Σχεδιασμός απλών κυκλωμάτων τροφοδοσίας

Η ανάρτηση περιγράφει λεπτομερώς τον τρόπο σχεδίασης και κατασκευής ενός απλού κυκλώματος τροφοδοσίας απευθείας από τη βασική σχεδίαση έως το αρκετά εξελιγμένο τροφοδοτικό με εκτεταμένα χαρακτηριστικά.

Η παροχή ηλεκτρικού ρεύματος είναι απαραίτητη

Είτε πρόκειται για ηλεκτρονικό Νομπ είτε για έμπειρο μηχανικό, όλοι απαιτούν αυτό το απαραίτητο κομμάτι εξοπλισμού που ονομάζεται μονάδα τροφοδοσίας.

Αυτό συμβαίνει επειδή κανένα ηλεκτρονικό σύστημα δεν μπορεί να λειτουργήσει χωρίς τροφοδοσία, για να είναι ακριβής μια τάση DC χαμηλής τάσης και μια μονάδα τροφοδοσίας είναι μια συσκευή που προορίζεται ειδικά για την εκπλήρωση αυτού του σκοπού.

Εάν αυτός ο εξοπλισμός είναι τόσο σημαντικός, καθίσταται επιτακτική ανάγκη για όλους στον τομέα να μάθουν όλα τα πικάντικα αυτού του σημαντικού μέλους της ηλεκτρονικής οικογένειας.

Ας ξεκινήσουμε και να μάθουμε πώς να σχεδιάζουμε ένα κύκλωμα τροφοδοσίας, ένα απλούστερο πρώτο, πιθανώς για τους Νοβς που θα έβρισκαν αυτές τις πληροφορίες εξαιρετικά χρήσιμες.
ΠΡΟΣ ΤΗΝ βασικό κύκλωμα τροφοδοσίας θα απαιτήσει βασικά τρία κύρια στοιχεία για την παροχή των επιδιωκόμενων αποτελεσμάτων.
Ένας μετασχηματιστής, μια δίοδος και ένας πυκνωτής. Ο μετασχηματιστής είναι η συσκευή που έχει δύο σειρές περιελίξεων, το ένα πρωτεύον και το άλλο είναι το δευτερεύον.

Το δίκτυο 220v ή 120v τροφοδοτείται στην πρωτεύουσα περιέλιξη που μεταφέρεται στη δευτερεύουσα περιέλιξη για να παράγει εκεί χαμηλότερη επαγόμενη τάση εκεί.

Η χαμηλή τάση προς τα κάτω που διατίθεται στο δευτερεύον του μετασχηματιστή χρησιμοποιείται για την επιδιωκόμενη εφαρμογή σε ηλεκτρονικά κυκλώματα, ωστόσο πριν από τη χρήση αυτής της δευτερεύουσας τάσης, πρέπει πρώτα να διορθωθεί, που σημαίνει ότι η τάση πρέπει να γίνει πρώτα σε DC.

Για παράδειγμα, εάν το δευτερεύον μετασχηματιστή έχει ονομαστική τιμή 12 βολτ, τότε τα αποκτηθέντα 12 βολτ από το δευτερεύον μετασχηματιστή θα είναι ακροδέκτη AC 12 βολτ τα αντίστοιχα καλώδια.

Το ηλεκτρονικό κύκλωμα δεν μπορεί ποτέ να λειτουργήσει με AC και συνεπώς αυτή η τάση πρέπει να μετατραπεί σε DC.

Η δίοδος είναι μία συσκευή που μετατρέπει αποτελεσματικά ένα AC σε DC, υπάρχουν τρεις διαμορφώσεις μέσω των οποίων μπορούν να διαμορφωθούν βασικά σχέδια τροφοδοσίας.

Μπορεί επίσης να θέλετε να μάθετε πώς να σχεδιάσετε ένα τροφοδοτικό πάγκου

Χρησιμοποιώντας μία μόνο δίοδο:

Η πιο βασική και ακατέργαστη μορφή σχεδιασμού τροφοδοσίας είναι αυτή που χρησιμοποιεί μία μόνο δίοδο και έναν πυκνωτή. Δεδομένου ότι μία μόνο δίοδος θα διορθώσει μόνο έναν μισό κύκλο του σήματος AC, αυτός ο τύπος διαμόρφωσης απαιτεί έναν μεγάλο πυκνωτή φίλτρου εξόδου για την αντιστάθμιση του παραπάνω περιορισμού.

Ένας πυκνωτής φίλτρου διασφαλίζει ότι μετά την διόρθωση, στα τμήματα πτώσης ή μείωσης του προκύπτοντος μοτίβου DC, όπου η τάση τείνει να βυθιστεί, αυτά τα τμήματα γεμίζονται και συμπληρώνονται από την αποθηκευμένη ενέργεια μέσα στον πυκνωτή.

Η παραπάνω πράξη αντιστάθμισης που γίνεται από την αποθηκευμένη ενέργεια των πυκνωτών βοηθά στη διατήρηση μιας καθαρής και χωρίς κυματισμό εξόδου DC που δεν θα ήταν δυνατή μόνο από τις διόδους και μόνο.

Για ένα σχεδιασμό τροφοδοσίας με μία μόνο δίοδο, η δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή πρέπει απλώς να έχει μία περιέλιξη με δύο άκρα.

Ωστόσο, η παραπάνω διαμόρφωση δεν μπορεί να θεωρηθεί αποτελεσματικός σχεδιασμός τροφοδοσίας λόγω της διόρθωσης των ημι-κυμάτων του και των περιορισμένων δυνατοτήτων κλιματισμού εξόδου.

Χρήση δύο διόδων:

Η χρήση μερικών διόδων για την παραγωγή τροφοδοσίας απαιτεί έναν μετασχηματιστή με δευτερεύουσα περιέλιξη με κεντρικό άγγιγμα. Το διάγραμμα δείχνει πώς συνδέονται οι δίοδοι με τον μετασχηματιστή.

Αν και, οι δύο δίοδοι λειτουργούν παράλληλα και αντιμετωπίζουν και τα δύο μισά του σήματος εναλλασσόμενου ρεύματος και παράγουν μια πλήρη διόρθωση κύματος, η χρησιμοποιούμενη μέθοδος δεν είναι αποτελεσματική, επειδή σε οποιαδήποτε στιγμή χρησιμοποιείται μόνο το μισό τύλιγμα του μετασχηματιστή. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα χαμηλό κορεσμό πυρήνα και περιττή θέρμανση του μετασχηματιστή, καθιστώντας αυτόν τον τύπο διαμόρφωσης τροφοδοσίας λιγότερο αποδοτικό και συνηθισμένο σχεδιασμό.

Χρήση τεσσάρων διόδων:

Είναι η καλύτερη και παγκοσμίως αποδεκτή μορφή διαμόρφωσης τροφοδοσίας όσον αφορά τη διαδικασία διόρθωσης.

Η έξυπνη χρήση τεσσάρων διόδων κάνει τα πράγματα πολύ απλά, μόνο ένα δευτερεύον τύλιγμα είναι το μόνο που απαιτείται, ο κορεσμός πυρήνα βελτιστοποιείται τέλεια με αποτέλεσμα μια αποτελεσματική μετατροπή AC σε DC.

Το σχήμα δείχνει πώς γίνεται πλήρης τροφοδοσία με ανορθωμένο κύμα χρησιμοποιώντας τέσσερις διόδους και έναν πυκνωτή φίλτρου σχετικά χαμηλής αξίας.

Αυτός ο τύπος διαμόρφωσης διόδων είναι γνωστός ως δίκτυο γέφυρας, ίσως να θέλετε να μάθετε πώς να κατασκευάσετε έναν ανορθωτή γέφυρας .

Όλα τα παραπάνω σχέδια τροφοδοσίας παρέχουν εξόδους με συνηθισμένη ρύθμιση και επομένως δεν μπορούν να θεωρηθούν τέλεια, αυτά δεν παρέχουν ιδανικές εξόδους DC και συνεπώς δεν είναι επιθυμητά για πολλά εξελιγμένα ηλεκτρονικά κυκλώματα. Επιπλέον, αυτές οι διαμορφώσεις δεν περιλαμβάνουν χαρακτηριστικά μεταβλητής τάσης και ρεύματος.

Ωστόσο, τα παραπάνω χαρακτηριστικά μπορεί απλά να ενσωματωθούν στα παραπάνω σχέδια, μάλλον με την τελευταία διαμόρφωση τροφοδοσίας πλήρους κύματος μέσω της εισαγωγής ενός ενιαίου IC και μερικών άλλων παθητικών εξαρτημάτων.

Χρήση του IC LM317 ή LM338:

Το IC LM 317 είναι μια εξαιρετικά ευπροσάρμοστη συσκευή η οποία κανονικά ενσωματώνεται με τροφοδοτικά για τη λήψη καλά ρυθμιζόμενων και μεταβλητών εξόδων τάσης / ρεύματος. Λίγα παραδείγματα κυκλωμάτων τροφοδοσίας που χρησιμοποιούν αυτό το IC

Επειδή το παραπάνω IC μπορεί να υποστηρίξει μόνο 1,5 αμπέρ, για μεγαλύτερες εξόδους ρεύματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια άλλη παρόμοια συσκευή, αλλά με υψηλότερες βαθμολογίες. Το IC LM 338 λειτουργεί ακριβώς όπως το LM 317 αλλά είναι ικανό να χειριστεί έως και 5 αμπέρ ρεύματος. Μια απλή σχεδίαση φαίνεται παρακάτω.

Για την επίτευξη σταθερών επιπέδων τάσης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ICs σειράς 78ΧΧ με τα παραπάνω κυκλώματα τροφοδοσίας. ο Τα 78XX ICs εξηγούνται διεξοδικά για την αναφορά σας

Στην εποχή μας Τροφοδοτικά SMPS χωρίς μετασχηματιστή γίνονται τα αγαπημένα μεταξύ των χρηστών, λόγω της υψηλής απόδοσης, υψηλής απόδοσης δυνατότητες σε εκπληκτικά συμπαγή μεγέθη.
Παρόλο που η κατασκευή ενός κυκλώματος τροφοδοσίας SMPS στο σπίτι δεν είναι σίγουρα για τους αρχάριους στον τομέα, οι μηχανικοί και οι λάτρεις με πλήρη γνώση του θέματος μπορούν να κάνουν την κατασκευή τέτοιων κυκλωμάτων στο σπίτι.

Μπορείτε επίσης να μάθετε για ένα τακτοποιημένο μικρό διακόπτης τροφοδοσίας.

Υπάρχουν μερικές άλλες μορφές τροφοδοσίας που μπορούν μάλλον να κατασκευαστούν ακόμη και από τους νέους ηλεκτρονικούς χομπίστες και δεν απαιτούν μετασχηματιστές. Αν και είναι πολύ φθηνά και εύκολα στην κατασκευή, αυτοί οι τύποι κυκλωμάτων τροφοδοσίας δεν μπορούν να υποστηρίξουν έντονο ρεύμα και περιορίζονται κανονικά στα 200 mA περίπου.

Σχεδιασμός τροφοδοσίας χωρίς μετασχηματιστή

Δύο έννοιες του παραπάνω μετασχηματιστή λιγότερο τύπου κυκλωμάτων τροφοδοσίας συζητούνται στις ακόλουθες δύο θέσεις:

Χρησιμοποιώντας πυκνωτές υψηλής τάσης,

Χρησιμοποιώντας Hi -End ICs και FET

Σχόλια από έναν από τους αφοσιωμένους αναγνώστες αυτού του ιστολογίου

Αγαπητέ Swagatam Majumdar,

Θέλω να φτιάξω ένα psu για έναν μικροελεγκτή και τα εξαρτώμενα εξαρτήματά του ...

Θέλω να βγάλω ένα σταθερό + 5V και + 3,3V από το psu, δεν είμαι σίγουρος για το amp-age, αλλά νομίζω ότι ένα σύνολο 5A θα πρέπει να είναι αρκετό, θα υπάρχει επίσης ποντίκι 5V και πληκτρολόγιο 5V και 3 x SN74HC595 IC's και 2 x 512Kb SRAM ... Γι 'αυτό πραγματικά δεν ξέρω την ενίσχυση για να στοχεύσω ....

Υποθέτω ότι το 5Amp είναι αρκετό; .... Η ΚΥΡΙΑ ερώτησή μου είναι ποιος ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΟΣ πρέπει να χρησιμοποιήσει και ποιες ΔΙΑΔΡΟΜΕΣ να χρησιμοποιήσουν; Έχω επιλέξει τον μετασχηματιστή αφού διάβασα κάπου στο διαδίκτυο ότι ο ανορθωτής γέφυρας προκαλεί ένα VOLT DROP 1.4V γενικά και στο ιστολόγιό σας πάνω δηλώνετε ότι το recitfier γέφυρας θα προκαλέσει την αύξηση της τάσης;

Οπότε δεν είμαι σίγουρος (δεν είμαι σίγουρος ότι είμαι καινούργιος στα ηλεκτρονικά) ..... Ο πρώτος μετασχηματιστής που επέλεξα ήταν αυτός. Παρακαλώ με ενημερώστε ποιο είναι το ΚΑΛΥΤΕΡΟ για τις ανάγκες μου και ποια ΔΙΟΔΕΣ να χρησιμοποιήσω επίσης .... Θα ήθελα να χρησιμοποιήσω το PSU για έναν πίνακα πολύ παρόμοιο με αυτό ....

Παρακαλώ βοηθήστε και καθοδηγήστε με τον καλύτερο τρόπο για να φτιάξω ένα κατάλληλο MAINS 220 / 240V PSU που μου δίνει STABLE 5V και 3.3V για χρήση με το σχέδιό μου. Ευχαριστώ εκ των προτέρων.

Πώς να αποκτήσετε σταθερά 5V και 3V από το κύκλωμα τροφοδοσίας

Γεια σας, μπορείτε να το επιτύχετε απλά μέσω ενός IC 7805 για να αποκτήσετε το 5V και προσθέτοντας μερικές διόδους 1N4007 σε αυτό το 5V για να λάβετε περίπου 3.3V.

Τα 5 amp φαίνονται πολύ ψηλά και δεν νομίζω ότι θα απαιτούσατε αυτό το πολύ υψηλό ρεύμα, εκτός κι αν χρησιμοποιείτε επίσης αυτήν την τροφοδοσία με ένα εξωτερικό στάδιο οδηγού που μεταφέρει υψηλότερα φορτία, όπως ένα LED υψηλής ισχύος ή έναν κινητήρα κ.λπ.

Γι 'αυτό είμαι βέβαιος ότι η απαίτησή σας μπορεί να εκπληρωθεί εύκολα μέσω των παραπάνω διαδικασιών.

για την τροφοδοσία MCU μέσω της παραπάνω διαδικασίας μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα trafo 0-9V ή 0-12V με ρεύμα 1amp, οι δίοδοι θα μπορούσαν να είναι 1N4007 x 4nos

Οι δίοδοι θα πέσουν 1.4V όταν η είσοδος είναι DC αλλά όταν είναι AC σαν trafo τότε η έξοδος θα αυξηθεί με συντελεστή 1,21.

βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε καπάκι 2200uF / 25V μετά τη γέφυρα για το φιλτράρισμα

Ελπίζω ότι οι πληροφορίες θα σας διαφωτίσουν και θα απαντήσουν στα ερωτήματά σας.

Η παραπάνω εικόνα δείχνει πώς μπορείτε να λάβετε σταθερά 5V και 3.3V από ένα δεδομένο κύκλωμα τροφοδοσίας.

Πώς να λάβετε μεταβλητή τάση 9 V από το IC 7805

Κανονικά, το IC 7805 θεωρείται ως σταθερή συσκευή ρυθμιστή τάσης 5 V. Ωστόσο, με μια βασική λύση, το IC θα μπορούσε να μετατραπεί σε κύκλωμα μεταβλητού ρυθμιστή 5 V έως 9 V, όπως φαίνεται παραπάνω.

Εδώ, μπορούμε να δούμε ότι προστίθεται μια προεπιλογή 500 ohm με τον κεντρικό πείρο γείωσης του IC, το οποίο επιτρέπει στο IC να παράγει μια ανυψωμένη τιμή εξόδου έως 9 V, με ρεύμα 850 mA. Η προκαθορισμένη ρύθμιση θα μπορούσε να ρυθμιστεί για έξοδο από 5 V έως 9 V.

Δημιουργία σταθερού κυκλώματος ρυθμιστή 12V

Στο παραπάνω διάγραμμα μπορούμε να δούμε πώς ένα συνηθισμένο IC ρυθμιστή 7805 θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία μιας σταθερής 5V ρυθμιζόμενης εξόδου.

Σε περίπτωση που θέλετε να επιτύχετε ένα σταθερό τροφοδοτικό 12V, η ίδια διαμόρφωση θα μπορούσε να εφαρμοστεί για τη λήψη των απαιτούμενων αποτελεσμάτων, όπως φαίνεται παρακάτω:

12V, 5V Ρυθμιζόμενη τροφοδοσία

Ας υποθέσουμε ότι είχατε εφαρμογές κυκλώματος που χρειάζονταν διπλή τροφοδοσία στην περιοχή των 12V σταθερών και επίσης 5V σταθερών ρυθμιζόμενων αναλωσίμων.

Για τέτοιες εφαρμογές, ο ανωτέρω αναφερόμενος σχεδιασμός θα μπορούσε απλώς να τροποποιηθεί χρησιμοποιώντας ένα 7812 IC και στη συνέχεια ένα 7805 IC για την απόκτηση της απαιτούμενης 12V και 5V ρυθμισμένης εξόδου τροφοδοσίας μαζί, όπως υποδεικνύεται παρακάτω:

Σχεδιάζοντας ένα απλό διπλό τροφοδοτικό

Σε πολλές από τις εφαρμογές του κυκλώματος, ειδικά σε αυτές που χρησιμοποιούν op amp, ένα διπλό τροφοδοτικό καθίσταται υποχρεωτικό για την ενεργοποίηση των +/- και γείωσης στο κύκλωμα.

Σχεδιάζοντας ένα απλό διπλή τροφοδοσία στην πραγματικότητα περιλαμβάνει ένα κεντρικό τροφοδοτικό βρύσης και έναν ανορθωτή γέφυρας μαζί με μερικούς πυκνωτές φίλτρου υψηλής αξίας όπως φαίνεται παρακάτω:

Ωστόσο, για την επίτευξη ρυθμιζόμενης διπλής τροφοδοσίας με το επιθυμητό επίπεδο διπλής τάσης στην έξοδο είναι κάτι που συνήθως απαιτεί πολύπλοκο σχεδιασμό χρησιμοποιώντας δαπανηρά IC .

Ο ακόλουθος σχεδιασμός δείχνει πόσο απλά και διακριτικά θα μπορούσε να διαμορφωθεί μια διπλή τροφοδοσία χρησιμοποιώντας μερικά BJT και μερικές αντιστάσεις.

Εδώ τα Q1 και Q3 είναι εξοπλισμένα ως ακόλουθοι εκπομπών περάστε τρανζίστορ , που αποφασίζουν το ποσό του ρεύματος που επιτρέπεται να περάσει στις αντίστοιχες εξόδους +/-. Εδώ, είναι περίπου 2 amp

Η τάση εξόδου στις αντίστοιχες ράγες διπλής τροφοδοσίας καθορίζεται από τα τρανζίστορ Q2 και Q4 μαζί με το βασικό τους ανθεκτικό δίκτυο διαχωριστή.

Τα επίπεδα τάσης εξόδου θα μπορούσαν να ρυθμιστούν κατάλληλα και να τροποποιηθούν προσαρμόζοντας τις τιμές των πιθανών διαχωριστών που σχηματίζονται από τις αντιστάσεις R2, R3 και R5, R6.

Σχεδιασμός τροφοδοτικού LM317 με σταθερές αντιστάσεις

Παρακάτω παρουσιάζεται μια εξαιρετικά απλή τροφοδοσία τάσης / ρεύματος που βασίζεται σε LM317T, η οποία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη φόρτιση κυψελών νικελίου-καδμίου ή οποτεδήποτε απαιτείται πρακτική παροχή ισχύος.

Είναι μια απλή επιχείρηση για την κατασκευή του αρχάριου, και προορίζεται να χρησιμοποιηθεί με έναν προσαρμογέα τροφοδοσίας plug-in που παρέχει ένα μη ρυθμιζόμενο d.c. παραγωγή. Το IC1 είναι στην πραγματικότητα ένας ρυθμιζόμενος ρυθμιστής τύπου LM317T.

Ο περιστροφικός διακόπτης S1 επιλέγει τη ρύθμιση (σταθερό ρεύμα ή σταθερή τάση) μαζί με την τιμή ρεύματος ή τάσης. Η ρυθμιζόμενη τάση μπορεί να ληφθεί στο SK3 και το ρεύμα είναι στο SK4.

Παρατηρήστε ότι έχει ενσωματωθεί μια ρυθμιζόμενη ρύθμιση (θέση 12) που επιτρέπει την προσαρμογή μιας μεταβλητής τάσης μέσω του ποτενσιόμετρου VR1.

Οι τιμές της αντίστασης πρέπει να κατασκευάζονται από τις πλησιέστερες σταθερές τιμές που μπορούν να ληφθούν, τοποθετημένες εν σειρά ανάλογα με τις ανάγκες.

Το Resistor R6 έχει βαθμολογία 1W και R7 στα 2W αν και τα υπόλοιπα θα μπορούσαν να είναι 0,25W. Ο ρυθμιστής τάσης IC1 317 πρέπει να εγκαταστήσει σε κάποια ψύκτρα, το μέγεθος του οποίου καθορίζεται από τις απαραίτητες τάσεις και ρεύματα εισόδου και εξόδου.