крайне важно устанавливать стабилизатор на радиатор.

Регулировка напряжения 0-12 Вольт

Для большей универсальности прибора стоит воспользоваться несложной схемой, которую можно соорудить за несколько минут. Такое можно воплотить при помощи ранее упомянутой сборки LM317. Только отличие от схемы включения в режиме стабилизации будет небольшое. В разрыв провода, который идет на минус, включается переменный резистор 5 кОм. Между выходом сборки и переменным резистором включено сопротивление около 220 Ом. А между входом и выходом стабилизатора защита от обратного напряжения – полупроводниковый диод. Таким образом, блок питания 12 Вольт, своими руками собранный, превращается в многофункциональное устройство. Теперь остается только произвести сборку его и градуировку шкалы. А можно и вовсе на выходе поставить электронный вольтметр, по которому и смотреть текущее значение напряжения.

Блок питания достаточно прост в изготовлении, если немножко разобраться с теоретической частью и понять, как он работает. Все не так сложно, как кажется. Из чего состоит блок питания на 12 вольт, с фото и примерами, а также описание его элементов и принцип работы – далее в статье.

Краткое содержимое статьи:

Основные элементы и принцип действия блоков питания

Главной частью является понижающий трансформатор, причем при отсутствии его с необходимыми параметрами, то вторичная обмотка перематывается вручную и получается необходимое выходное напряжение. Посредством трансформатора происходит уменьшение напряжения сети 220 вольт до 12, идущих дальше к потребителю.

Принципиальной разницы между штатными устройствами и с перемотанной вторичной обмоткой нет, главное – правильно рассчитать сечение провода и количество его витков на обмотке.

Далее ток идет на выпрямитель. Состоит из полупроводников, например, диодов. Диодный мост, в разных схемах, может состоять из одного, двух или четырех диодов. После выпрямителя ток поступает на конденсатор, также в схеме для выдачи стабильного напряжения желательно включение стабилитрона с соответствующими характеристиками.

Трансформатор

Состоит трансформатор из сердечника, изготовленного из ферромагнетика, а также первичной и вторичной обмоток. На первичную обмотку приходит 220 вольт, а со вторичной, в данном случае, снимается 12, идущие на выпрямитель. Сердечники в данном типе блоков питания по большей части изготавливают Ш-образной и U-образной формы.

Расположение обмоток допускается как одна на другой на общей катушке, так и по отдельности. К примеру, у U-образного сердечника пара катушек, на каждую из которых намотано по половине обмоток. Выводы при подсоединении трансформатора подключают последовательно.

Выпрямитель — это устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное. Это одна из самых часто встречающихся деталей в электроприборах, начиная от фена для волос, заканчивая всеми типами блоков питания с выходным напряжением постоянного тока. Есть разные схемы выпрямителей и каждая из них в определённой мере справляется со своей задачей. В этой статье мы расскажем о том, как сделать однофазный выпрямитель, и зачем он нужен.

Определение

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Слово «постоянный» не совсем корректно, дело в том, что на выходе выпрямителя, в цепи синусоидального переменного напряжения, в любом случае окажется нестабилизированное пульсирующие напряжение. Простыми словами: постоянное по знаку, но изменяющееся по величине.

Различают два типа выпрямителей:

Однополупериодный. Он выпрямляет только одну полуволну входного напряжения. Характерны сильные пульсации и пониженное относительно входного напряжение.

Двухполупериодный. Соответственно, выпрямляется две полуволны. Пульсации ниже, напряжение выше чем на входе выпрямителя – это две основных характеристики.

Что значит стабилизированное и нестабилизированное напряжение?

Стабилизированным называется напряжение, которое не изменяется по величине независимо ни от нагрузки, ни от скачков входного напряжения. Для трансформаторных источников питания это особенно важно, потому что выходное напряжение зависит от входного и отличается от него на Ктрансформации раз.

Нестабилизированное напряжение – изменяется в зависимости от скачков в питающей сети и характеристик нагрузки. С таким блоком питания из-за просадок возможно неправильное функционирование подключенных приборов или их полная неработоспособность и выход из строя.

Выходное напряжение

Основные величины переменного напряжения — амплитудное и действующее значение. Когда говорят «в сети 220В переменки» имеют в виду действующее напряжение.

Если говорят об амплитудной величине, то имеют в виду, сколько вольт от нуля до верхней точки полуволны синусоиды.

Опустив теорию и ряд формул можно сказать, что действующее напряжение в 1.41 раз меньше амплитудного. Или:

Амплитудное напряжение в сети 220В равняется:

Схемы

Однополупериодный выпрямитель состоит из одного диода. Он просто не пропускает обратную полуволну. На выходе получается напряжение с сильными пульсациями от нуля до амплитудного значения входного напряжения.

Если говорить совсем простым языком, то в этой схеме к нагрузке поступает половина от входного напряжения. Но это не совсем корректно.

Двухполупериодные схемы пропускают к нагрузке обе полуволны от входного. Выше в статье упоминалось об амплитудном значении напряжения, так вот напряжение на выходе выпрямителя то же ниже по величине, чем действующее переменное на входе.

Но, если сгладить пульсации с помощью конденсатора, то, чем меньшими будут пульсации, тем ближе напряжение будет к амплитудному.

О сглаживания пульсаций мы поговорим позже. А сейчас рассмотрим схемы диодных мостов.

1. Выпрямитель по схеме Гретца или диодный мост;

2. Выпрямитель со средней точкой.

Первая схема более распространена. Состоит из диодного моста – четыре диода соединены между собой «квадратом», а в его плечи подключена нагрузка. Выпрямитель типа «мост» собирается по схеме приведенной ниже:

Её можно подключить напрямую к сети 220В, так сделано в современных импульсных блоках питания, или на вторичные обмотки сетевого (50 Гц) трансформатора. Диодные мосты по этой схеме можно собирать из дискретных (отдельных) диодов или использовать готовую сборку диодного моста в едином корпусе.

Вторая схема – выпрямитель со средней точкой не может быть подключена напрямую к сети. Её смысл заключается в использовании трансформатора с отводом от середины.

По своей сути – это два однополупериодных выпрямителя, подключенные к концам вторичной обмотки, нагрузка одним контактом подключается к точке соединения диодов, а вторым – к отводу от середины обмоток.

Её преимуществом перед первой схемой является меньшее количество полупроводниковых диодов. А недостатком – использование трансформатора со средней точкой или, как еще называют, отводом от середины. Они менее распространены чем обычные трансформаторы со вторичной обмоткой без отводов.

Сглаживание пульсаций

Питание пульсирующим напряжением неприемлемо для ряда потребителей, например, источники света и аудиоаппаратура. Тем более, что допустимые пульсации света регламентируются в государственных и отраслевых нормативных документах.

Для сглаживания пульсаций используют фильтры – параллельно установленный конденсатор, LC-фильтр, разнообразные П- и Г-фильтры…

Но самый распространенный и простой вариант – это конденсатор, установленный параллельно нагрузке. Его недостатком является то, что для снижения пульсаций на очень мощной нагрузке придется устанавливать конденсаторы очень большой емкости – десятки тысяч микрофарад.

Его принцип работы заключается в том, что конденсатор заряжается, его напряжение достигает амплитуды, питающее напряжение после точки максимальной амплитуды начинает снижаться, с этого момента нагрузка питается от конденсатора. Конденсатор разряжается в зависимости от сопротивления нагрузки (или её эквивалентного сопротивления, если она не резистивная). Чем больше емкость конденсатора – тем меньшие будут пульсации, если сравнивать с конденсатором с меньшей емкостью, подключенного к этой же нагрузке.

Простым словами: чем медленнее разряжается конденсатор – тем меньше пульсации.

Скорости разряда конденсатора зависит от потребляемого нагрузкой тока. Её можно определить по формуле постоянной времени:

где R – сопротивление нагрузки, а C – емкость сглаживающего конденсатора.

Таким образом, с полностью заряженного состояния до полностью разряженного конденсатор разрядится за 3-5 t. Заряжается с той же скоростью, если заряд происходит через резистор, поэтому в нашем случае это неважно.

Отсюда следует – чтобы добиться приемлемого уровня пульсаций (он определяется требованиями нагрузки к источнику питания) нужна емкость, которая разрядится за время в разы превышающее t. Так как сопротивления большинства нагрузок сравнительно малы, нужна большая емкость, поэтому в целях сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя применяют электролитические конденсаторы, их еще называют полярными или поляризованными.

Обратите внимание, что путать полярность электролитического конденсатора крайне не рекомендуется, потому что это чревато его выходом из строя и даже взрывом. Современные конденсаторы защищены от взрыва – у них на верхней крышке есть выштамповка в виде креста, по которой корпус просто треснут. Но из конденсатора выйдет струя дыма, будет плохо, если она попадет вам в глаза.

Расчет емкости ведется исходя из того какой коэффициент пульсаций нужно обеспечить. Если выражаться простым языком, то коэффициентом пульсаций показывает, на какой процент проседает напряжение (пульсирует).

Чтобы посчитать емкость сглаживающего конденсатора можно использовать приближенную формулу:

Где Iн – ток нагрузки, Uн – напряжение нагрузки, Kн – коэффициент пульсаций.

Для большинства типов аппаратуры коэффициент пульсаций берется 0.01-0.001. Дополнительно желательно установить керамический конденсатор как можно большей емкости, для фильтрации от высокочастотных помех.

Как сделать блок питания своими руками?

Простейший блок питания постоянного тока состоит из трёх элементов:

Если нужно получить высокое напряжение, и вы пренебрегаете гальванической развязкой то можно исключить трансформатор из списка, тогда вы получите постоянное напряжение вплоть до 300-310В. Такая схема стоит на входе импульсных блоков питания, например, такого как у вас на компьютере. О них мы недавно писали большую статью — Как устроен компьютерный блок питания.

Это нестабилизированный блок питания постоянного тока со сглаживающим конденсатором. Напряжение на его выходе больше чем переменное напряжение вторичной обмотке. Это значит, что если у вас трансформатор 220/12 (первичная на 220В, а вторичная на 12В), то на выходе вы получите 15-17В постоянки. Эта величина зависит от емкости сглаживающего конденсатора. Эту схему можно использовать для питания любой нагрузки, если для нее неважно, то, что напряжение может «плавать» при изменениях напряжения питающей сети.

У конденсатора две основных характеристики – емкость и напряжение. Как подбирать емкость мы разобрались, а с подбором напряжения – нет. Напряжение конденсатора должно превышать амплитудное напряжение на выходе выпрямителя хотя бы в половину. Если фактическое напряжение на обкладках конденсатора превысит номинальное – велика вероятность его выхода из строя.

Старые советские конденсаторы делались с хорошим запасом по напряжению, но сейчас все используют дешевые электролиты из Китая, где в лучшем случае есть малый запас, а в худшем – и указанного номинального напряжения не выдержит. Поэтому не экономьте на надежности.

Стабилизированный блок питания отличается от предыдущего всего лишь наличием стабилизатора напряжения (или тока). Простейший вариант – использовать L78xx или другие линейные стабилизаторы, типа отечественного КРЕН.

Так вы можете получить любое напряжение, единственное условие при использовании подобных стабилизаторов, это то, напряжение до стабилизатора должно превышать стабилизированную (выходную) величину хотя бы на 1.5В. Рассмотрим, что написано в даташите 12В стабилизатора L7812:

Входное напряжение не должно превышать 35В, для стабилизаторов от 5 до 12В, и 40В для стабилизаторов на 20-24В.

Входное напряжение должно превышать выходное на 2-2.5В.

Т.е. для стабилизированного БП на 12В со стабилизатором серии L7812 нужно, чтобы выпрямленное напряжение лежало в пределах 14.5-35В, чтобы избежать просадок, будет идеальным решением применять трансформатора с вторичной обмоткой на 12В.

Но выходной ток достаточно скромный – всего 1.5А, его можно усилить с помощью проходного транзистора. Если у вас есть PNP-транзисторы, можно использовать эту схему:

На ней изображено только подключение линейного стабилизатора «левая» часть схемы с трансформатором и выпрямителем опущена.

Если у вас есть NPN-транзисторы типа КТ803/КТ805/КТ808, то подойдет эта:

Стоит отметить, что во второй схеме выходное напряжение будет меньше напряжения стабилизации на 0.6В – это падение на переходе эмиттер база, подробнее об этом мы писали в статье о биполярных транзисторах. Для компенсации этого падения в цепь был введен диод D1.

Можно и в параллель установить два линейных стабилизатора, но не нужно! Из-за возможных отклонений при изготовлении нагрузка будет распределяться неравномерно и один из них может из-за этого сгореть.

Установите и транзистор, и линейный стабилизатор на радиатор, желательно на разные радиаторы. Они сильно греются.

Регулируемые блоки питания

Простейший регулируемый блок питания можно сделать с регулируемым линейным стабилизатором LM317, её ток тоже до 1.5 А, вы можете усилить схему проходным транзистором, как было описано выше.

Вот более наглядная схема для сборки регулируемого блока питания.

Чтобы получить больший ток можно и использовать более мощный регулируемый стабилизатор LM350.

В последних двух схемах есть индикация включения, которая показывает наличие напряжения на выходе диодного моста, выключатель 220В, предохранитель первичной обмотки.

Вот пример регулируемого зарядного устройства для аккумулятора с тиристорным регулятором в первичной обмотке, по сути такой же регулируемый блок питания.

Кстати похожей схемой регулируют и сварочный ток:

Заключение

Выпрямитель используется в источниках питания для получения постоянного тока из переменного. Без его участия не получится запитать нагрузку постоянного тока, например светодиодную ленту или радиоприемник.

Также используются в разнообразных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, есть ряд схем с использованием трансформатора с группой отводов от первичной обмотки, которые переключаются галетным переключателем, а во вторичной обмотке установлен только диодный мост. Переключатель устанавливают со стороны высокого напряжения, так как, там в разы ниже ток и его контакты не будут пригорать от этого.

По схемам из статьи вы можете собрать простейший блок питания как для постоянной работы с каким-то устройством, так и для тестирования своих электронных самоделок.

Схемы не отличаются высоким КПД, но выдают стабилизированное напряжение без особых пульсаций, следует проверить емкости конденсаторов и рассчитать под конкретную нагрузку. Они отлично подойдут для работы маломощных аудиоусилителей, и не создадут дополнительного фона. Регулируемый блок питания станет полезным автолюбителями и автоэлектрикам для проверки реле регулятора напряжения генератора.

Регулируемый блок питания используется во всех областях электроники, а если его улучшить защитой от КЗ или стабилизатором тока на двух транзисторах, то вы получите почти полноценный лабораторный блок питания.

Источник постоянного питания 12 В для светодиодных цепей (Часть 4/13)

В предыдущих проектах были разработаны регулируемые цепи питания. Иногда напряжение для управления конкретной схемой уже известно, и необходимо спроектировать схему источника питания для вывода постоянного напряжения. В этом проекте разработана схема постоянного питания 12 В для питания цепей светодиодов. Схема должна быть спроектирована таким образом, чтобы в ней не было никаких колебаний или ряби. Схема будет получать питание от основных источников переменного тока и преобразует его в источник постоянного тока 12 В без пульсаций.Схема сможет потреблять максимальный ток 1А.

В схемах светодиодов избыточный ток через светодиоды, превышающий их номинальный прямой ток, может привести к чрезмерному повышению их температуры, навсегда или временно повредив их. Следовательно, в таких случаях очень важно иметь постоянное напряжение. К выходу схемы, разработанной в этом проекте, можно подключить один светодиод или комбинацию светодиодов, для которых требуется сетевой вход 12 В.

В силовой цепи, разработанной в этом проекте, используется стабилизатор напряжения 7812 IC и стандартные шаги проектирования силовой цепи, такие как понижение напряжения переменного тока, преобразование напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока и сглаживание напряжения постоянного тока для получения прямого ввода от сети переменного тока.

Рис.1: Список компонентов, необходимых для постоянного источника питания 12 В для светодиодных цепей

Рис. 2: Блок-схема постоянного источника питания 12 В для светодиодных цепей

Схема собирается поэтапно, каждая ступень служит определенной цели. Для понижения 230 В переменного тока используется трансформатор 18 — 0 — 18 В.Вторичная обмотка трансформатора соединена с мостовым выпрямителем. Полный мостовой выпрямитель создается путем соединения друг с другом четырех диодов 1N4007, обозначенных на схемах как D1, D2, D3 и D4. Катод D1 и анод D2 соединены с одной из вторичной катушки, а катод D4, а анод D3 соединен с центральной лентой вторичной катушки. Катоды D2 и D3 подключены, из которых одна клемма снята с выхода выпрямителя, а аноды D1 и D4 подключены, из которых другая клемма снята с выхода двухполупериодного выпрямителя.Провод протягивается от центральной ленты трансформатора, который служит землей для положительного и отрицательного выходов постоянного тока.

Предохранитель на 1 А последовательно подключен к выходу двухполупериодного выпрямителя для защиты от источников переменного тока. Конденсатор емкостью 470 мкФ (показан на схеме как C1) подключен между выходными клеммами двухполупериодного выпрямителя для сглаживания. Для регулирования напряжения микросхема LM-7812 подключается параллельно сглаживающему конденсатору. Выходной сигнал поступает с клеммы выхода напряжения на микросхеме 7812 IC.

Силовая цепь работает по четко определенным стадиям, каждая из которых служит определенной цели. Схема работает в следующих этапах —

1. Преобразование переменного тока в переменный

2. Преобразование переменного тока в постоянный — полноволновое выпрямление

3. Сглаживание

4. Регулирование напряжения

Преобразование переменного тока в переменный

Напряжение основных источников питания (электричество, подаваемое через промежуточный трансформатор после понижения линейного напряжения от генерирующей станции) составляет приблизительно 220–230 В переменного тока, которое в дальнейшем необходимо понизить до уровня 12 В.Для понижения напряжения 220 В переменного тока до 12 В переменного тока используется понижающий трансформатор с центральной обмоткой. Использование трансформатора с центральным ответвлением позволяет генерировать как положительное, так и отрицательное напряжение на входе, однако с трансформатора будет поступать только положительное напряжение. В схеме наблюдается некоторое падение выходного напряжения из-за резистивных потерь. Поэтому необходимо использовать трансформатор с высоким номинальным напряжением, превышающим требуемые 12 В. Трансформатор должен обеспечивать на выходе ток 1А. Наиболее подходящий понижающий трансформатор, отвечающий указанным требованиям по напряжению и току, — 18–0–18 В / 2 А.Эта ступень трансформатора снижает сетевое напряжение до +/- 18 В переменного тока, как показано на рисунке ниже.

Рис. 3: Схема трансформатора 18-0-18 В

Преобразование переменного тока в постоянный — полноволновое выпрямление

Пониженное напряжение переменного тока необходимо преобразовать в напряжение постоянного тока путем выпрямления. Выпрямление — это процесс преобразования переменного напряжения в постоянное. Есть два способа преобразовать сигнал переменного тока в сигнал постоянного тока. Один — это полуволновое выпрямление, а другое — полноволновое выпрямление.В этой схеме двухполупериодный мостовой выпрямитель используется для преобразования 36 В переменного тока в 36 В постоянного тока. Двухполупериодное выпрямление более эффективно, чем полуволновое выпрямление, поскольку оно обеспечивает полное использование как отрицательной, так и положительной стороны сигнала переменного тока. В конфигурации двухполупериодного мостового выпрямителя четыре диода соединены таким образом, что ток течет через них только в одном направлении, что приводит к появлению сигнала постоянного тока на выходе. Во время двухполупериодного выпрямления одновременно два диода становятся смещенными в прямом направлении, а еще два диода смещаются в обратном направлении.

Рис. 4: Принципиальная схема полноволнового выпрямителя

Во время положительного полупериода питания диоды D2 и D4 проходят последовательно, в то время как диоды D1 и D3 смещены в обратном направлении, и ток протекает через выходной контакт, проходя через D2, выходной контакт и D4. Во время отрицательного полупериода питания диоды D1 и D3 проходят последовательно, но диоды D1 и D2 смещены в обратном направлении, и ток протекает через D3, выходную клемму и D1. Направление тока в обоих направлениях через выходную клемму в обоих условиях остается неизменным.

Рис. 5: Принципиальная схема, показывающая положительный цикл полнополупериодного выпрямителя

Рис. 6: Принципиальная схема, показывающая отрицательный цикл полнополупериодного выпрямителя

Диоды 1N4007 выбраны для создания двухполупериодного выпрямителя, поскольку они имеют максимальный (средний) номинальный прямой ток 1 А и в состоянии обратного смещения они могут выдерживать пиковое обратное напряжение до 1000 В. Поэтому в этом проекте для двухполупериодного выпрямления используются диоды 1N4007.

Сглаживание

Сглаживание — это процесс сглаживания или фильтрации сигнала постоянного тока с помощью конденсатора. Выход двухполупериодного выпрямителя не является постоянным напряжением постоянного тока. Частота на выходе выпрямителя в два раза выше, чем у основного источника питания, но есть пульсации. Следовательно, его необходимо сгладить, подключив конденсатор параллельно выходу двухполупериодного выпрямителя. Конденсатор заряжается и разряжается в течение цикла, давая на выходе стабильное постоянное напряжение.Итак, конденсатор (обозначенный на схеме как C1) большой емкости подключен к выходу схемы выпрямителя. Поскольку постоянный ток, который должен быть выпрямлен схемой выпрямителя, имеет много всплесков переменного тока и нежелательных пульсаций, для уменьшения этих выбросов используется конденсатор. Этот конденсатор действует как фильтрующий конденсатор, который пропускает через него весь переменный ток на землю. На выходе среднее оставшееся постоянное напряжение более плавное и без пульсаций.

Рис.7: Принципиальная схема сглаживающего конденсатора

Регулирование напряжения

Для обеспечения на выходе стабилизированного 12В используется микросхема LM7812.Эта ИС способна обеспечивать ток до 1А. Он будет обеспечивать регулируемое и стабилизированное напряжение на выходе независимо от изменений входного напряжения и тока нагрузки. Микросхема LM7812 может иметь входное напряжение от 14,8 В до 27 В и обеспечивает постоянное выходное напряжение от 11,5 В до 12,5 В. Микросхема способна обеспечивать на выходе максимальный ток 1А.

LM7812 имеет следующую допустимую внутреннюю рассеиваемую мощность:

Pout = (Максимальная рабочая температура IC) / (Тепловое сопротивление, переход от окружающей среды + тепловое сопротивление, переход от корпуса к корпусу)

Pout = (125) / (65 + 5) (значения согласно даташиту)

Pout = 1.78 Вт

Таким образом, внутренняя часть LM7812 может выдерживать рассеиваемую мощность до 1,78 Вт. При мощности выше 1,78 Вт микросхема не переносит выделяемое количество тепла и начинает гореть. Это также может вызвать серьезную опасность возгорания. Поэтому радиатор необходим для отвода чрезмерного тепла от ИС.

Рис. 8: Принципиальная схема регулятора напряжения для постоянного источника питания 12 В

При сборке схемы следует соблюдать следующие меры предосторожности —

• Номинальный ток понижающего трансформатора, мостовых диодов и ИС регулятора напряжения должен быть больше или равен требуемому току на выходе.В противном случае он не сможет подавать требуемый ток на выходе.

• Номинальное напряжение понижающего трансформатора должно быть больше максимального требуемого выходного напряжения. Это связано с тем, что микросхема 7812 принимает падение напряжения от 2 до 3 В. Таким образом, входное напряжение должно быть на 2–3 В выше максимального выходного напряжения и должно находиться в пределах входного напряжения (14,5–27 В. ) Из LM7812.

• Конденсаторы, используемые в цепи, должны иметь более высокое номинальное напряжение, чем входное напряжение.В противном случае конденсаторы начнут пропускать ток из-за превышения напряжения на их пластинах и вырвутся наружу.

• На выходе выпрямителя следует использовать конденсатор, чтобы он мог справляться с нежелательными сетевыми шумами. Аналогичным образом рекомендуется использовать конденсатор на выходе регулятора для обработки быстрых переходных процессов и шума на выходе. Емкость выходного конденсатора зависит от отклонения напряжения, колебаний тока и переходного времени отклика конденсатора.

• Для работы с высокой нагрузкой на выходе необходимо установить радиатор в отверстия регулятора. Это предотвратит сдувание микросхемы из-за рассеивания тепла.

• Поскольку ИС регулятора может потреблять ток только до 1А, необходимо подключить предохранитель на 1А. Этот предохранитель ограничит ток в регуляторе до 1А. При токе выше 1 А предохранитель сгорит, и это отключит входное питание от цепи. Это защитит микросхему схемы и регулятора от тока более 1 А.

После сборки схемы ее можно проверить с помощью мультиметра. Измерьте выходное напряжение на выводах 7812 IC и начните тестирование с последовательными цепями светодиодов.

Давайте сначала протестируем схему со светодиодами 1,8 В. Максимум 6 светодиодов этого номинала могут быть подключены последовательно к выходу с ограничивающим резистором 68 Ом. Каждому светодиоду требуется примерно 1,8 В для смещения вперед и начала свечения. Напряжение на входе в схему — 12В,

Vin = 12 В (из 7812)

Суммарное падение напряжения на 6 светодиодах будет 10.8 В,

В = 1,8 * 6 = 10,8 В

Выходной ток, отдаваемый этим источником питания / Ток, потребляемый цепью, будет —

I = (Входное напряжение — падение напряжения на светодиодах) / R1

I = (12 — 10,8) / 68

I = 17,6 мА

Для светодиода с напряжением 1,8 В требуется приблизительно 20 мА прямого тока для правильного освещения без нарушения его предельного значения прямого тока. Только для этой цели используется последовательное сопротивление (в данном случае 68 Ом) для ограничения тока.

Рассеиваемая мощность микросхемы LM7812 с этой светодиодной схемой в качестве нагрузки будет:

Рассеиваемая мощность

P выход = (Vin — Vout) * Iout

Pвых = (12-10,8) * (0,0176)

Pout = 21,12 мВт

Рис.9: Принципиальная схема светодиодов серии

Тестирование схемы с помощью светодиодов 2.2V привело к следующим результатам. На выходе можно последовательно подключить не более 5 светодиодов этого номинала с ограничивающим резистором 47 Ом. Каждому светодиоду нужно примерно 2.2 В, чтобы сместиться вперед и начать светиться. Напряжение на входе в схему — 12В,

Vin = 12 В (из 7812)

Суммарное падение напряжения на 5 светодиодах будет 11 В,

В = 2,2 * 5 = 11 В

Выходной ток, отдаваемый этим источником питания / Ток, потребляемый цепью, будет —

I = (Входное напряжение — падение напряжения на светодиодах) / R1

I = (12–11) / 47

I = 21,2 мА

Для светодиода с напряжением 2,2 В требуется приблизительно 25 мА прямого тока для правильного освещения без нарушения его предельного значения прямого тока.Только для этой цели используется последовательное сопротивление (в данном случае 47 Ом) для ограничения тока.

Рассеиваемая мощность микросхемы LM7812 с этой светодиодной схемой в качестве нагрузки будет:

Рассеиваемая мощность

P выход = (Vin — Vout) * Iout

P вых = (12-11) * (0,0212)

P вых = 21,2 мВт

Рис.10: Принципиальная схема светодиодов серии

Тестирование схемы с помощью светодиодов 3,3 В привело к следующим результатам. Максимум 3 светодиода этого номинала могут быть подключены последовательно к выходу с ограничивающим резистором 6 или 7 Ом.Каждому светодиоду требуется примерно 3,3 В для прямого смещения и начала свечения. Напряжение на входе в схему — 12В,

Vin = 12 В (из 7812)

Суммарное падение напряжения на 3 светодиодах составит 10 В,

В = 3,3 * 3 = 9,9 В

Выходной ток, отдаваемый этим источником питания / Ток, потребляемый цепью, будет —

I = (Входное напряжение — падение напряжения на светодиодах) / R1

I = (12 — 9,9) / 6

I = 350 мА

Для светодиода 3.3 В, для правильного освещения без нарушения ограничения прямого тока требуется примерно 300–350 мА прямого тока. Только для этой цели используется последовательное сопротивление (в данном случае 6 или 7 Ом) для ограничения тока.

Рассеиваемая мощность микросхемы LM7812 с этой светодиодной схемой в качестве нагрузки будет:

Рассеиваемая мощность

P выход = (Vin — Vout) * Iout

P вых = (12-9,9) * (0,350)

P вых = 735 мВт

Рис.11: Принципиальная электрическая схема светодиодов серии

Другие комбинации светодиодов также могут быть протестированы при условии использования правильного токоограничивающего резистора и с учетом того, что входной ток, необходимый для схемы (комбинация светодиодов), не должен превышать 1 А.Из приведенных выше тестов видно, что рассеиваемая мощность всегда меньше 1,78 Вт (внутренний допустимый предел 7812). Тем не менее, рекомендуется использовать радиатор для охлаждения ИС и увеличения срока ее службы.

Схема блока питания, разработанная в этом проекте, может использоваться для питания светодиодных лент и тросов. Его также можно использовать для питания светодиодных плат. Как правило, с помощью этого блока питания можно запитать любую схему, которая требует постоянного источника питания 12 В с ограничением по току 1 А.

Источник питания переменного тока от 220 В до 12 В постоянного тока Пошаговый проект

Блок питания от 220 В до 12 В постоянного тока является наиболее часто используемой и распространенной схемой. Существует так много применений проекта преобразователя переменного тока в постоянный. Источник питания постоянного тока от 220 В до 12 В предназначен для преобразования входного переменного тока в выходное напряжение 12 В постоянного тока. Проект преобразователя переменного тока в постоянный полезен для фиксированных приложений постоянного тока, таких как двигатели постоянного тока, насосы, зарядные устройства и многие другие приложения.Здесь мы собираемся обсудить, что такое источник питания постоянного тока и схема для питания на выходе 12 вольт.

Сильноточный источник питания постоянного тока довольно просто протестировать и собрать. Этот преобразователь переменного тока в постоянный ток проекта источника питания представляет собой схему уровня новичка для основных проектов электроники. Мы собираемся определить, как сделать блок питания на 12 В. Схема может использоваться во многих полезных приложениях, поскольку она потребляет ток 2 А. Проект преобразователя переменного тока в постоянный — лучший способ сделать этот легкий и простой проект источника питания.Это схема адаптера на 12 В постоянного тока.

Источник питания от 220В до 12В постоянного тока

1. Источник питания переменного тока от 220 В до 12 В постоянного тока Объектив
2. Необходимые компоненты для проекта источника питания
3. Принципиальная схема источника питания постоянного тока
4. Проектная рабочая
5. Результаты вывода

01. Цель:

Что такое источник питания постоянного тока и как мы можем определить нашу цель — как сделать источник питания 12 В. Для преобразования входного 220 В переменного тока в выход 12 В постоянного тока.12-вольтный фиксированный выход постоянного тока полезен для многих приложений, управляемых постоянным током, таких как двигатели постоянного тока, цепи постоянного тока, насосы, зарядные устройства и многие другие полезные приложения.

02. Необходимые компоненты:

03. Цепь для питания:

Блок питания от 220 В переменного тока до 12 В постоянного тока прост и довольно прост.Входное напряжение — 220 вольт переменного тока. Это также проект преобразователя переменного тока в постоянный. Подключите вилку провода переменного тока к входу, а затем выключатель и предохранитель. Схема построена на трансформаторе. Трансформатор снижает напряжение переменного тока с 220 до 12 вольт. Как мы знаем, всякий раз, когда мы преобразуем переменный ток в постоянный, нам нужна выпрямительная схема. Диоды используются для выпрямления выхода. Выходной сигнал — 12 В постоянного тока.

04. Принцип работы преобразователя переменного тока в постоянный. Проект:

• Основная цель проекта источника питания от 220 В переменного тока до 12 В постоянного тока состоит в создании выходного напряжения 12 В постоянного тока для работы приложений постоянного тока
• Предохранитель используется для защиты цепи.
• Подключите вход цепи к сети 220 В переменного тока 50/60 Гц.
• Трансформатор переменного тока с 220 вольт на 12 вольт постоянного тока используется для преобразования переменного напряжения в постоянный. Номинальный ток трансформатора составляет 2 ампера.
• Диодный выпрямитель используется для преобразования входного переменного тока в 12 В постоянного тока. Диод 1N5402 используется для создания схемы выпрямителя.
• Конденсатор здесь используется для фильтрации выходного сигнала.
• Светодиод показывает выпрямленное отфильтрованное выходное напряжение 12 В постоянного тока.
• Теперь вы можете подключить любую схему с постоянным током к выходу 12 В постоянного тока.

05. Итоговые результаты:

Генерируется отфильтрованный выходной сигнал 12 В постоянного тока. Выходной сигнал схемы источника питания на основе простого трансформатора составляет 12 В постоянного тока. Выход не переменный. Это фиксированное напряжение постоянного тока 12 вольт. Эти напряжения постоянного тока можно использовать в любом проекте преобразователя 12 В постоянного тока в постоянный. Как двигатель на 12 вольт, любая схема, которая требует 12 вольт постоянного тока, вентилятор постоянного тока, зарядное устройство и т. Д. Это можно использовать в качестве адаптера постоянного тока. Проект электроснабжения от 220В переменного тока до 12В постоянного тока.Их так много

06. Применение источников питания постоянного тока.

Вы также можете получить этот проект в формате PDF. Это самый простой и легкий источник питания постоянного тока от 220В до 12В. Краткое учебное пособие о том, что такое источник питания постоянного тока. Это может быть лучше семестровый проект в качестве проекта преобразователя переменного тока в постоянный ток базовой электроники. Проект блока питания — лучшая демонстрация основных компонентов электроники.

Мы обсудим проект схемы переменного постоянного тока в следующих постах.Подпишитесь на наш канал YouTube, чтобы получить больше уроков и идей. Сохраняйте мотивацию и всегда верьте в себя….

Wide От 5 В до 140 В Вход для источника питания смещения 12 В, 200 мА

Введение

Современным автомобильным и промышленным системам требуется стабильный источник напряжения, даже когда входное напряжение системы колеблется от одного предела к другому. В автомобильных системах значительные колебания напряжения на направляющей могут быть результатом запуска холодного коленчатого вала, деактивации / активации цилиндров в динамических системах управления подачей топлива или значительных изменений нагрузки двигателя.Аналогичным образом, в промышленных приложениях обрывы в линии являются проблемой, и включение двигателей в высокомощном оборудовании может привести к серьезным падениям входного напряжения.

Даже когда системы преобразования мощности не могут обеспечить полную мощность нагрузок при низком входном напряжении, многие из этих систем должны оставаться в рабочем состоянии независимо от уровня входного напряжения. Например, в широко используемых повышающих и понижающих преобразователях высокого напряжения используются полевые МОП-транзисторы высокого напряжения со стандартным уровнем затвора. При выпадении входа напряжение смещения должно оставаться выше 10 В, чтобы драйверы затвора оставались работоспособными.Важные цифровые системы управления и информации также должны быть предвзятыми и функциональными независимо от входных условий.

В этой статье описаны решения для поддержания напряжения смещения в электрических системах в широком диапазоне напряжений источника, от 5 В до 140 В.

Описание схемы и функциональные возможности

Если ожидается, что входное напряжение не упадет ниже желаемого уровня смещения, и целью проектирования является наличие внешнего источника питания смещения для минимизации рассеиваемой мощности контроллеров переключения, то можно использовать простой понижающий преобразователь.

Этот подход проиллюстрирован на рисунке 1. В основе решения лежит понижающий контроллер высокого напряжения LTC7138 с внутренними переключающими транзисторами. Силовая передача также включает в себя катушку индуктивности L1, диод D1 и выходные конденсаторы C2 и C3. Чтобы минимизировать профиль раствора до менее 3 мм, на входе использовались только керамические конденсаторы. Также можно использовать дополнительный поляризованный конденсатор (например, экономичный 22 мкФ 200 В, EMVE201 ARA220MKG5S), но он значительно увеличивает высоту источника питания смещения.

Рис. 1. Электрическая схема высоковольтной понижающей цепи смещения, где напряжение V _IN составляет от 12,5 В до 140 В, а выход V _OUT составляет 12 В при 0,2 А.

Эта схема была проверена и протестирована, с формами сигналов, иллюстрирующими функциональность схемы, представленной на рисунке 2. Начальный уровень входного напряжения 100 В падает до 12 В, но выход обеспечивает 0,2 А стабильного напряжения 12 В на нагрузку. .

Рис. 2. Формы сигналов высоковольтной понижающей цепи смещения, где V _IN составляет 20 В / дел, V _OUT составляет 5 В / дел, а шкала времени составляет 50 мс / дел.

Внешний вид этой конструкции значительно меняется, если входное напряжение падает ниже желаемого уровня смещения. В этом случае недостаточно использовать только понижающий преобразователь, поскольку выходное напряжение следует за входным, когда оно падает ниже желаемого выходного значения. На рисунке 3 показано решение этой проблемы с использованием двухкаскадного источника питания смещения. Первый, основной каскад представляет собой понижающий преобразователь высокого напряжения, аналогичный показанному на рисунке 1. Он подключен к выходу повышающего преобразователя и основан на ИС преобразователя LT8330 со встроенным силовым транзистором.Силовая передача включает катушку индуктивности L2, диод D2 и выходной фильтр. Напряжение на компоненты в цепи повышающего преобразователя намного ниже по сравнению с понижающим входом, что позволяет выбирать относительно недорогие детали и снижает общую стоимость.

Рис. 3. Электрическая схема высоковольтной двухкаскадной схемы, на которой напряжение V _IN составляет от 5 до 140 В, а выход V _OUT составляет 10,5 В при напряжении от 0,1 до 0,15 А.

Выход понижающего преобразователя в этой схеме установлен на 12.5 В. Однако на выходе повышающего преобразователя установлено более низкое напряжение 10,5 В, достаточное для нормальной работы нагрузки. Конвертеры никогда не работают одновременно. Если один переключается, второй — нет.

В нормальных условиях эксплуатации (V _IN > 12,5 В), когда входное напряжение изменяется с 12,5 В на 100 В, активен только понижающий преобразователь, обеспечивающий 12,5 В на нагрузку. Ток течет к клемме нагрузки V _OUT через катушку индуктивности и диод повышающего преобразователя.Из-за относительно низких уровней тока потери на этом пути тока минимальны.

Пока V _IN > 12,5 В, напряжение на выходе повышающего преобразователя составляет 12,5 В и намного превышает предварительно установленное значение 10,5 В, поэтому в секции повышения не происходит переключения, и активен только понижающий преобразователь. .

Когда входное напряжение снижается до уровня 12,5 В или ниже, понижающий преобразователь перестает переключаться, но сохраняет внутренний P-канальный MOSFET во включенном состоянии, обеспечивая 100% рабочий цикл.

Если входное напряжение падает ниже 12,5 В, то оба напряжения, V _RAIL (промежуточная шина) и V _OUT , упадут до уровня V _IN . В диапазоне 10,5 В <В _RAIL <12,5 В промежуточной шины ни понижающая, ни повышающая нагрузка преобразователя не переключаются.

Если входное напряжение продолжает падать и уровень V _RAIL падает ниже 10,5 В, повышающий преобразователь начинает работать, сохраняя V _OUT на 10,5 В.

Формы сигналов, иллюстрирующие функциональность этого преобразователя, представлены на рисунке 4.Минимальное входное напряжение 5,5 В при токе нагрузки составляет 0,15 А. Уменьшение нагрузки до 0,1 А соответствует минимальному входному напряжению 5,0 В, как показано на рисунке 5. Повышение входного напряжения с 5 В до 100 В показано на рисунке 6. Фотография преобразователя показана на рисунке 7.

Рис. 4. Формы сигналов высоковольтной двухкаскадной цепи смещения. Ток нагрузки составляет 0,15 А, а шкала времени — 50 мс / дел.

Рис. 5. Формы сигналов высоковольтной двухкаскадной цепи смещения.Ток нагрузки составляет 0,1 А, а шкала времени — 50 мс / дел.

Рис. 6. Форма волны нарастания входного напряжения. Ток нагрузки составляет 0,1 А, а шкала времени — 50 мс / дел.

Рисунок 7. Макет преобразователя LTC7138.

Основные соображения по выбору компонентов преобразователя

Максимальное входное напряжение и токи нагрузки определяют минимальное рабочее входное напряжение повышения и, соответственно, минимальное входное напряжение всего источника питания.

Предполагая, что V _O , I _MAX и I _O , как указано, тогда минимальное напряжение повышения может быть описано как

Однако, если заданы V _O , VIN _MIN и I _MAX , максимальный выходной ток I _O равен

Заключение

Важно поддерживать работу основных энергосистем в широком диапазоне входных напряжений. В этой статье обсуждаются решения этой цели. Представленные здесь схемы генерируют стабильный уровень смещения при входных напряжениях до 140 В и до 5 В во время спадов входного напряжения.Надежный уровень смещения гарантирует нормальную работу высоковольтных полевых МОП-транзисторов и блоков управления. Предлагаемые схемы с использованием высокоинтегрированных преобразователей сокращают количество компонентов и общую стоимость. При необходимости можно отрегулировать высоту раствора, чтобы минимизировать его.

Что означает 12 В постоянного тока? -Тонкий светодиодный драйвер с регулируемой яркостью OEM

Что означает 12 В постоянного тока? это связано с драйвером светодиодов и безопасностью.

Любой ток, направление тока которого не меняется со временем, называется постоянным напряжением.Текущее значение может быть как положительным, так и отрицательным. Существует два типа постоянного тока: постоянный постоянный ток и пульсирующий постоянный ток.

Напряжение, величина и направление которого не меняются со временем, называется напряжением постоянного тока. В цепи постоянного тока напряжение, приложенное к обоим концам источника питания, определенной цепи и обоих концах компонента, является напряжением постоянного тока. Например, напряжение на обоих концах батареи фонарика и обоих концах лампочки — это напряжения постоянного тока. Из-за наличия последовательно-параллельной связи увеличилось явление параллельности электрического оборудования (резисторы, включенные параллельно, имеют эффект шунтирования).

Существует шунтирующий ток в параллельной ветви, и «шунтирующее напряжение» генерируется, когда шунтирующий ток проходит через электрическую нагрузку (шунтирующее напряжение равно произведению тока ветви и сопротивления ветви по значению). Например, тестовое напряжение и ток в мультиметре могут изменять диапазон, используя парциальное напряжение последовательно включенных резисторов и параллельное шунтирование резисторов.

Выбор уровня напряжения — дело крайне сложное.Фактически, выбор более высокого напряжения действительно может сэкономить много проводов и энергии, но это увеличит стоимость переключателей или электронных компонентов и не сэкономит много денег.

Если мы выберем 100–120 В переменного тока, когда начнем развивать электричество, это значительно сократит расходы на прямое использование выпрямительных схем, и это будет более безопасно, и даже источники помех в линиях электропередач значительно уменьшатся.

Каждый светодиодный драйвер рассчитан в соответствии с его мощностью.

Мощность = Напряжение X Ток

Итак, Выход: 12 В постоянного тока 1 А означает, что этот светодиодный источник питания может обрабатывать (потреблять или генерировать) 12 Вт мощности
То же самое, Выход: 12 В постоянного тока 2 А означает, что этот светодиодный драйвер smarts может обрабатывать (потреблять или генерировать) 24 Вт мощности

Источник питания 12 В — один из самых распространенных источников питания, используемых в настоящее время.Как правило, выход 12 В постоянного тока получается из входа 100–277 В переменного тока с использованием комбинации трансформаторов. Источники питания 12 В могут быть двух типов: источники постоянного питания 12 В и источники постоянного питания 12 В. Источники питания постоянного тока 12 В бывают трех типов: переключение постоянного переменного тока в постоянный, линейное постоянное переменное напряжение в постоянное и переключение постоянного постоянного тока в постоянный.

Драйверы светодиодов 12 В постоянного тока предназначены для поддержания постоянного напряжения во время работы независимо от колебаний тока.Драйвер светодиодов CV подходит для светодиодного освещения с параллельной схемой, потому что они имеют встроенный резистор для управления током, поэтому для преобразования мощности переменного тока в требуемое напряжение постоянного тока потребуется драйвер CV.

Низковольтные лампы на 12 В могут быть установлены заподлицо на земле, спрятаны в ландшафте, установлены на / вокруг костровой ямы, помещены в воду и во многих других местах. Разнообразие низковольтных ламп имеет неограниченные конструктивные возможности.

Низковольтное освещение питается от домашней сети, а домашняя работа возвращается к одному трансформатору, расположенному в доме, который снижает напряжение в доме с 120 В до 12 В.Вся система не требует других источников питания, требуется только одна розетка.

Сегодня стоимость драйвера led 12 вольт позволила снизить эксплуатационные расходы и затраты на установку. Теперь доступны красивые блоки питания. Светодиоды на 12 В теперь обеспечивают более высокую мощность, чем раньше, и у Smarts есть больше возможностей для использования. Светодиодные блоки питания напряжением 12В выглядят привлекательно, и они имеют тенденцию иметь более красивый внешний вид.

Итак, что такое источник питания 12 В постоянного тока?

Источник питания
12 Вольт (или источник питания 12 В постоянного тока) — один из наиболее распространенных источников питания, используемых сегодня.Линейно регулируемый источник питания 12 В регулирует выходную мощность с помощью диссипативной регулирующей цепи. он чрезвычайно стабилен, имеет очень низкую пульсацию и не имеет частот переключения для создания электромагнитных помех.

Схема для источника питания постоянного тока от 220 до 12 В без трансформатора

В этом уроке мы узнаем о схеме для источника питания постоянного тока от 220 вольт до 12 вольт без трансформатора

Схема для источника питания постоянного тока от 220 до 12 В без трансформатора

В соответствии со схемой мы берем первую спецификацию, которая требуется для схемы для источника питания постоянного тока от 220 вольт до 12 вольт без трансформатора

Ниже спецификации для цепи для источника питания постоянного тока от 220 до 12 В без трансформатора

№Кол-во Расположение Номер детали Описание
1 1 C1 155k400V (неполяризованный, полиэфирный пленочный конденсатор)
2 1 C2 47 мкФ / 50 В (электролитный конденсатор)
3 1 D1 KBL406 (50 В, 4A мостовой выпрямитель)
4 1 J1 AC220V (Molex 5MM разъем)
5 1 J2 12 В постоянного тока (разъем Molex 3MM)
6 2 R1R3 560K / 1 / 4W (нормальный резистор 1 / 4W)
7 1 R2 1E / 1W (нормальный резистор 1W)
8 1 R4 2.2E / 1W (нормальный резистор 1W)

Строительство источника постоянного тока от 220 до 12 В без трансформатора

В соответствии с принципиальной схемой мы можем видеть первый входной разъем переменного тока J1, который подключен к резистору 1E / 1 Вт последовательно после той же цепи, подключенной последовательно к конденсатору C1 400 В, который имеет резистор 560 кОм параллельно, который подключен к клемме входного моста переменного тока. и второе соединение клеммы переменного тока моста подключены к входу переменного тока напрямую, выход моста напрямую подключен к параллельному контакту C2 (47U / 50 В), который имеет параллельный резистор R3 на 560 кОм, а отрицательный вывод конденсатора подключен последовательно 2.Резистор 2E / 1 Вт, подключенный к отрицательному выводу отрицательного вывода 12 В, а положительный вывод C2 напрямую подключен к выходной нагрузке положительного вывода 12 В. Теперь станет полной цепью источника питания постоянного тока от 220 вольт до 12 вольт без трансформатора.

Работа цепи для источника питания постоянного тока от 220 до 12 В без трансформатора

Сначала мы проверим, что значение всех компонентов должно совпадать с нашей спецификацией, затем мы подтвердим, что спецификация в порядке, затем проверим схему, теперь мы увидим, как она будет работать, сначала нам понадобится источник питания 220 В переменного тока, который мы можем взять дома с обычной вилкой, Теперь при включении переменного тока источник переменного тока сначала поступает на полифленовый конденсатор через резистор 1E, который контролирует переменный ток, подключенный к мосту, и получает мостовой выход постоянного тока, который поступает на электролит, отрицательный вывод подключается к сопротивлению 1E / 1W, которое управляет выходом. нагрузка.

Конструкция печатной платы для источника питания постоянного тока от 220 до 12 В без трансформатора

В соответствии с конструкцией печатной платы источника питания постоянного тока от 220 до 12 В без трансформатора, мы видим, что все компоненты располагаются в соответствии с потоком схемы, когда мы проектируем любые типы печатных плат, затем сначала размещаем компоненты в соответствии с потоком схемы, а затем Печатная плата будет иметь лучшую конструкцию, которую мы хотели бы сделать, здесь видно, что все трассы четкие и правильно подключены к каждому соединению, секция питания переменного тока отделена от секции постоянного тока, потому что это может мешать компонентам с низким уровнем сигнала.
Ниже представлена ​​конструкция печатной платы.

1. Входной разъем питания 220 В переменного тока –J1
2. Мостовой выпрямитель D1
3. Выходной электролитный конденсатор C2
4. Выходной разъем нагрузки J2

О EEE

Modular Synth — двойной источник питания 12 В

Самое первое, что нужно решить при создании синтезатора, сделанного своими руками, — это как все это будет получать питание? Традиционно синтезаторам требуются как положительные, так и отрицательные напряжения, что делает создание подходящего источника питания несколько сложнее, чем может показаться на первый взгляд.По соглашению, звуковые сигналы, генерируемые генератором, должны иметь амплитуду около 10 В с центром на земле (-5 В в самой низкой точке, + 5 В в самой высокой). Следовательно, блок питания должен обеспечивать напряжение выше ± 5 В. Наиболее распространенные напряжения питания составляют ± 9 В (для систем с батарейным питанием), ± 12 В (для модулей Eurorack) и ± 15 В. В этом руководстве я расскажу о трех наиболее распространенных схемах, используемых для питания модульных синтезаторов.

Примечание: Некоторые из схем, описанных в этом посте, используют сетевое питание и могут быть опасны, если построены неправильно.Поскольку все остальные схемы синтезатора зависят от стабильного источника питания, ошибка в источнике питания может вызвать множество проблем для любых подключенных модулей. Если у вас нет опыта или оборудования для создания собственного блока питания с нуля, я бы посоветовал вам вместо этого приобрести предварительно собранный блок или комплект печатной платы!

1. Метод батареи серии

Один из самых простых способов создать двойной источник питания — использовать два набора батарей.Батареи соединены последовательно, так что положительный полюс одной батареи присоединяется к отрицательной клемме второй батареи. Когда это среднее соединение используется в качестве заземления для схемы, вы сможете получать положительное и отрицательное напряжение от батарей, как показано на схеме ниже. Для небольших и портативных синтезаторов это часто делается с использованием двух батарей 9 В, как я продемонстрировал на макете на изображении ниже. Поскольку напряжение на обеих батареях будет падать по мере разряда питания, нам также необходимо включить регуляторы напряжения, которые обеспечат стабильное напряжение на синтезаторе.На изображении ниже вы можете видеть, что батареи, которые я использую, почти разряжены, так как напряжение, измеренное моим мультиметром, составляет всего -7,11 В.

Этот метод работает только тогда, когда один или оба источника напряжения считаются «плавающими». Это означает, что источник питания не подключен к какому-либо абсолютному опорному напряжению, например к заземлению. Все батареи являются плавающими источниками питания, но часто не используются проводные источники питания. Например, если отрицательная клемма обоих источников напряжения подключена к земле, то соединение положительной и отрицательной клемм обоих источников вместе просто вызовет короткое замыкание; я бы посоветовал вам избегать этого!

• Преимущества:
  • Очень легко внедрять и устранять неполадки.
  • Относительно портативный.
  • Напряжение можно увеличить путем последовательного добавления дополнительных батарей.
  • Срок службы батареи и максимальный выходной ток можно увеличить, добавив несколько батарей параллельно.
• Недостатки:
  • Аккумуляторы постоянно нужно менять!
  • Напряжение батарей будет падать по мере их разрядки (как показано на изображении), поэтому по-прежнему потребуется дополнительная микросхема регулятора мощности.

2.Двойное выпрямление переменного тока в постоянный

Электроэнергия, подаваемая в розетку, меняется с положительного на отрицательное много раз в секунду (230 В 50 Гц в Европе, 120 В 60 Гц в США). Что мы хотим сделать, так это снизить это напряжение до более низкого и более управляемого напряжения, взяв положительную половину сигнала переменного тока для обеспечения положительного выхода, а отрицательную половину — для отрицательного выхода. Этот процесс требует следующих шагов:

• Понизьте высокое напряжение, подаваемое от сети, до более низкого напряжения с помощью трансформатора.
• Преобразуйте сигнал переменного тока в положительный и отрицательный сигнал с помощью диодов.
• Сгладьте напряжение с помощью конденсаторов.
• Сгенерируйте стабильное выходное напряжение с помощью регуляторов мощности.

а. Схема однополупериодного выпрямителя

Это конструкция блока питания, которую я использовал в своем синтезаторе, и, вероятно, это наиболее распространенная конструкция, используемая сборщиками синтезаторов своими руками. Эта конструкция часто предпочтительнее, чем двухполупериодный выпрямитель , так как вы можете использовать имеющийся в продаже трансформатор с розеткой, чтобы преобразовать сетевое питание до 12 В переменного тока, которое используется источником питания.Это означает, что ваша схема не контактирует напрямую с сетью питания, что делает работу с ней немного безопаснее (но вам все равно нужно быть осторожным!).

Важно: Вам необходимо убедиться, что в розетке трансформатора вы используете выходы 12В переменного тока , а не 12В постоянного тока. Вилки на 12 В постоянного тока встречаются намного чаще, поэтому может потребоваться некоторое время, чтобы найти правильный тип вилки на 12 В переменного тока. Также убедитесь, что вилка, которую вы получаете, рассчитана на ток не менее 1000 мА или выше, а номинальное входное напряжение сети соответствует стране, в которой вы находитесь.

Пример схемы однополупериодного выпрямителя показан ниже на схеме Схема 2 . Схема принимает сигнал 12 В переменного тока от сетевой розетки и преобразует его в стабильный положительный и отрицательный выход 12 В. Я видел много вариантов этой схемы, в которых использовались конденсаторы различной емкости.

Как это работает?

1. Схема принимает сигнал переменного тока 12 В от трансформатора сетевой розетки.12 В переменного тока относится к среднеквадратичному значению сигнала. Этот сигнал имеет пиковое напряжение — 17 В, как показано на диаграмме формы сигнала ниже.
2. Диод D1 пропускает только положительную половину сигнала переменного тока, а D2 пропускает отрицательное напряжение. Этот процесс известен как полуволновое выпрямление или полумостовое выпрямление , поскольку только половина формы волны переменного тока используется для питания каждого из выходов напряжения. В результате каждый выход теоретически может выводить только половину мощности (и, следовательно, тока), обеспечиваемой трансформатором с настенной розеткой.Пиковое напряжение выпрямленных сигналов составляет — 16,3 В, поскольку диоды вносят в схему падение 0,7 В.
3. Конденсаторы сглаживают форму волны, обеспечивая подачу более непрерывного напряжения на регуляторы напряжения. Обоснование выбора этого конкретного значения емкости обсуждается в следующем разделе.
4. Стабилизаторы напряжения LM7812 и LM7912 обеспечивают стабильное выходное напряжение источника питания +12 В и -12 В соответственно.Если вместо этого вы хотите получить выходы +15 В и -15 В, вы можете использовать вилку питания переменного тока 15 В и заменить их регуляторами LM7815 и LM7915. Если вы собираете свою собственную схему, следите за тем, чтобы контакты входа, выхода и заземления находились в разном порядке на регуляторах положительного и отрицательного напряжения.
5. Конденсаторы C3 и C4 в основном включены для улучшения переходной характеристики источника питания; конденсатор может обеспечивать кратковременные всплески высокого тока при резких изменениях нагрузки, прилагаемой к источнику питания.Согласно паспорту стабилизатора отрицательного напряжения LM7912, для стабильности конденсатор C4 должен быть не менее 1 мкФ (при использовании танталового конденсатора) или 10 мкФ (при использовании электролитического конденсатора). Было выбрано более высокое значение 100 мкФ, чтобы обеспечить дополнительный коэффициент безопасности по сравнению с этим минимальным значением.
6. Два светодиода указывают на наличие питания на выходах. Некоторые регуляторы отрицательной мощности также требуют, чтобы на выходе была приложена минимальная нагрузка перед запуском, поэтому светодиоды помогают обеспечить эту нагрузку.
7. Согласно паспорту LM7912, диод D4 требуется, когда на входе используются большие конденсаторы, такие как C10 . Диод предотвращает кратковременные входные короткие замыкания, которые могут возникнуть при включении или выключении цепи. LM7812 не обязательно в этом нуждается, но я поставил D6 на всякий случай.
8. В технических данных для LM7812 и LM7912 указано, что D5 и D3 должны присутствовать, чтобы предотвратить проблемы с защелкиванием .Эти компоненты действуют как ограничивающие диоды, помогая защитить регуляторы от обратной полярности на выходах. Если один регулятор запускается раньше другого, такие устройства, как операционные усилители (операционные усилители), могут заблокироваться и вызвать короткое замыкание между обеими шинами питания. Это может помешать запуску второго регулятора. Диоды (предпочтительно Шоттки) не позволяют положительному выходу опускаться ниже -0,3 В, а отрицательному выходу — выше 0,3 В, позволяя обоим регуляторам запускаться и отключаться от фиксации.

Как выбрать номинал конденсатора?

Почему на входе каждой шины питания (C1 и C7, C2 и C10) два конденсатора? Как были выбраны номиналы этих конденсаторов? Я просмотрел несколько схем однополупериодных выпрямителей, и, похоже, есть много различий в том, какое значение емкости должно быть.

Обычно есть один небольшой неэлектролитический конденсатор рядом со входом каждого регулятора мощности, который помогает стабилизировать, фильтровать и сглаживать вход (C1 и C2).Обычно это от 100 нФ до 1 мкФ. Маленькие конденсаторы (керамические, полиэфирные, танталовые и т. Д.) Лучше, чем большие электролитические пленочные конденсаторы, отфильтровывают высокочастотный шум из сигнала.

Затем имеется батарея больших электролитических конденсаторов, подключенных параллельно (C7 и C10; при необходимости можно подключить больше конденсаторов), гарантируя, что существует относительно постоянный резервуар мощности, даже когда входной сигнал переменного тока находится в противоположной половине волна и никакой новой энергии не подается.Эти конденсаторы хорошо удаляют низкочастотный шум и стабилизируют колебания постоянного напряжения. Общая емкость этого резервуара зависит от ожидаемой нагрузки на источник питания. Вот как рассчитать, какая емкость вам может понадобиться:

Согласно техническому описанию, стабилизаторам 12 В требуется минимальное входное напряжение 14,5 В для обеспечения стабильного выхода 12 В. Поскольку 16,3 В — это максимальное напряжение, обеспечиваемое нашим трансформатором и схемой выпрямления, при полной нагрузке мы стремимся к среднему входному напряжению постоянного тока (V _DC ) 15.4 В и максимальная пульсация напряжения (p _% ) 5,8%.

 В_ {DC} = \ frac {16,3 + 14,5} {2} = 15,4 В 

 \ rho _ \% = \ frac {15.4-14.5} {15.4} \ times100 = 5.8 \% 

Далее нам нужно рассчитать эффективное сопротивление нагрузки. Поскольку регулятор может выдавать максимальный ток (I _DC ) около 1 А, это означает, что эквивалентное сопротивление нагрузки (R _L ) составляет 15,4 Ом. Мощность, рассеиваемая (P _D ) через регулятор (в виде тепла), составляет 3,4 Вт.Регулятор сам по себе может рассеивать только ~ 1 Вт, поэтому нам обязательно нужно прикрепить к нему радиатор, чтобы отвести лишнее тепло.

 R_L = \ frac {V_ {DC}} {I_ {DC}} = \ frac {15.4} {1} = 15.4 \ Omega 

 P_D = (V_ {DC} -V_O) (I_ {DC}) \ newline = (15.4-12) (1) = 3.4 Вт 

Затем мы можем вычислить минимальное значение емкости (C _s ), которое может обеспечить желаемую пульсацию напряжения. Формула, которую я использую, предполагает, что разряд конденсатора приблизительно линейный, а частота переменного тока составляет 50 Гц. Значение оказывается около 11000 мкФ! Теоретически нам потребуется соединить 3 больших конденсатора емкостью 4700 мкФ вместе параллельно, чтобы стабилизатор мощности мог достичь максимального выходного тока 1 А. При наличии только одного конденсатора емкостью 4700 мкФ максимальный выходной ток, вероятно, составляет около 0,4 А на шину.

 C_s = \ frac {1} {\ rho _ \% R_L} = \ frac {1} {5,8 \ times 15.4} = 0,011F 

 \ text {If} \ quad C_s = 0.0047F \ quad \ text {then:} 

 R_L = \ frac {1} {5,8 \ times 0,0047} = 36,7 \ Omega 

 I_ {DC} = \ frac {15.4} {36.7} = 0,42A 

Итак, чтобы подвести итог… если мы хотим получить полный выходной ток 1А от нашего источника питания, суммарное значение емкости на входе регулятора должно быть не менее 11000 мкФ.

Полумостовой выпрямитель: дополнительная информация

г. Схема двухполупериодного выпрямителя

В схеме полного моста или двухполупериодного выпрямления для питания обоих выходов используются как положительная, так и отрицательная части переменного сигнала.Это означает, что схема теоретически может управлять вдвое большей нагрузкой по сравнению с полумостовым выпрямителем. Как видно из Схема 3 , большая часть схемы идентична полумостовому выпрямителю. Единственное отличие состоит в том, что были добавлены два дополнительных выпрямительных диода и использован трансформатор с тремя выходами (называемый «трансформатор с центральным отводом»). Центральный выход трансформатора используется в качестве опорного заземления, в то время как два других соединения выдают идентичный сигнал 12 В переменного тока, но сдвинут по фазе на 180 °.Это означает, что когда один из выходов находится в положительной части переменного сигнала, другой — в отрицательной, и наоборот.

Этот тип схемы часто используется в профессиональном оборудовании, но не так часто используется разработчиками синтезаторов. Трансформаторы с центральным отводом недоступны в виде готовых розеток, поэтому вам придется подключать свои собственные. Поскольку один конец трансформатора подключен к электросети, создание этой схемы сопряжено с немного большим риском и может быть предпринято только в том случае, если у вас есть подходящее оборудование и вы знаете, что делаете! При покупке трансформатора убедитесь, что номинальное входное напряжение сети соответствует стране, в которой вы находитесь.

Как это работает?

1. Трансформатор принимает переменный сигнал сети и снижает напряжение, выдавая два сигнала переменного тока 12 В, которые сдвинуты по фазе на 180 °.
2. Четыре диода используются для разделения положительной и отрицательной частей переменного сигнала, направляя положительную половину на регулятор + 12В, а отрицательную — на регулятор -12В. Поскольку оба сигнала переменного тока не совпадают по фазе, это приводит к непрерывной подаче питания для обеих полярностей.
3. Остальная часть схемы идентична «полумостовому выпрямителю», поэтому вы можете обратиться к моему описанию выше, чтобы увидеть, как он работает и что делает каждый компонент.

Полномостовой выпрямитель: дополнительная информация

3. Подающий насос с преобразованием постоянного тока в постоянный

Также можно получить двойной источник питания 12 В только от одной вилки питания +12 В постоянного тока. Это полезно, поскольку вилки питания постоянного тока гораздо более распространены, и поэтому их дешевле покупать.Также проще найти штекеры 12 В постоянного тока, которые имеют высокий номинальный ток, что позволяет питать большее количество модулей синтезатора от одного источника. Блоки питания такого типа часто используются в портативных модульных синтезаторах и небольших модулях питания, совместимых с Eurorack. Поскольку трансформатор и схема выпрямления (большие конденсаторы) содержатся во внешней вилке, занимаемая площадь электроники, используемой в этой конструкции, может быть намного меньше, чем в схемах Dual AC-DC выпрямления .

а. Как это работает?

В своей наиболее простой форме инвертирующий зарядный насос использует «плавающий» конденсатор для переноса заряда со стороны +12 В на сторону -12 В. Конденсатор заряжается от входа +12 В, обеспечиваемого сетевой розеткой. После заполнения конденсатор отключается от входа +12 В, а положительный вывод подключается к земле. Поскольку заряд (и, следовательно, падение напряжения) на конденсаторе остается прежним, это означает, что отрицательный вывод конденсатора теперь находится под напряжением -12 В.Затем конденсатор начинает разряжаться, и он используется для питания отрицательной шины. В нашем источнике питания этот процесс зарядки и разрядки повторяется много раз в секунду. Схема 4 показывает эквивалентную схему, демонстрирующую, как работает эта система. В реальной схеме переключение конденсатора выполняется с помощью микросхемы IC.

1. Первоначально переключатели S1 и S3 замкнуты, а переключатели S2 и S4 разомкнуты.Конденсатор C1 подключен к Vin и земле , в результате чего заряд в конденсаторе увеличивается.
2. После определенного интервала переключатели S1 и S3 снова открываются, а S2 и S4 закрываются. Верхняя ветвь конденсатора теперь подключена к земле вместо Vin . Поскольку заряд конденсатора не изменился, падение напряжения на конденсаторе осталось прежним.В результате на нижней ножке конденсатора присутствует напряжение -Vin .
3. Этот механизм переключения непрерывно повторяется, заряжая конденсатор C1 положительным входным напряжением и снова разряжая его на инвертированном выходе. Конденсатор, по сути, перекачивает заряд с положительного входа на инвертированный выход.
4. Конденсатор C2 действует как буфер / накопитель мощности, сглаживая напряжение на выходе и обеспечивая непрерывное питание на инвертированном выходе.

г. Реализация на практике

В примере схемы, показанной на схеме Схема 5 , мы используем микросхему LTC1144 производства Analog Devices для переключения при инвертировании. зарядный насос. Конденсатор C6 используется для инвертирования заряда, а C5 действует как резервуар, так что отрицательный выход имеет более стабильный выход.Графики показывают, как цепь реагирует при запуске. Ток через конденсатор C6 чередуется с положительного на отрицательный через равные промежутки времени по мере того, как он заряжается от положительного источника питания и разряжается на отрицательный выход. Напряжение отрицательного выхода быстро уменьшается по мере зарядки накопительного конденсатора C5 , со временем выравниваясь до -12 В.

В микросхеме LTC1144 частоту сигнала переключения можно увеличить или уменьшить, изменив значение конденсатора, подключенного к входному выводу OSC.Зарядные насосы могут работать в широком диапазоне частот переключения, обычно от 1 кГц до 200 кГц.

Примечание: у меня не было возможности опробовать эту схему на практике, поэтому значения конденсаторов на схеме Схема 5 , вероятно, придется изменить, чтобы сделать ее пригодной для использования в качестве источника питания синтезатора. Моделирование схем было выполнено в бесплатной программе LTspice, разработанной Analog Devices.

Нагнетательные насосы: дополнительная информация

Если у вас есть вопросы или предложения, не стесняйтесь оставлять комментарии ниже!

Установка оперативно заменяемого блока питания постоянного тока

Используйте эту информацию для установки оперативно заменяемого блока питания постоянного тока.

ВНИМАНИЕ:

Данное оборудование предназначено для подключения заземленных провод цепи питания постоянного тока к заземляющему проводнику на оборудование.

• Это оборудование должно быть подключено непосредственно к системе питания постоянного тока провод заземляющего электрода или к соединительной перемычке от заземления клеммная колодка или шина, к которой подключен заземляющий электрод системы питания постоянного тока проводник подключен.
• Это оборудование должно располагаться в непосредственной близости (например, как, соседние шкафы), как и любое другое оборудование, имеющее соединение между заземленным проводом той же цепи питания постоянного тока и заземляющий провод, а также точка заземления системы постоянного тока.Систему постоянного тока нельзя заземлять в другом месте.
• Источник питания постоянного тока должен находиться в том же помещении. как это оборудование.
• Коммутационные или отключающие устройства не должны находиться в заземленном проводник цепи между источником постоянного тока и точкой подключения проводника заземляющего электрода.

ОПАСНО

Чтобы избежать опасность поражения электрическим током:

• Не подключайте и не отсоединяйте кабели и не выполняйте установку, техническое обслуживание или реконфигурация этого продукта во время электрического гроза.
• Подключите все шнуры питания к правильно подключенным и заземленным источникам питания. источник.
• Подключайте к правильно подключенным источникам питания любое оборудование, которое быть прикрепленным к этому продукту.
• По возможности используйте только одну руку для подключения или отключения сигнала кабели.
• Никогда не включайте какое-либо оборудование, если есть признаки пожара, воды, или структурное повреждение.
• Отсоедините подключенные шнуры питания переменного тока, источники питания постоянного тока, сеть. соединения, телекоммуникационные системы и последовательные кабели до вы открываете крышки устройства, если иное не указано в процедуры установки и настройки.
• Подключайте и отсоединяйте кабели, как описано в следующей таблице. когда вы устанавливаете, перемещаете или открываете крышки на этом продукте или прикрепляете устройств.

ВНИМАНИЕ:

Этот продукт не обеспечивает кнопка управления питанием.Выключение лезвий или извлечение модулей питания и модули ввода-вывода не отключают электрический ток от продукта. Изделие также может иметь несколько шнуров питания. Чтобы удалить все электрический ток от продукта, убедитесь, что все шнуры питания отключены от источника питания.

ВНИМАНИЕ:

• Это оборудование должно устанавливаться обученным обслуживающим персоналом. в местах с ограниченным доступом, как определено NEC и IEC 60950-1, Первое издание, Стандарт безопасности оборудования информационных технологий.
• Подключайте оборудование к правильно заземленной безопасной сверхнизкой источник напряжения (SELV). Источник SELV — это вторичная цепь, которая спроектирован таким образом, чтобы нормальные условия и условия единичной неисправности не вызывали напряжение, превышающее безопасный уровень (постоянный ток 60 В).
• Включает в себя легкодоступный одобренный и номинальный разъединитель. устройство в полевой проводке.
• Требуемые требования см. В документации по продукту. номинал автоматического выключателя для максимальной токовой защиты параллельной цепи.
• Используйте только медные провода. См. Спецификации в документация на изделие для требуемого сечения провода.
• Требуемые требования см. В документации по продукту. значения крутящего момента для винтов клемм электропроводки.

Важно: обязательно прочтите многоязычные инструкции по технике безопасности. на компакт-диске, поставляемом с сервером, перед использованием продукта.

Для установки блока питания постоянного тока с возможностью горячей замены следующие шаги:

Внимание: только обученный сервис персонал, кроме технических специалистов Lenovo, уполномочен установите и снимите источник питания постоянного тока на -48 В и выполните соединения. к источнику постоянного тока -48 В и отключению от него.Сервис Lenovo технические специалисты не сертифицированы и не уполномочены устанавливать или удалять -48 вольт силовой кабель. Заказчик несет ответственность за то, чтобы Только обученный обслуживающий персонал устанавливает или отключает питание -48 В. кабель.