Выпрямитель 12в своими руками — Морской флот
Всем радиолюбителям привет, в этой статье хочу представить вам блок питания с регулировкой напряжения от 0 до 12 вольт. На нем очень легко выставить нужное напряжение, даже в милливольтах. Схема не содержит никаких покупных деталей – всё это можно вытащить из старой техники, как импортной, так и советской.
Принципиальная схема БП (уменьшенная)
Корпус изготовлен из дерева, в середине прикручен трансформатор на 12 вольт, конденсатор на 1000 мкФ х 25 вольт и плата, которая регулирует напряжение.
Конденсатор С2 нужно брать с большой емкостью, например чтобы подключать к блоку питания усилитель и чтобы напряжение не проваливалось на низких частотах.
Транзистор VT2 лучше установить на небольшой радиатор. Потому что при длительной работе он может нагреться и сгореть, у меня уже 2 штуки сгорело, пока не поставил приличный по размерам радиатор.
Резистор R1 можно ставить постоянный он большой роли не играет.
Сверху на корпусе есть переменный резистор, которым регулируется напряжение, и красный светодиод, который показывает есть ли напряжение на выходе БП.
На выходе устройства, чтобы постоянно не прикручивать проводки к чему-нибудь, я припаял крокодильчики – с ними очень удобно. Схема не требует никаких настроек и работает надёжно и стабильно, ее действительно может сделать любой радиолюбитель. Спасибо за внимание, всем удачи! Автор: Игорь.
Обсудить статью САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА 12В
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.
Появляющиеся пульсации нужно обязательно убрать, иначе электронная схема не сможет нормально работать. Поэтому, в схеме присутствуют специальные фильтры, представляющие собой электролитические конденсаторы с большой емкостью.
Сама сборка моста состоит из четырех диодов с одинаковыми параметрами. Они соединены в общую схему и размещаются в общем корпусе.
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.
Применение диодных мостов
В любых приборах и электронике, для питания которых используется переменный электрический ток, присутствует схема диодного моста на 12 вольт. Ее используют не только в трансформаторных, но и в импульсных выпрямителях. Наиболее характерным импульсным блоком является блок питания компьютера.
Кроме того диодные мосты применяются в люминесцентных компактных лампах или в энергосберегающих лампах. Они дают очень хороший эффект при использовании их в пускорегулирующих электронных аппаратах. Широко применяются и во всех моделях современных сварочных аппаратов.
Как сделать диодный мост
Тема: как можно спаять источник питания на 12 вольт своими руками (схема).
Если вам нужен источник постоянного питания с напряжением 12 вольт, а его нет под рукой, то его можно и купить. Если брать дешёвый блок питания, то его качество будет оставлять желать лучшего. Обычно такие недорогие БП хороши только с виду. Когда их открываешь, то оказывается, что его характеристики (указанные на корпусе) по току завышены. В реальности он не способен обеспечить в полной мере ту мощность, что заявлена производителем (как правило). Можно купить и более дорогостоящий блок питания на 12 вольт, но собрать своими руками по частям выйдет гораздо дешевле, а по качеству ничуть не хуже.
Итак, как сделать хороший и простой блок питания на 12 вольт своими руками, что для этого нам понадобится? Нужен понижающий силовой трансформатор, выпрямительный диодный мост и фильтрующий конденсатор электролит. Трансформатор будет понижать сетевое напряжение (220 В) до нужного, а именно до 10 вольт. Почему до 10, а не 12. Потому, что есть такой эффект — переменное напряжение после диодного моста (имеющего конденсатор достаточной емкости) станет процентов примерно на 18 больше, чем без конденсатора. Это стоит учитывать при сборке любого блока питания.
Трансформатор нужен той мощности, которая вам нужна. То есть, изначально вы должны знать, какой именно максимальный ток должен выдавать данный блок питания. Зная ток и выходное напряжение можно найти электрическую мощность. Нужно просто ток (к примеру 3 ампера) перемножить на напряжение выхода (в нашем случае это 12 вольт). Стоит ещё добавить небольшой запас по мощности процентов 25. В итоге получим, что нужен трансформатор мощностью около 50 Вт.
С размерами (мощностью) трансформатора определились. Исходя из этого вторичная обмотка транса должна иметь нужное сечение, чтобы обеспечить нужную силу тока. Для 3 ампер (максимальное значение) на выходе нашего самодельного блока питания сечение вторичной обмотки трансформатора должно быть около 1,3 мм. Если на магнитопроводе достаточно места, то можно намотать провод большего диаметра (это только увеличит максимальную силу тока источника питания).
Итак, наш трансформатор на выходе вторичной обмотки будет выдавать переменное напряжение величиной 10 вольт. Это напряжение имеет форму синусоиды, которая меняет свои полюса с частотой 50 герц. Нам же нужен постоянный ток, который не имел этого периодического изменения полюсов. Для этого используется выпрямительный диодный мост. Его задача сводится к тому, что он все полупериоды делает однополюсными, хотя и скачкообразными (плавно возрастающими и убывающими). Диодный мост можно купить готовым, хотя его можно спаять и самому из 4х одинаковых диодов, которые должны быть также рассчитаны на нужный выходной ток. Для нашего самодельного блока питания с 3 амперами нужно взять диоды, рассчитанные на ток в 6 А (берём с учётом запаса).
Поскольку после диодов напряжение имеет скачкообразный вид, его нужно отфильтровать. Это делается обычным электролитическим конденсатором, соответствующей емкости. Значит достаем еще и конденсатор, рассчитанный на напряжение 25 вольт, с емкостью 2200 мкф (чем больше, тем лучше фильтрация, но при этом и размеры конденсатора будут увеличиваться). Вот и всё, теперь эти элементы нужно просто спаять между собой (трансформатор, выпрямительный диодный мост и конденсатор электролит).
Практическая схема диодного моста на напряжение 12 вольт
В блоках питания радио- и электроаппаратуры почти всегда используются выпрямители, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный. Связано это с тем, что практически все электронные схемы и многие другие устройства должны питаться от источников постоянного тока. Выпрямителем может служить любой элемент с нелинейной вольт-амперной характеристикой, другими словами, по-разному пропускающий ток в противоположных направлениях. В современных устройствах в качестве таких элементов, как правило, используются плоскостные полупроводниковые диоды.
Схема полупроводникового диода.
Плоскостные полупроводниковые диоды
Наряду с хорошими проводниками и изоляторами существует очень много веществ, занимающих по проводимости промежуточное положение между двумя этими классами. Называют такие вещества полупроводниками. Сопротивление чистого полупроводника с ростом температуры уменьшается в отличие от металлов, сопротивление которых в этих условиях возрастает.
Добавляя к чистому полупроводнику небольшое количество примеси, можно в значительной степени изменить его проводимость. Существует два класса таких примесей:
Рисунок 1. Плоскостной диод: а. устройство диода; б. обозначение диода в электротехнических схемах; в. внешний вид плоскостных диодов различной мощности.
- Донорные – превращающие чистый материал в полупроводник n-типа, содержащий избыток свободных электронов. Проводимость такого типа называют электронной.
- Акцепторные – превращающие такой же материал в полупроводник p-типа, обладающий искусственно созданным недостатком свободных электронов. Проводимость такого полупроводника называют дырочной. «Дырка» – место, которое покинул электрон, ведет себя аналогично положительному заряду.
Слой на границе полупроводников p- и n-типа (p-n переход) обладает односторонней проводимостью – хорошо проводит ток в одном (прямом) направлении и очень плохо в противоположном (обратном). Устройство плоскостного диода показано на рисунке 1а. Основа – пластинка из полупроводника (германий) с небольшим количеством донорной примеси (n-типа), на которую помещается кусочек индия, являющегося акцепторной примесью.
После нагрева индий диффундирует в прилегающие области полупроводника, превращая их в полупроводник p-типа. На границе областей с двумя типами проводимости и возникает p-n переход. Вывод, соединенный с полупроводником p-типа, называют анодом получившегося диода, противоположный – его катодом. Изображение полупроводникового диода на принципиальных схемах приведено на рис. 1б, внешний вид плоскостных диодов различной мощности – на рис. 1в.
Вернуться к оглавлению
Простейший выпрямитель
Рисунок 2. Характеристики тока в различных схемах.
Ток, протекающий в обычной осветительной сети, является переменным. Его величина и направление меняются 50 раз в течение одной секунды. График зависимости его напряжения от времени показан на рис. 2а. Красным цветом показаны положительные полупериоды, синим – отрицательные.
Поскольку величина тока изменяется от нуля до максимального (амплитудного) значения, вводится понятие действующего значения тока и напряжения. Например, в осветительной сети действующее значение напряжения 220 В – во включенном в эту сеть нагревательном приборе за одинаковые промежутки времени выделяется столько же тепла, сколько в том же устройстве, в цепи постоянного тока напряжением 220 В.
Но на самом деле напряжение в сети меняется за 0,02 с следующим образом:
- первую четверть этого времени (периода) – увеличивается от 0 до 311 В;
- вторую четверть периода – уменьшается от 311 В до 0;
- третью четверть периода – уменьшается от 0 до 311 В;
- последнюю четверть периода – возрастает от 311 В до 0.
В этом случае 311 В – амплитуда напряжения Uо. Амплитудное и действующее (U) напряжения связаны между собой формулой:
Uo = √2 *U.
Рисунок 3. Диодный мост.
При включении в цепь переменного тока последовательно соединенных диода (VD) и нагрузки (рис. 2б), ток через нее протекает только во время положительных полупериодов (рис. 2в). Происходит это благодаря односторонней проводимости диода. Называется такой выпрямитель однополупериодным – одну половину периода ток в цепи есть, во время второй – отсутствует.
Ток, протекающий через нагрузку в таком выпрямителе, не постоянный, а пульсирующий. Превратить его практически в постоянный можно, включив параллельно нагрузке конденсатор фильтра C
Вернуться к оглавлению
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.
Классическая схема диодного моста на 12 вольт
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.
Появляющиеся пульсации нужно обязательно убрать, иначе электронная схема не сможет нормально работать. Поэтому, в схеме присутствуют специальные фильтры, представляющие собой электролитические конденсаторы с большой емкостью.
Сама сборка моста состоит из четырех диодов с одинаковыми параметрами. Они соединены в общую схему и размещаются в общем корпусе.
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.
Применение диодных мостов
В любых приборах и электронике, для питания которых используется переменный электрический ток, присутствует схема диодного моста на 12 вольт. Ее используют не только в трансформаторных, но и в импульсных выпрямителях. Наиболее характерным импульсным блоком является блок питания компьютера.
Кроме того диодные мосты применяются в люминесцентных компактных лампах или в энергосберегающих лампах. Они дают очень хороший эффект при использовании их в пускорегулирующих электронных аппаратах. Широко применяются и во всех моделях современных сварочных аппаратов.
Как сделать диодный мост
Как сделать блок питания 12В своими руками
Блок питания постоянного напряжения 12 вольт состоит из трех основных частей:
- Понижающий трансформатор с обычного входного переменного напряжения 220 В. На его выходе будет такое же синусоидальное напряжение, только пониженное до примерно 16 вольт по холостому ходу – без нагрузки.
- Выпрямитель в виде диодного моста. Он «срезает» нижние полусинусоиды и кладет их вверх, то есть получается напряжение, меняющееся от 0 до тех же 16 вольт, но в положительной области.
- Электролитический конденсатор большой емкости, который сглаживает полусинусоиды напряжения, делая их приближающимися к прямой линии на уровне в 16 вольт. Это сглаживание тем лучше, чем больше емкость конденсатора.
Самое простое, что нужно для получения постоянного напряжения, способного питать приборы, рассчитанные на 12 вольт – лампочки, светодиодные ленты и другое низковольтное оборудование.
Понижающий трансформатор можно взять из старого блока питания компьютера или просто купить в магазине, чтобы не заморачиваться с обмотками и перемотками. Однако чтобы выйти в конечном счете на искомые 12 вольт напряжения при работающей нагрузке, нужно взять трансформатор, понижающий вольт до 16.
Для моста можно взять четыре выпрямительных диода 1N4001, рассчитанных на нужный нам диапазон напряжений или аналогичные.
Конденсатор должен быть емкостью не менее 480 мкФ. Для хорошего качества выходного напряжения можно и больше, 1 000 мкФ или выше, но для питания осветительных приборов это совсем не обязательно. Диапазон рабочих напряжений конденсатора нужен, скажем, вольт до 25.
Компоновка прибора
Если мы хотим сделать приличный прибор, который не стыдно будет потом приделать в качестве постоянного блока питания, допустим, для цепочки светодиодов, нужно начать с трансформатора, платы для монтажа электронных компонентов и коробки, где все это будет закреплено и подключено. При выборе коробки важно учесть, что электрические схемы при работе разогреваются. Поэтому коробку хорошо найти подходящую по размерам и с отверстиями для вентиляции. Можно купить в магазине или взять корпус от блока питания компьютера. Последний вариант может оказаться громоздким, но в нем как упрощение можно оставить уже имеющийся трансформатор, даже вместе с вентилятором охлаждения.
На трансформаторе нас интересует низковольтная обмотка. Если она дает понижение напряжения с 220 В до 16 В – это идеальный случай. Если нет, придется ее перемотать. После перемотки и проверки напряжения на выходе трансформатора его можно закрепить на монтажной плате. И сразу продумать, как монтажная плата будет крепиться внутри коробки. У нее для этого имеются посадочные отверстия.
Низковольтная обмоткаМонтажная платаДальнейшие действия по монтажу будут проходить на этой монтажной плате, значит, она должна быть достаточной по площади, длине и допускать возможную установку радиаторов на диоды, транзисторы или микросхему, которые должны еще поместиться в выбранную коробку.
Диодный мостДиодный мост собираем на монтажной плате, должен получиться такой ромбик из четырех диодов. Причем левая и правая пары состоят одинаково из диодов, подключенных последовательно, а обе пары параллельны друг другу. Один конец каждого диода маркирован полоской – это обозначен плюс. Сначала паяем диоды в парах друг к другу. Последовательно – это значит плюс первого соединен с минусом второго. Свободные концы пары тоже получатся – плюс и минус. Параллельно соединить пары – значит спаять оба плюса пар и оба минуса. Вот теперь имеем выходные контакты моста – плюс и минус. Или их можно назвать полюсами – верхним и нижним.
Схема диодного мостаОстальные два полюса – левый и правый – используются как входные контакты, на них подается переменное напряжение с вторичной обмотки понижающего трансформатора. А на выходы моста диоды подадут пульсирующее знакопостоянное напряжение.
Если теперь подключить параллельно с выходом моста конденсатор, соблюдая полярность – к плюсу моста – плюс конденсатора, он напряжение начнет сглаживать, причем настолько хорошо, насколько велика у него емкость. 1 000 мкФ будет достаточно, и даже ставят 470 мкФ.
Внимание! Электролитический конденсатор – прибор небезопасный. При неверном подключении, при подаче на него напряжения вне рабочего диапазона или при большом перегреве он может взорваться. При этом разлетается по округе все его внутреннее содержимое – лохмотья корпуса, металлической фольги и брызги электролита. Что весьма опасно.
Ну вот и получился у нас самый простой (если не сказать, примитивный) блок питания для приборов напряжением 12 V DC, то есть постоянного тока.
Проблемы простого блока питания с нагрузкой
Сопротивление, нарисованное на схеме – это эквивалент нагрузки. Нагрузка должна быть такова, чтобы ток, ее питающий, при подаваемом напряжении в 12 В не превысил 1 А. Можно рассчитать мощность нагрузки и сопротивление по формулам.
Откуда сопротивление R = 12 Ом, а мощность P = 12 ватт. Это значит, что если мощность будет больше 12 ватт, а сопротивление меньше 12 Ом, то наша схема начнет работать с перегрузкой, будет сильно греться и быстро сгорит. Решить проблему можно несколькими способами:
- Стабилизировать выходное напряжение так, чтобы при изменяющемся сопротивлении нагрузки ток не превышал максимально допустимого значения или при внезапных скачках тока в сети нагрузки – например, в момент включения некоторых приборов – пиковые значения тока срезались до номинала. Такие явления бывают, когда блок питания запитывает радиоэлектронные устройства – радиоприемники, и пр.
- Использовать специальные схемы защиты, которые бы отключали блок питания при превышении тока на нагрузке.
- Использовать более мощные блоки питания или блоки питания с большим запасом мощности.
Блок питания со стабилизатором на микросхеме
На рисунке ниже представлено развитие предыдущей простой схемы включением на выходе микросхемы 12-вольтового стабилизатора LM7812.
Блок питания со стабилизатором на микросхемеЭто уже лучше, но максимальный ток в нагрузке такого блока стабилизированного питания по-прежнему не должен превышать 1 А.
Блок питания повышенной мощности
Более мощным блок питания можно сделать, добавив в схему несколько мощных каскадов на транзисторах Дарлингтона типа TIP2955. Один каскад даст прибавку нагрузочного тока в 5 А, шесть составных транзисторов, подключенных параллельно, обеспечат нагрузочный ток в 30 А.
Транзисторы Дарлингтона типа TIP2955Схема, обладающая такой выходной мощностью, требует соответствующего охлаждения. Транзисторы должны быть обеспечены радиаторами. Возможно, понадобится и дополнительный вентилятор охлаждения. Кроме того, можно защититься еще плавкими предохранителями (на схеме не показано).
На рисунке показано подключение одного составного транзистора Дарлингтона, дающего возможность увеличения выходного тока до 5 ампер. Можно увеличивать и дальше, подключая новые каскады параллельно с указанным.
Подключение одного составного транзистора ДарлингтонаВнимание! Одним из главных бедствий в электрических цепях является внезапное короткое замыкание в нагрузке. При этом, как правило, возникает ток гигантской силы, который сжигает все на своем пути. В этом случае сложно придумать такой мощный блок питания, который способен это выдержать. Тогда применяют схемы защиты, начиная от плавких предохранителей и кончая сложными схемами с автоматическим отключением на интегральных микросхемах.
Выпрямление 12 вольт переменного тока. Диодный мост
Итак, дорогие мои, мы собрали нашу схемку и пришло время ее проверить, испытать и нарадоваться сему счастью. На очереди у нас — подключение схемы к источнику питания. Приступим. На батарейках, аккумуляторах и прочих прибамбасах питания мы останавливаться не будем, перейдем сразу к сетевым источникам питания. Здесь рассмотрим существующие схемы выпрямления, как они работают и что умеют. Для опытов нам потребуется однофазное (дома из розетки) напряжение и соответствующие детальки. Трехфазные выпрямители используются в промышленности, мы их рассматривать также не будем. Вот электриками вырастете — тогда пожалуйста.
Источник питания состоит из нескольких самых важных деталей: Сетевой трансформатор — на схеме обозначается похожим как на рисунке,
Выпрямитель — его обозначение может быть различным. Выпрямитель состоит из одного, двух или четырех диодов, смотря какой выпрямитель. Сейчас будем разбираться.
а) — простой диод.
б) — диодный мост. Состоит из четырех диодов, включенных как на рисунке.
в) — тот же диодный мост, только для краткости нарисован попроще. Назначения контактов такие же, как у моста под буквой б).
Конденсатор фильтра. Эта штука неизменна и во времени, и в пространстве, обозначается так:
Обозначений у конденсатора много, столько же, сколько в мире систем обозначений. Но в общем они все похожи. Не запутаемся. И для понятности нарисуем нагрузку, обозначим ее как Rl — сопротивление нагрузки. Это и есть наша схема. Также будем обрисовывать контакты источника питания, к которым эту нагрузку мы будем подключать.
Далее — пара-тройка постулатов.
— Выходное напряжение определяется как Uпост = U*1.41. То есть если на обмотке мы имеем 10вольт переменного напряжения, то на конденсаторе и на нагрузке мы получим 14,1В. Примерно так.
— Под нагрузкой напряжение немного проседает, а насколько — зависит от конструкции трансформатора, его мощности и емкости конденсатора.
— Выпрямительные диоды должны быть на ток в 1,5-2 раза больше необходимого. Для запаса. Если диод предназначен для установки на радиатор (с гайкой или отверстие под болт), то на токе более 2-3А его нужно ставить на радиатор.
Так же напомню, что же такое двуполярное напряжение. Если кто-то подзабыл. Берем две батарейки и соединяем их последовательно. Среднюю точку, то есть точку соединения батареек, назовем общей точкой. В народе она известна так же как масса, земля, корпус, общий провод. Буржуи ее называют GND (ground — земля), часто ее обозначают как 0V (ноль вольт). К этому проводу подключаются вольтметры и осциллографы, относительно нее на схемы подаются входные сигналы и снимаются выходные. Потому и название ее — общий провод. Так вот, если подключим тестер черным проводом в эту точку и будем мерить напряжение на батарейках, то на одной батарейке тестер покажет плюс1,5вольта, а на другой — минус1,5вольта. Вот это напряжение +/-1,5В и называется двуполярным. Обе полярности, то есть и плюс, и минус, обязательно должны быть равными. То есть +/-12, +/-36В, +/-50 и т.д. Признак двуполярного напряжения — если от схемы к блоку питания идут три провода (плюс, общий, минус). Но не всегда так — если мы видим, что схема питается напряжением +12 и -5, то такое питание называется двухуровневым, но проводов к блоку питания будет все равно три. Ну и если на схему идут целых четыре напряжения, например +/-15 и +/-36, то это питание назовем просто — двуполярным двухуровневым.
Ну а теперь к делу.
1. Мостовая схема выпрямления.
Самая распространенная схема. Позволяет получить однополярное напряжение с одной обмотки трансформатора. Схема обладает минимальными пульсациями напряжения и несложная в конструкции.
2. Однополупериодная схема.
Так же, как и мостовая, готовит нам однополярное напряжение с одной обмотки трансформатора. Разница лишь в том, что у этой схемы удвоенные пульсации по сравнению с мостовой, но один диод вместо четырех сильно упрощает схему. Используется при небольших токах нагрузки, и только с трансформатором, намного большим мощности нагрузки, т.к. такой выпрямитель вызывает одностороннее перемагничивание трансформатора.
3. Двухполупериодная со средней точкой.
Два диода и две обмотки (или одна обмотка со средней точкой) будут питать нас малопульсирующим напряжением, плюс ко всему мы получим меньшие потери в сравнении с мостовой схемой, потому что у нас 2 диода вместо четырех.
4. Мостовая схема двуполярного выпрямителя.
Для многих — наболевшая тема. У нас есть две обмотки (или одна со средней точкой), мы с них снимаем два одинаковых напряжения. Они будут равны, пульсации будут малыми, так как схема мостовая, напряжения на каждом конденсаторе считается как напряжение на каждой обмотке помножить на корень из двух — всё, как обычно. Провод от средней точки обмоток выравнивает напряжения на конденсаторах, если нагрузки по плюсу и по минусу будут разными.
5. Схема с удвоением напряжения.
Это две однополупериодные схемы, но с диодами, включенными по разному. Применяется, если нам надо получить удвоенное напряжение. Напряжение на каждом конденсаторе будет определяться по нашей формуле, а суммарное напряжение на них будет удвоенным. Как и у однополупериодной схемы, у этой так же большие пульсации. В ней можно усмотреть двуполярный выход — если среднюю точку конденсаторов назвать землей, то получается как в случае с батарейками, присмотритесь. Но много мощности с такой схемы не снять.
6. Получение разнополярного напряжения из двух выпрямителей.
Совсем не обязательно, чтобы это были одинаковые блоки питания — они могут быть как разными по напряжению, так и разными по мощности. Например, если наша схема по +12вольтам потребляет 1А, а по -5вольтам — 0,5А, то нам и нужны два блока питания — +12В 1А и -5В 0,5А. Так же можно соединить два одинаковых выпрямителя, чтобы получить двуполярное напряжение, например, для питания усилителя.
7. Параллельное соединение одинаковых выпрямителей.
Оно нам дает то же самое напряжение, только с удвоенным током. Если мы соединим два выпрямителя, то у нас будет двойное увеличение тока, три — тройное и т.д.
Ну а если вам, дорогие мои, всё понятно, то задам, пожалуй, домашнее задание. Формула для расчета емкости конденсатора фильтра для двухполупериодного выпрямителя:
Для однополупериодного выпрямителя формула несколько отличается:
Двойка в знаменателе — число «тактов» выпрямления. Для трехфазного выпрямителя в знаменателе будет стоять тройка.
Во всех формулах переменные обзываются так:
Cф — емкость конденсатора фильтра, мкФ
Ро — выходная мощность, Вт
U — выходное выпрямленное напряжение, В
f — частота переменного напряжения, Гц
dU — размах пульсаций, В
Для справки — допустимые пульсации:
Микрофонные усилители — 0,001…0,01%
Цифровая техника — пульсации 0,1…1%
Усилители мощности — пульсации нагруженного блока питания 1…10% в зависимости от качества усилителя.
Эти две формулы справедливы для выпрямителей напряжения частотой до 30кГц. На бОльших частотах электролитические конденсаторы теряют свою эффективность, и выпрямитель рассчитывается немного не так. Но это уже другая тема.
Мост бывает через реку, через овраг, а также через дорогу. Но приходилось ли Вам слышать словосочетание «диодный мост»? Что за такой мост? А вот на этот вопрос мы с вами попробуем найти ответ.
Словосочетание «диодный мост» образуется от слова «диод». Получается, диодный мост должен состоять из диодов. Но если в диодном мосту есть диоды, значит, в одном направлении диод будет пропускать электрический ток, а в другом нет. Это свойство диодов мы использовали, чтобы определить их работоспособность. Кто не помнит, как мы это делали, тогда вам сюда . Поэтому мост из диодов используется, чтобы из переменного напряжение получать постоянное напряжение.
А вот и схема диодного моста:
Иногда в схемах его обозначают и так:
Как мы с вами видим, схема состоит из четырех диодов. Но чтобы схемка диодного моста заработала, мы должны правильно соединить диоды, и правильно подать на них переменное напряжение. Слева мы видим два значка «~». На эти два вывода мы подаем переменное напряжение, а снимаем постоянное напряжение с других двух выводов: с плюса и минуса.
Для того, чтобы превратить переменное напряжение в постоянное можно использовать один диод для выпрямления, но не желательно. Давайте рассмотрим рисунок:
Переменное напряжение изменяется со временем. Диод пропускает через себя напряжение только тогда, когда напряжение выше нуля, когда же оно становится ниже нуля, диод запирается. Думаю все элементарно и просто. Диод срезает отрицательную полуволну, оставляя только положительную полуволну, что мы и видим на рисунке выше. А вся прелесть этой немудреной схемки состоит в том, что мы получаем постоянное напряжение из переменного. Вся проблема в том, что мы теряем половину мощности переменного напряжения. Ее тупо срезает диод.
Чтобы исправить эту ситуацию, была разработана схемка диодного моста. Диодный мост «переворачивает» отрицательную полуволну, превращая ее в положительную полуволну. Тем самым мощность у нас сохраняется. Прекрасно не правда ли?
На выходе диодного моста у нас появляется постоянное пульсирующее напряжение с частой в два раза больше, чем частота сети: 100 Гц.
Думаю, не надо писать, как работает схема, Вам все равно это не пригодится, главное запомнить, куда цепляется переменное напряжение, а откуда выходит постоянное пульсирующее напряжение.
Давайте же на практике рассмотрим, как работает диод и диодный мост.
Для начала возьмем диод.
Я его выпаял из блока питания компа. Катод можно легко узнать по полоске. Почти все производители показывают катод полоской или точкой.
Чтобы наши опыты были безопасными, я взял понижающий трансформатор, который из 220 Вольт трансформирует 12 Вольт. Кто не знает как он это делает, можете прочитать статью устройство трансформатора .
На первичную обмотку цепляем 220 Вольт, со вторичной снимаем 12 Вольт. Мультик показывает чуть больше, так как ко вторичной обмотке не подцеплена никакая нагрузка. Трансформатор работает на так называемом «холостом ходу».
Давайте же расмотрим осциллограмму, которая идет со вторичной обмотки транса. Максимальную амплитуду напряжение нетрудно посчитать. Если не помните как расчитать, можно глянуть статейку Осциллограф. Основы эксплуатации . 3,3х5= 16.5В — это максимальное значение напряжения. А если разделить максимальное значение амплитуда на корень из двух, то получим где то 11.8 Вольт. Это и есть действующее значение напряжения . Осцилл не врет, все ОК.
Еще раз повторюсь, можно было использовать и 220 Вольт, но 220 Вольт — это не шутки, поэтому я и понизил переменное напряжение.
Припаяем к одному концу вторичной обмотки транса наш диод.
Цепляемся снова щупами осцилла
Смотрим на осцилл
А где же нижняя часть изображения? Ее срезал диод. Диод оставил только верхнюю часть, то есть та, которая положительная. А раз он срезал нижнюю часть, то он следовательно срезал и мощность.
Находим еще три таких диода и спаиваем диодный мост.
Цепляемся ко вторичной обмотке транса по схеме диодного моста.
С двух других концов снимаем постоянное пульсирующее напряжение щупами осцилла и смотрим на осцилл.
Вот, теперь порядок, и мощность у нас никуда не пропала:-).
Чтобы не замарачиваться с диодами, разработчики все четыре диода вместили в один корпус. В результате получился очень компактный и удобный диодный мост. Думаю, вы догадаетесь, где импортный, а где советский))).
А вот и советский:
А как Вы догадались? 🙂 Например, на советском диодном мосте, показаны контакты, на которые надо подавать переменное напряжение (значком » ~ «), и показаны контакты, с которых надо снимать постоянное пульсирующее напряжение («+» и «-«).
Давайте проверим импортный диодный мост. Для этого цепляем два его контакта к переменке, а с двух других контактов снимаем показания на осцилл.
А вот и осциллограмма:
Значит импортный диодный мостик работает чики-пуки.
В заключении хотелось бы добавить, что диодный мост используется почти во всей радиоаппаратуре, которая кушает напряжение из сети, будь то простой телевизор или даже зарядка для сотового телефона. Проверяются диодный мост исправностью всех его диодов.
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.
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.
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.
Применение диодных мостов
В любых приборах и электронике, для питания которых используется переменный электрический ток, присутствует схема диодного моста на 12 вольт. Ее используют не только в трансформаторных, но и в импульсных выпрямителях. Наиболее характерным импульсным блоком является блок питания компьютера.
Кроме того диодные мосты применяются в люминесцентных компактных лампах или в энергосберегающих лампах. Они дают очень хороший эффект при использовании их в пускорегулирующих электронных аппаратах. Широко применяются и во всех моделях современных аппаратов.
Как сделать диодный мост
Преобразовать переменный ток в постоянный поможет диодный мост — схема и принцип действия этого устройства приводятся ниже. В обычной осветительной цепи течет переменный ток, который 50 раз в течение одной секунды меняет свою величину и направление. Его превращение в постоянный — достаточно часто встречающаяся необходимость.
Принцип действия полупроводникового диода
Рис. 1Название описываемого устройства ясно указывает, что эта конструкция состоит из диодов — полупроводниковых приборов, хорошо проводящих электричество в одном направлении и практически не проводящих его в противоположную сторону. Изображение этого прибора (VD1) на принципиальных схемах приведено на рис. 2в. Когда ток по нему течет в прямом направлении — от анода (слева) к катоду (справа), сопротивление его мало. При изменении направления тока на противоположное сопротивление диода многократно возрастает. В этом случае через него течет мало отличающийся от нуля обратный ток.
Поэтому при подаче на цепочку, содержащую диод, переменного напряжения U вх (левый график), электричество через нагрузку течет только в течение положительных полупериодов, когда к аноду приложено положительное напряжение. Отрицательные полупериоды «срезаются», и ток в сопротивлении нагрузки в это время практически отсутствует.
Строго говоря, выходное напряжение U вых (правый график) является не постоянным, хотя и течет в одном направлении, а пульсирующим. Нетрудно понять, что количество его импульсов (пульсаций) за одну секунду равно 50. Это не всегда допустимо, но пульсации можно сгладить, если подсоединить параллельно нагрузке конденсатор, имеющий достаточно большую емкость. Заряжаясь во время импульсов напряжения, в промежутках между ними конденсатор разряжается на сопротивление нагрузки. Пульсации сглаживаются, а напряжение становится близким к постоянному.
Изготовленный в соответствии в этой схемой выпрямитель называется однополупериодным, поскольку в нем используется лишь один полупериод выпрямленного напряжения. Наиболее существенные недостатки такого выпрямителя следующие:
- повышенная степень пульсаций выпрямленного напряжения;
- низкий КПД;
- большой вес трансформатора и его нерациональное использование.
Поэтому применяются такие схемы только для питания устройств малой мощности. Для исправления этой нежелательной ситуации разработаны двухполупериодные выпрямители, которые превращают отрицательные полуволны в положительные. Сделать это можно по-разному, но самый простой способ — использование диодного моста.
Рис. 2
Диодный мост — схема двухполупериодного выпрямления, содержащая 4 диода вместо одного (рис. 2в). В каждом полупериоде два из них открыты и пропускают электричество в прямом направлении, а два других закрыты, и ток через них не течет. Во время положительного полупериода положительное напряжение приложено к аноду VD1, а отрицательное — к катоду VD3. В результате оба этих диода открыты, а VD2 и VD4 — закрыты.
Во время отрицательного полупериода положительное напряжение приложено к аноду VD2, а отрицательное — к катоду VD4. Эти два диода открываются, а открытые во время предыдущего полупериода закрываются. Ток через сопротивление нагрузки течет в том же направлении. В сравнении с однополупериодным выпрямителем количество пульсаций возрастает вдвое. Результат — более высокая степень сглаживания при той же емкости конденсатора фильтра, увеличение КПД используемого в выпрямителе трансформатора.
Диодный мост может быть не только собран из отдельных элементов, но и изготовлен как монолитная конструкция (диодная сборка). Ее легче монтировать, а диоды обычно подобраны по параметрам. Немаловажно и то, что они работают в одинаковых тепловых режимах. Недостаток диодного моста — необходимость замены всей сборки при выходе из строя даже одного диода.
Еще ближе к постоянному будет пульсирующий выпрямленный ток, который позволяет получить трехфазный диодный мост. Его вход подключается к источнику трехфазного переменного тока (генератору или трансформатору), а напряжение на выходе почти не отличается от постоянного, и сгладить его еще проще, чем после двухполупериодного выпрямления.
Выпрямитель на основе диодного моста
Схема двухполупериодного выпрямителя на основе диодного моста, пригодная для сборки своими руками, изображена на рис. 3а. Выпрямлению подвергается напряжение, снимаемое со вторичной понижающей обмотки трансформатора Т. Для этого нужно подключить диодный мост к трансформатору.
Пульсирующее выпрямленное напряжение сглаживается электролитическим конденсатором С, имеющим достаточно большую емкость — обычно порядка нескольких тысяч мкФ. Резистор R играет роль нагрузки выпрямителя на холостом ходу. В таком режиме конденсатор С заряжается до амплитудного значения, которое в 1,4 (корень из двух) раза выше действующего значения напряжения, снимаемого со вторичной обмотки трансформатора.
С ростом нагрузки выходное напряжение уменьшается. Избавиться от этого недостатка можно, подключив к выходу выпрямителя простейший транзисторный стабилизатор. На принципиальных схемах изображение диодного моста часто упрощают. На рис. 3б показано, как еще может быть изображен соответствующий фрагмент на рис. 3а.
Следует заметить, что, хотя прямое сопротивление диодов невелико, тем не менее, оно отлично от нуля. По этой причине они нагреваются в соответствии с законом Джоуля-Ленца тем сильнее, чем больше величина тока, протекающего по цепи. Для предотвращения перегрева мощные диоды часто устанавливаются на теплоотводах (радиаторах).
Диодный мост — это практически обязательный элемент любого электронного устройства, питающегося от сети, будь то компьютер или выпрямитель для зарядки мобильного телефона.
Похожие записи:
Диодный мост схема для 12 вольт
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.
Применение диодных мостов
В любых приборах и электронике, для питания которых используется переменный электрический ток, присутствует схема диодного моста на 12 вольт. Ее используют не только в трансформаторных, но и в импульсных выпрямителях. Наиболее характерным импульсным блоком является блок питания компьютера.
Кроме того диодные мосты применяются в люминесцентных компактных лампах или в энергосберегающих лампах. Они дают очень хороший эффект при использовании их в пускорегулирующих электронных аппаратах. Широко применяются и во всех моделях современных аппаратов.
Выпрямитель все равно будет хорош. а не вычислительной. 70 поворотов основаны на расчете около 12 мм. немного больше не имеет значения. В корпусах типа оболочки почти необходимо использовать медь. Если 60 скелетов не вписываются в скелет. Количество потоков катушек не является критическим. существует реальная опасность перегрузки и последующей деформации свойств передачи. Медная обмотка должна иметь поперечное сечение 18. Рекомендуемая индуктивность находится в диапазоне 1-5 мГн. Необходимое сечение сердечника сердечника ядра составляет 30 см в случае обычных листов 25 мм.
Как сделать диодный мост
Преобразовать переменный ток в постоянный поможет диодный мост — схема и принцип действия этого устройства приводятся ниже. В обычной осветительной цепи течет переменный ток, который 50 раз в течение одной секунды меняет свою величину и направление. Его превращение в постоянный — достаточно часто встречающаяся необходимость.
Выпрямитель с большим дросселем. Типы сердечников с обмотками на обеих колонках имеют несколько лучший коэффициент охлаждения. без оболочки с изоляционной пленкой. Избранным был золотой центр. Его можно изготовить из ламината. толщина пластины воздушного зазора уменьшается. Дроссель требует воздушного зазора. ядро из демонтированного сварочного трансформатора также можно было использовать и иногда появляться в рекламе старых оригинальных дросселей. Поверхность готовой обмотки остается свободной для охлаждения.
Максимальное насыщение в сердечнике рассматривается. Следует учитывать значительную изоляцию обмоток от туши. но и больше проблем с пиками напряжения. пики напряжения действительно высоки. для наиболее часто используемых домашних электродов. Большая индуктивность приведет к лучшему фильтрующему коэффициенту. каков требуемый загрузчик и что такое конструкция дросселя. будь то ядро.
Принцип действия полупроводникового диода
Название описываемого устройства ясно указывает, что эта конструкция состоит из диодов — полупроводниковых приборов, хорошо проводящих электричество в одном направлении и практически не проводящих его в противоположную сторону. Изображение этого прибора (VD1) на принципиальных схемах приведено на рис. 2в. Когда ток по нему течет в прямом направлении — от анода (слева) к катоду (справа), сопротивление его мало. При изменении направления тока на противоположное сопротивление диода многократно возрастает. В этом случае через него течет мало отличающийся от нуля обратный ток.
Итак, речь отличается. какие электроды будут использоваться чаще всего. Конструкция моста не подходит для больших сварочных токов. Если все провода тщательно заботятся, когда их прошивают в их проушины. Он несколько ограничивает передачу пиков напряжения на диоды и частично облегчает дугу. В зависимости от характеристик трансформатора его выходной ток короткого замыкания может быть на 50% выше. Просто добавление мостов не помогло. Выпрямитель для меньших сварочных токов может быть дешево выполнен с использованием четырех параллельных мостов 50А.
Поэтому при подаче на цепочку, содержащую диод, переменного напряжения U вх (левый график), электричество через нагрузку течет только в течение положительных полупериодов, когда к аноду приложено положительное напряжение. Отрицательные полупериоды «срезаются», и ток в сопротивлении нагрузки в это время практически отсутствует.
Основной ток охлаждения был перенаправлен с мостов на дроссель. Охлаждающий выпрямитель: для выпрямителя очень полезно охлаждать. Усиление его способности не имеет субъективного улучшения. Выходные клеммы выпрямителя. Размер выпрямителя примерно такой же. Следующие фотографии представляют собой общую механическую конструкцию дополнительного выпрямителя. Выпрямитель работает около 10 лет и уже был изменен. Менее вероятно, что он будет контролировать дренаж, изменяя провод электрода до или после сварки.
Тем не менее, произойдет совершенно другая ситуация. Дуга имеет тенденцию выходить наружу. что ожидаемый результат не будет соответствовать напряжению. Найти оптимальный ток практически невозможно. Конечно, он может использоваться для других трансформаторов. который полностью неизвестен выпрямителю. Выпрямитель может использоваться в концепции, описанной для всех распространенных типов электродов. Выпрямитель с большим дросселем снизу. Очень упрощенный и многослойный. или сжечь лист. где он значительно увеличил свою полезную ценность, 6 мм листового металла и, кроме того, одна из деталей легирована.
Строго говоря, выходное напряжение U вых (правый график) является не постоянным, хотя и течет в одном направлении, а пульсирующим. Нетрудно понять, что количество его импульсов (пульсаций) за одну секунду равно 50. Это не всегда допустимо, но пульсации можно сгладить, если подсоединить параллельно нагрузке конденсатор, имеющий достаточно большую емкость. Заряжаясь во время импульсов напряжения, в промежутках между ними конденсатор разряжается на сопротивление нагрузки. Пульсации сглаживаются, а напряжение становится близким к постоянному.
Электрод имел тенденцию прилипать к инвертору. разница между инвертором и выпрямителем в его собственной работе, и результат незначителен, и инвертор явно движимый мобильностью.
Тем не менее, произойдет совершенно другая ситуация. Дуга имеет тенденцию выходить наружу. что ожидаемый результат не будет соответствовать напряжению. Найти оптимальный ток практически невозможно. Конечно, он может использоваться для других трансформаторов. который полностью неизвестен выпрямителю. Выпрямитель может использоваться в концепции, описанной для всех распространенных типов электродов. Выпрямитель с большим дросселем снизу. Очень упрощенный и многослойный. или сжечь лист. где он значительно увеличил свою полезную ценность, 6 мм листового металла и, кроме того, одна из деталей легирована.
Изготовленный в соответствии в этой схемой выпрямитель называется однополупериодным, поскольку в нем используется лишь один полупериод выпрямленного напряжения. Наиболее существенные недостатки такого выпрямителя следующие:
- повышенная степень пульсаций выпрямленного напряжения;
- низкий КПД;
- большой вес трансформатора и его нерациональное использование.
Поэтому применяются такие схемы только для питания устройств малой мощности. Для исправления этой нежелательной ситуации разработаны двухполупериодные выпрямители, которые превращают отрицательные полуволны в положительные. Сделать это можно по-разному, но самый простой способ — использование диодного моста.
Рис. 2
Диодный мост — схема двухполупериодного выпрямления, содержащая 4 диода вместо одного (рис. 2в). В каждом полупериоде два из них открыты и пропускают электричество в прямом направлении, а два других закрыты, и ток через них не течет. Во время положительного полупериода положительное напряжение приложено к аноду VD1, а отрицательное — к катоду VD3. В результате оба этих диода открыты, а VD2 и VD4 — закрыты.
Во время отрицательного полупериода положительное напряжение приложено к аноду VD2, а отрицательное — к катоду VD4. Эти два диода открываются, а открытые во время предыдущего полупериода закрываются. Ток через сопротивление нагрузки течет в том же направлении. В сравнении с однополупериодным выпрямителем количество пульсаций возрастает вдвое. Результат — более высокая степень сглаживания при той же емкости конденсатора фильтра, увеличение КПД используемого в выпрямителе трансформатора.
Диодный мост может быть не только собран из отдельных элементов, но и изготовлен как монолитная конструкция (диодная сборка). Ее легче монтировать, а диоды обычно подобраны по параметрам. Немаловажно и то, что они работают в одинаковых тепловых режимах. Недостаток диодного моста — необходимость замены всей сборки при выходе из строя даже одного диода.
Еще ближе к постоянному будет пульсирующий выпрямленный ток, который позволяет получить трехфазный диодный мост. Его вход подключается к источнику трехфазного переменного тока (генератору или трансформатору), а напряжение на выходе почти не отличается от постоянного, и сгладить его еще проще, чем после двухполупериодного выпрямления.
Выпрямитель на основе диодного моста
Схема двухполупериодного выпрямителя на основе диодного моста, пригодная для сборки своими руками, изображена на рис. 3а. Выпрямлению подвергается напряжение, снимаемое со вторичной понижающей обмотки трансформатора Т. Для этого нужно подключить диодный мост к трансформатору.
Пульсирующее выпрямленное напряжение сглаживается электролитическим конденсатором С, имеющим достаточно большую емкость — обычно порядка нескольких тысяч мкФ. Резистор R играет роль нагрузки выпрямителя на холостом ходу. В таком режиме конденсатор С заряжается до амплитудного значения, которое в 1,4 (корень из двух) раза выше действующего значения напряжения, снимаемого со вторичной обмотки трансформатора.
С ростом нагрузки выходное напряжение уменьшается. Избавиться от этого недостатка можно, подключив к выходу выпрямителя простейший транзисторный стабилизатор. На принципиальных схемах изображение диодного моста часто упрощают. На рис. 3б показано, как еще может быть изображен соответствующий фрагмент на рис. 3а.
Следует заметить, что, хотя прямое сопротивление диодов невелико, тем не менее, оно отлично от нуля. По этой причине они нагреваются в соответствии с законом Джоуля-Ленца тем сильнее, чем больше величина тока, протекающего по цепи. Для предотвращения перегрева мощные диоды часто устанавливаются на теплоотводах (радиаторах).
Диодный мост — это практически обязательный элемент любого электронного устройства, питающегося от сети, будь то компьютер или выпрямитель для зарядки мобильного телефона.
Основой бытовой питающей сети является переменное напряжение 220В. Оно преобразуется в разнообразные пониженные уровни. Однако для питания многих приборов и устройств необходимо постоянное и стабильное напряжение. Основой преобразования служит диодный мост, установленный в схему стабилизатора после понижающего трансформатора.
Принцип работы диодного моста
Природа переменного напряжения такова, что оно по принципу волны меняет плюсовой всплеск на минусовой. Но для работы приборов с постоянным источником питания такой переворот недопустим. Требуется выпрямитель, а, возможно, и стабилизатор. Мост, как заправский регулировщик направляет положительную полуволну в одну сторону, а отрицательную — в другую. Создавая, таким образом, сортирующий фильтр на пути прохождения переменного тока. На выходе диодного моста получаются периодические пульсации соответствующей полярности, а для их первичного сглаживания применяют электролитический конденсатор большой ёмкости.
Устройство выпрямителя и схема подключения
На сегодняшний день не придумано ничего лучшего для полноценного выпрямления напряжения, чем обычный диодный мост. Он максимально передаёт габаритную мощность трансформатора. Работая с обеими полуволнами переменного напряжения, диодный мост выгодно отличается от однополупериодных выпрямителей.
Следуя из названия, собран мост из 4 или 6 диодов. Это зависит от подключения к однофазной или трёхфазной сети. Они имеют одинаковые электрические характеристики и соединены особым образом. Полупроводники, чем собственно и являются диоды, перенаправляют разноимённые полупериоды переменного напряжения на «плюсовой» или «минусовой» выводы. Создавая, таким образом, разность потенциалов на одноимённых выводах. Диоды, соответственно, и преобразовывают напряжение с выводов подключённого трансформатора.
Выпускаемый в форме одной детали, мост имеет 4 вывода:
» — вход переменного напряжения;
«
» — вход переменного напряжения;
Моноблок обладает значительными положительными достоинствами. Собранный в едином корпусе, он обеспечивает одинаковый тепловой режим работы всех его компонентов. Это стабилизирует характеристики диодов, включённых в его состав. Облегчается монтаж на печатную плату, и, соответственно, удешевляется весь процесс сборки.
Однако надо отметить и недостаток, вытекающий из применения единого корпуса. При выходе из строя одного диода требуется замена всей детали, исключая возможность удаления одного элемента.
Область применения
Электронные схемы питаются в основном постоянным напряжением. Компьютеры, например, используют потенциал в 5 вольт, а для ремонта электронных устройств применяются блоки питания на 12 и 24 вольта. Даже заряжая, уже привычный, смартфон для выпрямления напряжения используется всё те же 4 полупроводника. В автомобиле генератор вырабатывает трёхфазное переменное напряжение, и для дальнейшего применения его необходимо выпрямить и стабилизировать. Любое преобразование напряжения требует применения диодных мостов.
Самостоятельное изготовление
Начинающие радиолюбители часто сталкиваются с вопросом электропитания своих поделок. Часто приходится изготавливать блок питания своими руками. Однако не все знают как сделать диодный мост и при этом правильно подключить его к схеме стабилизатора. Следует подробно остановиться на этой задаче и способе её решения.
Диод — это полупроводник с двумя электродами. Они называются анод и катод. Преследуя цель сделать мост и правильно собрать его схему, необходимо взять 4 одинаковых выпрямительных диода. Проверить, по справочнику, соответствие проходящего тока и параметры расчётной мощности. Правильный подбор послужит основой надёжной работы выпрямителя.
Следующим шагом будет сборка отдельных элементов в диодный мост. Необходимо взять 2 диода и соединить анод одного с катодом другого. Сделать то же самое с оставшимися полупроводниками. Образовались две одинаковые пары со свободными электродами. Далее, соединяем катод одной сборки с соответствующим выводом второй. Повторим эту процедуру с оставшимися анодами. В итоге получится квадрат, в углах которого образовались следующие соединения:
- анод, катод — вход одного провода переменного напряжения;
- анод, анод — выход отрицательного потенциала;
- катод, анод — вход второго провода переменного напряжения;
- катод, катод — выход положительного потенциала.
Таким образом, получилась классическая схема диодного моста. Осталось подать переменное напряжение с трансформатора и снимать практически постоянное. Однако пульсации на выходе диодного моста могут повлиять на работу подключённого устройства. Для сглаживания подобных всплесков применяются фильтры и электролитические конденсаторы большой ёмкости. Создавая более стабильное питание, необходимо использовать схемы стабилизаторов, подключаемых к выходу диодного моста.
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.
Появляющиеся пульсации нужно обязательно убрать, иначе электронная схема не сможет нормально работать. Поэтому, в схеме присутствуют специальные фильтры, представляющие собой электролитические конденсаторы с большой емкостью.
Сама сборка моста состоит из четырех диодов с одинаковыми параметрами. Они соединены в общую схему и размещаются в общем корпусе.
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.
Применение диодных мостов
В любых приборах и электронике, для питания которых используется переменный электрический ток, присутствует схема диодного моста на 12 вольт. Ее используют не только в трансформаторных, но и в импульсных выпрямителях. Наиболее характерным импульсным блоком является блок питания компьютера.
Кроме того диодные мосты применяются в люминесцентных компактных лампах или в энергосберегающих лампах. Они дают очень хороший эффект при использовании их в пускорегулирующих электронных аппаратах. Широко применяются и во всех моделях современных сварочных аппаратов.
Как сделать диодный мост
Блок питания 12 вольт 20 ампер своими руками
Многие электротехнические устройства питаются от постоянного напряжения величиной 12 вольт. Если такая техника не особо нуждается в высокой стабильности напряжения, то вполне подойдет самый простой блок питания, состоящий из понижающего трансформатора, диодного моста и фильтрующего конденсатора электролита. Тут вопрос остается только за мощностью такого источника питания, ну и следовательно от нее зависит, какие именно функциональные части будет стоять в блоке питания на 12 вольт. В этой статье давайте разберемся более подробно с этой темой.
Итак, схема простого блока питания на 12 вольт начинается с понижающего трансформатора, задача которого сетевое переменное напряжение 220 вольт понизить до более низкого. Логично предположить, что это пониженное напряжение должно в нашем случае быть 12 вольт. Но нет. На выходе вторичной обмотки трансформатора, для получения в итоге постоянных 12 вольт должно быть около 10 вольт. Почему так? Просто существует в электротехнике такой вот эффект — переменное напряжение после диодного моста имеет выпрямленный ток, но он скачкообразной формы. Когда мы к выходу моста подсоединяем фильтрующий конденсатор электролит эти скачки постоянного напряжения сглаживаются, а само напряжение увеличивается примерно на 18%. Вот и получается, что переменные 10 вольт после выпрямительного моста и фильтрующего конденсатора электролита превратятся в постоянные 12 вольт.
Нам нужно определится, в первую очередь, с мощностью нашего блока питания на 12 вольт. Какую именно максимальную силу тока мы хотим, чтобы он имел. К примеру, нужно иметь максимальную силу тока в 5 ампер. В этом случае, чтобы спаять хороший блок питания на 12 вольт с этим током нам понадобится понижающий трансформатор мощностью около 80 ватт. Напомню, чтобы найти электрическую мощность нужно силу тока перемножить на напряжение. Следовательно мы наши 12 вольт умножаем на 5 ампер и получаем 60 ватт. Плюс к этому мы добавляем небольшой запас (пусть будет 20 ватт). Вот и видим, что нужен трансформатор на 80 ватт (это если идти по оптимальному пути, хотя если вы поставите большей мощности транс, то это только повлияет на общие размеры источника питания).
Для получения тока на вторичной обмотке около 5 ампер, диаметр этой самой обмотки должен быть не менее 1,6 мм (медь). Для определения зависимости диаметра провода вторичной обмотки и силы тока, который она должна обеспечивать нужно смотреть в справочные таблицы (их легко найти в интернете воспользовавшись поиском).
Теперь нужно подобрать подходящий выпрямительный диодный мост, который нам позволит сделать из переменного напряжения постоянное, хотя и скачкообразной формы. Опять же, нужно в начале определится с силой тока, которую диодный мост может выдержать без негативных воздействий на него. Мы определились, что нам нужен максимальный ток 5 ампер. Как и в случае с трансформатором добавим к этому некий запас. В итоге, находим диодный мост (диоды под него) на силу тока в 8-10 ампер. Мост должен быть рассчитан на напряжение не менее 12 вольт (хотя диоды с маленьким обратным напряжением это редкость, обычно они рассчитаны на достаточно большие обратные напряжения). Либо ставим готовый целостный диодный мост, или паяем его сами из четырех диодов с нужными параметрами.
Ну, и последним важным функциональным элементом нашего самодельного блока питания на 12 вольт, что будем паять своими руками, является конденсатор электролит. Он выполняет фильтрующую роль, сглаживая скачки постоянного напряжения, делая постоянное напряжение более ровным (хотя и не идеальным). Для нашего блока питания вполне подойдет конденсатор электролит, рассчитанный на напряжение 16-25 вольт и емкостью около 5 000 — 10 000 микрофарад. Вот и все, осталось только эти все компоненты спаять в единую схему и собрать в подходящем корпусе.
Всем нам известно, что блоки питания сегодня являются неотъемлемой частью большого количества электрических приборов и осветительных систем. Без них наша жизнь нереальна, тем более экономия электроэнергии способствует эксплуатации этих приборов. В основном блоки питания имеют выходное напряжение от 12 до 36 вольт. В этой статье хотелось бы разобраться с одним вопросом, можно ли сделать блок питания на 12В своими руками? В принципе, никаких проблем, ведь этот прибор на самом деле имеет несложную конструкцию.
Из чего можно собрать блок питания
Итак, какие детали и приборы необходимо, чтобы собрать самодельный блок питания? В основе конструкции всего лишь три составляющие:
- Трансформатор.
- Конденсатор.
- Диоды, из которых своими руками придется собрать диодный мост.
В качестве трансформатора придется использовать обычный понижающий прибор, который будет уменьшать вольтаж с 220 В до 12 В. Такие приборы сегодня продаются в магазинах, можно использовать старый агрегат, можно переделать, к примеру, трансформатор с понижением до 36 вольт на прибор с понижением до 12 вольт. В общем, варианты есть, используйте любой.
Что касается конденсатора, то оптимальный вариант для самодельного блока – это конденсатор емкостью 470 мкФ с напряжением 25В. Почему именно с таким вольтажом? Все дело в том, что на выходе из напряжение будет выше запланированного, то есть, больше 12 вольт. И это нормально, потому что при нагрузке напряжение упадет до 12В.
Собираем диодный мостик
А вот теперь очень важный момент, который касается вопроса, как сделать блок питания 12В своими руками. Во-первых, начнем с того, что диод — это двуполярный элемент, как, в принципе, и конденсатор. То есть, у него два выхода: один минус, другой плюс. Так вот плюс на диоде обозначен полоской, а, значит, без полоски это минус. Последовательность соединения диодов:
- Сначала соединяются между собой два элемента по схеме плюс-минус.
- Точно также соединяются между собой и два других диода.
- После чего две парные конструкции необходимо соединить между собой по схеме плюс с плюсом и минус с минусом. Здесь главное не ошибиться.
В конце у вас должна получиться замкнутая конструкция, которая носит название диодный мостик. У нее четыре соединительных точек: две «плюс-минус», одна «плюс-плюс» и еще одна «минус-минус». Соединять элементы можно на любом плате необходимого устройства. Основное здесь требование – это качественный контакт между диодами.
Во-вторых, диодный мост – это, по сути, обычный выпрямитель, который выпрямляет переменный ток, исходящий с вторичной обмотки трансформатора.
Полная сборка прибора
Все готово, можно переходить к сборке конечного продукта нашей идеи. Сначала надо подключить выводы трансформатора к диодному мосту. Их подключают к точкам соединения «плюс-минус», остальные точки остаются свободными.
Теперь необходимо подключить конденсатор. Обратите внимание, что на нем также есть отметки, которые определяют, полярность прибора. Только на нем все наоборот, чем на диодах. То есть, на конденсаторе обычно помечается минусовой контакт, который подсоединяется к точке диодного моста «минус-минус», а противоположный полюс (положительный) присоединяется к точке «минус-минус».
Остается только подключить два питающих провода. Для этого лучше всего выбрать цветные провода, хотя это необязательно. Можно использовать одноцветные, но при условии, что их придется каким-нибудь образом обозначить, к примеру, на одном из них сделать узелок или обмотать конец провода изолентой.
Итак, делается подключение питающих проводов. Один из них подключим к точке «плюс-плюс» на диодном мосте, другой к точке «минус-минус». Все, понижающий блок питания на 12 вольт готов, можно его тестировать. В холостом режиме он обычно показывает напряжение в пределах 16 вольт. Но как только на него подадут нагрузку, напряжение снизится до 12 вольт. Если есть необходимость выставить точное напряжение, то придется к самодельному прибору подключить стабилизатор. Как видите, сделать блок питания своими руками не очень сложно.
Конечно, это простейшая схема, блоки питания могут быть с различными параметрами, где основных два:
Как дополнение, может быть использована функция, которая разграничивает модели блока питания на регулируемый (импульсный) и нерегулируемый (стабилизированный). Первые обозначены возможностью изменять выходное напряжение в пределах от 3 до 12 вольт. То есть, чем сложнее конструкции, тем больше возможностей у агрегатов в целом.
И последнее. Самодельные блоки питания – это не совсем безопасные аппараты. Так что при их тестировании рекомендуется отойти на некоторое расстояние и только после этого проводить включение в сеть 220 вольт. Если вы что-то неточно рассчитали, к примеру, неправильно подобрали конденсатор, то есть большая вероятность, что этот элемент просто взорвется. В него залит электролит, который при взрыве разбрызгается на приличное расстояние. К тому же не стоит производить замены или пайку при включенном блоке питания. На трансформаторе собирается большое напряжение, так что не стоит играть с огнем. Все переделки надо проводить только на выключенном приборе.
Похожие записи:
Блок питания постоянного напряжения 12 вольт состоит из трех основных частей:
- Понижающий трансформатор с обычного входного переменного напряжения 220 В. На его выходе будет такое же синусоидальное напряжение, только пониженное до примерно 16 вольт по холостому ходу – без нагрузки.
- Выпрямитель в виде диодного моста. Он «срезает» нижние полусинусоиды и кладет их вверх, то есть получается напряжение, меняющееся от 0 до тех же 16 вольт, но в положительной области.
- Электролитический конденсатор большой емкости, который сглаживает полусинусоиды напряжения, делая их приближающимися к прямой линии на уровне в 16 вольт. Это сглаживание тем лучше, чем больше емкость конденсатора.
Самое простое, что нужно для получения постоянного напряжения, способного питать приборы, рассчитанные на 12 вольт – лампочки, светодиодные ленты и другое низковольтное оборудование.
Понижающий трансформатор можно взять из старого блока питания компьютера или просто купить в магазине, чтобы не заморачиваться с обмотками и перемотками. Однако чтобы выйти в конечном счете на искомые 12 вольт напряжения при работающей нагрузке, нужно взять трансформатор, понижающий вольт до 16.
Для моста можно взять четыре выпрямительных диода 1N4001, рассчитанных на нужный нам диапазон напряжений или аналогичные.
Конденсатор должен быть емкостью не менее 480 мкФ. Для хорошего качества выходного напряжения можно и больше, 1 000 мкФ или выше, но для питания осветительных приборов это совсем не обязательно. Диапазон рабочих напряжений конденсатора нужен, скажем, вольт до 25.
Компоновка прибора
Если мы хотим сделать приличный прибор, который не стыдно будет потом приделать в качестве постоянного блока питания, допустим, для цепочки светодиодов, нужно начать с трансформатора, платы для монтажа электронных компонентов и коробки, где все это будет закреплено и подключено. При выборе коробки важно учесть, что электрические схемы при работе разогреваются. Поэтому коробку хорошо найти подходящую по размерам и с отверстиями для вентиляции. Можно купить в магазине или взять корпус от блока питания компьютера. Последний вариант может оказаться громоздким, но в нем как упрощение можно оставить уже имеющийся трансформатор, даже вместе с вентилятором охлаждения.
На трансформаторе нас интересует низковольтная обмотка. Если она дает понижение напряжения с 220 В до 16 В – это идеальный случай. Если нет, придется ее перемотать. После перемотки и проверки напряжения на выходе трансформатора его можно закрепить на монтажной плате. И сразу продумать, как монтажная плата будет крепиться внутри коробки. У нее для этого имеются посадочные отверстия.
Дальнейшие действия по монтажу будут проходить на этой монтажной плате, значит, она должна быть достаточной по площади, длине и допускать возможную установку радиаторов на диоды, транзисторы или микросхему, которые должны еще поместиться в выбранную коробку.
Диодный мост собираем на монтажной плате, должен получиться такой ромбик из четырех диодов. Причем левая и правая пары состоят одинаково из диодов, подключенных последовательно, а обе пары параллельны друг другу. Один конец каждого диода маркирован полоской – это обозначен плюс. Сначала паяем диоды в парах друг к другу. Последовательно – это значит плюс первого соединен с минусом второго. Свободные концы пары тоже получатся – плюс и минус. Параллельно соединить пары – значит спаять оба плюса пар и оба минуса. Вот теперь имеем выходные контакты моста – плюс и минус. Или их можно назвать полюсами – верхним и нижним.
Остальные два полюса – левый и правый – используются как входные контакты, на них подается переменное напряжение с вторичной обмотки понижающего трансформатора. А на выходы моста диоды подадут пульсирующее знакопостоянное напряжение.
Если теперь подключить параллельно с выходом моста конденсатор, соблюдая полярность – к плюсу моста – плюс конденсатора, он напряжение начнет сглаживать, причем настолько хорошо, насколько велика у него емкость. 1 000 мкФ будет достаточно, и даже ставят 470 мкФ.
Внимание! Электролитический конденсатор – прибор небезопасный. При неверном подключении, при подаче на него напряжения вне рабочего диапазона или при большом перегреве он может взорваться. При этом разлетается по округе все его внутреннее содержимое – лохмотья корпуса, металлической фольги и брызги электролита. Что весьма опасно.
Ну вот и получился у нас самый простой (если не сказать, примитивный) блок питания для приборов напряжением 12 V DC, то есть постоянного тока.
Проблемы простого блока питания с нагрузкой
Сопротивление, нарисованное на схеме – это эквивалент нагрузки. Нагрузка должна быть такова, чтобы ток, ее питающий, при подаваемом напряжении в 12 В не превысил 1 А. Можно рассчитать мощность нагрузки и сопротивление по формулам.
Откуда сопротивление R = 12 Ом, а мощность P = 12 ватт. Это значит, что если мощность будет больше 12 ватт, а сопротивление меньше 12 Ом, то наша схема начнет работать с перегрузкой, будет сильно греться и быстро сгорит. Решить проблему можно несколькими способами:
- Стабилизировать выходное напряжение так, чтобы при изменяющемся сопротивлении нагрузки ток не превышал максимально допустимого значения или при внезапных скачках тока в сети нагрузки – например, в момент включения некоторых приборов – пиковые значения тока срезались до номинала. Такие явления бывают, когда блок питания запитывает радиоэлектронные устройства – радиоприемники, и пр.
- Использовать специальные схемы защиты, которые бы отключали блок питания при превышении тока на нагрузке.
- Использовать более мощные блоки питания или блоки питания с большим запасом мощности.
На рисунке ниже представлено развитие предыдущей простой схемы включением на выходе микросхемы 12-вольтового стабилизатора LM7812.
Это уже лучше, но максимальный ток в нагрузке такого блока стабилизированного питания по-прежнему не должен превышать 1 А.
Блок питания повышенной мощности
Более мощным блок питания можно сделать, добавив в схему несколько мощных каскадов на транзисторах Дарлингтона типа TIP2955. Один каскад даст прибавку нагрузочного тока в 5 А, шесть составных транзисторов, подключенных параллельно, обеспечат нагрузочный ток в 30 А.
Схема, обладающая такой выходной мощностью, требует соответствующего охлаждения. Транзисторы должны быть обеспечены радиаторами. Возможно, понадобится и дополнительный вентилятор охлаждения. Кроме того, можно защититься еще плавкими предохранителями (на схеме не показано).
На рисунке показано подключение одного составного транзистора Дарлингтона, дающего возможность увеличения выходного тока до 5 ампер. Можно увеличивать и дальше, подключая новые каскады параллельно с указанным.
Внимание! Одним из главных бедствий в электрических цепях является внезапное короткое замыкание в нагрузке. При этом, как правило, возникает ток гигантской силы, который сжигает все на своем пути. В этом случае сложно придумать такой мощный блок питания, который способен это выдержать. Тогда применяют схемы защиты, начиная от плавких предохранителей и кончая сложными схемами с автоматическим отключением на интегральных микросхемах.
Тема: как сделать простой, регулируемый плавно, блок питания своими руками.
Человек, у которого электрика и электроника является хобби, увлечение, делами, что позволяют получать удовольствие или иметь дополнительный заработок, просто обязан иметь у себя в наличии блок питания с плавной регулировкой напряжения! Ведь работая с различной электрической и электронной техникой постоянно приходится сталкиваться с её питанием, а оно, как известно, не всегда одинаково. Постоянно искать источники питания с подходящим напряжением, тоже не выход. Именно в данном случае наиболее рациональным и правильным решением будет создание простого (или сложного, если есть в этом особая необходимость) блока питания, имеющего плавное регулирование напряжения питания. Простая, но надёжная схема представлена на рисунке, давайте её разберём.
Схема простого, регулируемого плавно, блока питания представляет собой две основные части, это сам блок питания и небольшая транзисторная схема параметрического регулятора напряжения. Первая часть содержит понижающий трансформатор, выпрямитель (диодный мост) и конденсатор (сглаживающий фильтр). По большей части именно от выбора этих частей зависит мощность всего блока питания. Что бы не делать слишком большим блок питания ограничимся электрической мощностью в 30 Вт. Хотя для увеличения этой мощности достаточно будет поменять трансформатор, мост и выходной транзистор, имеющие соответствующие величины токов и напряжений.
Итак, находим трансформатор, который рассчитан на входное напряжение 220 вольт и выходное 12-15 вольт, вторичная обмотка должна иметь сечение, обеспечивающее номинальную силу тока в 2-3 ампера. Далее, спаиваем диодный мостик, элементы которого должны быть рассчитаны на ток не меньше 5 ампер (лучше брать с небольшим запасом). И к выходу моста припаяем фильтрующий конденсатор с ёмкостью от 1000 микрофарад и более. Схема плавно регулируемого параметрического стабилизатора после её сборки (спайки) должна сразу начать нормально работать, хотя если есть желание донастройки и точной регулировки внутренних параметров, можете сами по изменять имеющиеся электронные компоненты, поставив туда наиболее подходящие на Ваш взгляд.
Теперь расскажу о самой работе данной схемы плавно регулируемого блока питания. Трансформатор — его задача заключается в преобразовании электрической энергии, то есть он сетевое напряжение 220 вольт понижает до нужных 12 вольт. Заметим, что как был у нас переменный ток, так и остался, хотя и понизилась амплитуда. Диодный мостик занимается тем, что переводит все колебания в один полупериод, а именно значение тока после мостика уже меняется только от нуля и до 12 вольт, не меняя своего полюса. Но волнообразный ток подходит не для всех случаев питания электрооборудования, для многих устройств нужен именно постоянный ток, допускающий минимальные колебания. Для этого и нужен конденсатор, который сглаживает скачки напряжения.
Схема регулятора является параметрической, то есть в схеме создаётся некое опорное напряжение, уже от которого путём деления напряжения и усиления силы тока создаются необходимые выходные величины электрических параметров. С выхода мостика, на котором уже сглажены скачки (фильтрующим конденсатором), напряжение подаётся на цепь параметрического стабилизатора, состоящего из резистора R1 и стабилитрона VD2. Тут напряжение делиться, причём на стабилитроне образуется некоторое постоянная его величина с малыми отклонениями. Если напряжение будет меняться, по причине внешних обстоятельств, то эти изменения только будут заметны на R1.
Параллельно стабилитрону, на котором образовалось опорное напряжение постоянной величины, включён переменный резистор R2, что, собственно, и осуществляет плавное изменение выходного напряжения на нашем регулируемом блоке питания. Когда мы его крутим, то получаем определённую величину постоянного напряжения, что далее делится между база-эмиттерными переходами транзисторов, включённых по схеме эмиттерных повторителей. А, как известно, включение по этой схеме заставляет транзисторы работать в режиме усиления только тока, при том, что напряжение остаётся как бы неизменным. То есть, напряжение снятое с переменного резистора передаётся на выход через транзисторы, которые понижают его только на величину своего насыщения (примерно от 0.4 до 0.7 вольт).
Проще говоря — выставили мы на переменном резисторе значение 5 вольт, оно передалось через транзисторы на выход (минус примерно 1.2 вольта, что осели на транзисторных переходах база-эмиттер), а в силу усиления тока, мы получили повышение мощности, срезанной от основной, которая имеется на выходе диодного мостика. Транзисторы тут являются некими электрическими краниками, которыми мы управляем при помощи изменения напряжения на база-эмиттерных переходах. Чем больше мы подадим на них напряжения с переменного резистора, тем сильнее откроются транзисторы (понизится их внутреннее сопротивление) и больше электрической мощности передастся на выход регулируемого блока питания.
диодов — learn.sparkfun.com
Добавлено в избранное Любимый 63Введение
После того, как вы перейдете от простых пассивных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, пора перейти в удивительный мир полупроводников. Одним из наиболее широко используемых полупроводниковых компонентов является диод.
В этом уроке мы рассмотрим:
- Что такое диод !?
- Теория работы диодов
- Важные свойства диода
- Диоды разные
- Как выглядят диоды
- Типичные применения диодов
Рекомендуемая литература
Некоторые концепции в этом руководстве основаны на предыдущих знаниях в области электроники.Прежде чем перейти к этому руководству, подумайте о том, чтобы сначала прочитать (по крайней мере, бегло просматривая) эти:
Что такое схема?
Каждый электрический проект начинается со схемы. Не знаю, что такое схема? Мы здесь, чтобы помочь.
Что такое электричество?
Мы можем видеть электричество в действии на наших компьютерах, освещающее наши дома, как удары молнии во время грозы, но что это такое? Это непростой вопрос, но этот урок прольет на него некоторый свет!
Как пользоваться мультиметром
Изучите основы использования мультиметра для измерения целостности цепи, напряжения, сопротивления и тока.
Хотите изучить различные диоды?
Мы вас прикрыли!
Комплект запчастей для начинающих SparkFun
В наличии КОМПЛЕКТ-13973Комплект деталей для начинающих SparkFun — это небольшой контейнер с часто используемыми деталями, который дает вам все основные компоненты, которые вы…
12Идеальные диоды
Ключевая функция диода ideal заключается в управлении направлением потока тока.Ток, проходящий через диод, может идти только в одном направлении, называемом прямым направлением. Ток, пытающийся течь в обратном направлении, заблокирован. Они похожи на односторонний клапан электроники.
Если напряжение на диоде отрицательное, ток не может течь *, и идеальный диод выглядит как разомкнутая цепь. В такой ситуации говорят, что диод от или с обратным смещением .
Пока напряжение на диоде не отрицательное, он «включается» и проводит ток.В идеале * диод должен действовать как короткое замыкание (0 В на нем), если он проводит ток. Когда диод проводит ток, он смещен в прямом направлении (жаргон электроники означает «включено»).
Соотношение тока и напряжения идеального диода. Любое отрицательное напряжение дает нулевой ток — разрыв цепи. Пока напряжение неотрицательно, диод выглядит как короткое замыкание.
| Характеристики идеального диода | ||||
| Режим работы | Вкл. (Смещение вперед) | Выкл. | В = 0 | В |
|---|---|---|---|---|
| Диод выглядит как | Короткое замыкание | Обрыв цепи | ||
Обозначение цепи
Каждый диод имеет две клеммы — соединения на каждом конце компонента — и эти клеммы имеют поляризацию , что означает, что эти две клеммы совершенно разные.Важно не перепутать соединения на диоде. Положительный конец диода называется анодом , а отрицательный конец называется катодом . Ток может течь от конца анода к катоду, но не в другом направлении. Если вы забыли, в каком направлении протекает ток через диод, попробуйте вспомнить мнемоническое обозначение ACID : «анодный ток в диоде» (также анодный катод — это диод ).
Обозначение цепи стандартного диода представляет собой треугольник, соприкасающийся с линией.Как мы расскажем позже в этом руководстве, существует множество типов диодов, но обычно их обозначение схемы будет выглядеть примерно так:
Вывод, входящий в плоский край треугольника, представляет собой анод. Ток течет в направлении, указанном треугольником / стрелкой, но не может идти в обратном направлении.
Выше приведены несколько простых примеров схем диодов. Слева диод D1 смещен в прямом направлении и пропускает ток через цепь. По сути это похоже на короткое замыкание.Справа диод D2 имеет обратное смещение. Ток не может течь по цепи, и она выглядит как разомкнутая цепь.
* Внимание! Звездочка! Не совсем так … К сожалению, идеального диода не существует. Но не волнуйтесь! Диоды действительно настоящие, у них просто есть несколько характеристик, которые заставляют их работать немного хуже, чем наша идеальная модель …
Реальные характеристики диода
В идеале , диоды будут блокировать любой ток, текущий в обратном направлении, или просто действовать как короткое замыкание, если ток идет вперед.К сожалению, реальное поведение диодов не совсем идеальное. Диоды потребляют некоторое количество энергии при проведении прямого тока, и они не будут блокировать весь обратный ток. Реальные диоды немного сложнее, и все они имеют уникальные характеристики, которые определяют, как они на самом деле работают.
Взаимосвязь тока и напряжения
Наиболее важной характеристикой диода является его вольт-амперная зависимость ( i-v ). Это определяет ток, протекающий через компонент, с учетом того, какое напряжение на нем измеряется.Резисторы, например, имеют простую линейную зависимость i-v … Закон Ома. Кривая i-v диода, однако, не является линейной для . Выглядит это примерно так:
Вольт-амперная зависимость диода. Чтобы преувеличить несколько важных моментов на графике, масштабы как в положительной, так и в отрицательной половине не равны.
В зависимости от приложенного к нему напряжения диод будет работать в одном из трех регионов:
- Прямое смещение : Когда напряжение на диоде положительное, диод включен, и ток может протекать через него.Напряжение должно быть больше прямого напряжения (V F ), чтобы ток был значительным.
- Обратное смещение : Это режим «выключения» диода, при котором напряжение меньше V F , но больше -V BR . В этом режиме ток (в основном) заблокирован, а диод выключен. Очень малый ток (порядка нА), называемый током обратного насыщения, может протекать через диод в обратном направлении.
- Пробой : Когда напряжение, приложенное к диоду, очень большое и отрицательное, большой ток может течь в обратном направлении, от катода к аноду.
прямое напряжение
Чтобы «включиться» и провести ток в прямом направлении, диод требует приложения определенного количества положительного напряжения. Типичное напряжение, необходимое для включения диода, называется прямым напряжением (В F ).Его также можно было бы назвать либо напряжения включения , либо напряжения включения .
Как мы знаем из кривой i-v , сквозной ток и напряжение на диоде взаимозависимы. Больше тока означает большее напряжение, меньшее напряжение означает меньший ток. Однако, когда напряжение приближается к номинальному прямому напряжению, большое увеличение тока по-прежнему должно означать лишь очень небольшое увеличение напряжения. Если диод полностью проводящий, обычно можно предположить, что напряжение на нем соответствует номинальному прямому напряжению.
Мультиметр с настройкой диода можно использовать для измерения (минимального) прямого падения напряжения на диоде.Конкретный диод V F зависит от того, из какого полупроводникового материала он сделан. Обычно кремниевый диод имеет напряжение V F около 0,6–1 В . Диод на основе германия может быть ниже, около 0,3 В. Тип диода также имеет некоторое значение для определения прямого падения напряжения; светоизлучающие диоды могут иметь гораздо больший V F , в то время как диоды Шоттки разработаны специально, чтобы иметь гораздо более низкое, чем обычно, прямое напряжение.
Напряжение пробоя
Если к диоду приложить достаточно большое отрицательное напряжение, он поддастся и позволит току течь в обратном направлении. Это большое отрицательное напряжение называется напряжением пробоя . Некоторые диоды действительно предназначены для работы в области пробоя, но для большинства нормальных диодов не очень полезно подвергаться воздействию больших отрицательных напряжений.
Для нормальных диодов это напряжение пробоя составляет от -50 В до -100 В или даже более отрицательное.
Таблицы данных диодов
Все вышеперечисленные характеристики должны быть подробно описаны в даташите на каждый диод. Например, в этом техническом описании диода 1N4148 указано максимальное прямое напряжение (1 В) и напряжение пробоя (100 В) (среди множества другой информации):
Таблица данных может даже представить вам хорошо знакомый график вольт-амперной характеристики, чтобы более подробно описать поведение диода. Этот график из таблицы данных диода увеличивает изогнутую переднюю часть кривой i-v .Обратите внимание, как больший ток требует большего напряжения:
Эта диаграмма указывает на еще одну важную характеристику диода — максимальный прямой ток. Как и любой другой компонент, диоды могут рассеивать только определенное количество энергии, прежде чем они взорвутся. На всех диодах должны быть указаны максимальный ток, обратное напряжение и рассеиваемая мощность. Если диод подвергается большему напряжению или току, чем он может выдержать, ожидайте, что он нагреется (или, что еще хуже, расплавится, задымится и т. Д.).
Некоторые диоды хорошо подходят для больших токов — 1 А или более — другие, такие как малосигнальный диод 1N4148, показанный выше, могут работать только на ток около 200 мА.
Этот 1N4148 — лишь крошечная выборка всех существующих типов диодов. Далее мы рассмотрим, какое удивительное разнообразие существует и для какой цели служит каждый тип.
Типы диодов
Нормальные диоды
Диоды сигнальные
Стандартные сигнальные диоды — одни из самых простых, средних и простых членов семейства диодов. Обычно они имеют средне-высокое прямое падение напряжения и низкий максимальный ток.Типичный пример сигнального диода — 1N4148.
Очень общего назначения, он имеет типичное прямое падение напряжения 0,72 В и максимальный номинальный прямой ток 300 мА.
Слабосигнальный диод 1N4148. Обратите внимание на черный кружок вокруг диода, который отмечает, какой из выводов является катодом.
Силовые диоды
Выпрямитель или силовой диод — стандартный диод с гораздо более высоким максимальным током. Этот более высокий номинальный ток обычно достигается за счет большего прямого напряжения.1N4001 — это пример силового диода.
1N4001 имеет номинальный ток 1 А и прямое напряжение 1,1 В.
Диод 1N4001 PTH. На этот раз серая полоса указывает, какой вывод является катодом.
И, конечно же, большинство типов диодов также выпускаются для поверхностного монтажа. Вы заметите, что у каждого диода есть способ (независимо от того, насколько он крошечный или плохо различимый), чтобы указать, какой из двух контактов является катодом.
Светодиоды (светодиоды!)
Самым ярким представителем семейства диодов должен быть светодиод (LED).Эти диоды буквально загораются при подаче положительного напряжения.
Горстка сквозных светодиодов. Слева направо: желтый 3 мм, синий 5 мм, зеленый 10 мм, сверхяркий красный 5 мм, RGB 5 мм и синий 7-сегментный светодиод.Как и обычные диоды, светодиоды пропускают ток только в одном направлении. У них также есть номинальное прямое напряжение, то есть напряжение, необходимое для их включения. Рейтинг светодиода V F обычно выше, чем у обычного диода (1.2 ~ 3 В), и это зависит от цвета, излучаемого светодиодом. Например, номинальное прямое напряжение сверхяркого синего светодиода составляет около 3,3 В, а для сверхяркого красного светодиода такого же размера — всего 2,2 В.
Очевидно, вы чаще всего найдете светодиоды в осветительных приборах. Они веселые и веселые! Но более того, их высокая эффективность привела к широкому использованию в уличных фонарях, дисплеях, подсветке и многом другом. Другие светодиоды излучают свет, невидимый человеческому глазу, например инфракрасные светодиоды, которые являются основой большинства пультов дистанционного управления.Другое распространенное использование светодиодов — оптическая изоляция опасной высоковольтной системы от низковольтной цепи. Оптоизоляторы соединяют инфракрасный светодиод с фотодатчиком, который пропускает ток при обнаружении света от светодиода. Ниже приведен пример схемы оптоизолятора. Обратите внимание на то, как схематический символ диода отличается от обычного диода. Светодиодные символы добавляют пару стрелок, выходящих из символа.
Диоды Шоттки
Другой очень распространенный диод — диод Шоттки.
Диод Шоттки
В наличии COM-10926Диоды Шоттки известны своим низким прямым падением напряжения и очень быстрым переключением. Этот диод Шоттки 1 А 40 В равен…
. 1Полупроводниковый состав диода Шоттки немного отличается от обычного диода, и это приводит к значительному на уменьшению прямого падения напряжения , которое обычно находится между 0.15 В и 0,45 В. Однако они все равно будут иметь очень большое напряжение пробоя.
Диоды Шотткиособенно полезны для ограничения потерь, когда нужно сберечь каждый последний бит напряжения . Они достаточно уникальны, чтобы получить собственное обозначение схемы с парой изгибов на конце катодной линии.
Стабилитроны
Стабилитроны— это странный изгой из семейства диодов. Обычно они используются, чтобы намеренно проводить обратный ток .
Стабилитрон — 5.1 В 1 Вт
На пенсии COM-10301Стабилитроны полезны для создания опорного напряжения или в качестве стабилизатора напряжения в слаботочных приложениях. Эти диоды…
Пенсионер Стабилитронразработан для обеспечения очень точного напряжения пробоя, называемого стабилитроном или напряжением стабилитрона . Когда через стабилитрон протекает достаточный ток в обратном направлении, падение напряжения на нем будет стабильным на уровне напряжения пробоя.
За счет преимущества своих пробивных свойств стабилитроны часто используются для создания известного опорного напряжения, точно соответствующего их напряжению стабилитрона. Их можно использовать в качестве регуляторов напряжения для небольших нагрузок, но на самом деле они не предназначены для регулирования напряжения в цепях, которые потребляют значительный ток.
Стабилитроныдостаточно особенные, чтобы иметь собственное обозначение схемы с волнистыми концами на катодной линии. Этот символ может даже обозначать, что такое напряжение стабилитрона диода.Вот стабилитрон 3,3 В, создающий надежное опорное напряжение 3,3 В:
Фотодиоды
Фотодиоды — это специально сконструированные диоды, которые улавливают энергию фотонов света (см. Физика, квантовая) для генерации электрического тока. Вид работы как анти-светодиод.
Фотодиод BPW34 (не четверть, да еще мелочь). Поставьте его на солнце, и он может генерировать около нескольких мкВт энергии !.
Солнечные элементы — главный благодетель фотодиодной технологии.Но эти диоды также могут использоваться для обнаружения света или даже для оптической связи.
Применение диодов
Для такого простого компонента диоды имеют множество применений. Вы найдете диод того или иного типа практически в каждой цепи. Они могут быть представлены в чем угодно, от цифровой логики слабого сигнала до схемы преобразования энергии высокого напряжения. Давайте рассмотрим некоторые из этих приложений.
Выпрямители
Выпрямитель — это схема, преобразующая переменный ток (AC) в постоянный (DC).Это преобразование критично для всякой бытовой электроники. Сигналы переменного тока выходят из розеток вашего дома, но именно постоянный ток питает большинство компьютеров и другой микроэлектроники.
Ток в цепях переменного тока буквально чередуется — быстро переключается между положительным и отрицательным направлениями — но ток в сигнале постоянного тока течет только в одном направлении. Итак, чтобы преобразовать переменный ток в постоянный, вам просто нужно убедиться, что ток не может течь в отрицательном направлении. Похоже на работу для ДИОДОВ!
Однополупериодный выпрямитель может быть изготовлен только из одного диода.Если сигнал переменного тока, такой как, например, синусоида, передается через диод, любая отрицательная составляющая сигнала отсекается.
Формы входного (красный / левый) и выходного (синий / правый) сигналов напряжения после прохождения через схему однополупериодного выпрямителя (в центре).
Двухполупериодный мостовой выпрямитель использует четыре диода для преобразования этих отрицательных выступов в сигнале переменного тока в положительные.
Схема мостового выпрямителя (в центре) и форма выходной волны, которую она создает (синий / правый).
Эти цепи являются критическим компонентом источников питания переменного тока в постоянный, которые преобразуют сигнал 120/240 В переменного тока сетевой розетки в сигналы постоянного тока 3,3 В, 5 В, 12 В и т. Д. Если вы разорвали бородавку, вы, скорее всего, увидели бы там несколько диодов, которые ее исправили.
Можете ли вы заметить четыре диода, образующие мостовой выпрямитель в этой бородавке?
Защита от обратного тока
Когда-нибудь вставлял батарею неправильно? Или поменять местами красный и черный провода питания? Если это так, то диод может быть благодарен за то, что ваша схема все еще жива.Диод, расположенный последовательно с положительной стороной источника питания, называется диодом обратной защиты. Это гарантирует, что ток может течь только в положительном направлении, а источник питания подает только положительное напряжение в вашу цепь.
Это применение диода полезно, когда разъем источника питания не поляризован, что позволяет легко испортить и случайно подключить отрицательный источник питания к положительному полюсу входной цепи.
Недостатком диода обратной защиты является то, что он вызывает некоторую потерю напряжения из-за прямого падения напряжения.Это делает диодов Шоттки отличным выбором для диодов обратной защиты.
Логические ворота
Забудьте о транзисторах! Простые цифровые логические вентили, такие как И или ИЛИ, могут быть построены из диодов.
Например, диодный логический элемент ИЛИ с двумя входами может быть построен из двух диодов с общими катодными узлами. Выход логической схемы также находится в этом узле. Когда один из входов (или оба) являются логической 1 (высокий / 5 В), выход также становится логической 1.Когда оба входа имеют логический 0 (низкий / 0 В), на выходе через резистор подается низкий уровень.
Логический элемент И построен аналогичным образом. Аноды , обоих диодов соединены вместе, и именно там находится выход схемы. Оба входа должны иметь логическую единицу, заставляя ток течь по направлению к выходному выводу и также подтягивать его к высокому уровню. Если на каком-либо из входов низкий уровень, ток от источника питания 5 В проходит через диод.
Для обоих логических вентилей можно добавить больше входов, добавив только один диод.
Обратные диоды и подавление скачков напряжения
Диодыочень часто используются для ограничения возможного повреждения из-за неожиданных больших скачков напряжения. Диоды подавления переходных напряжений (TVS) — это специальные диоды, вроде стабилитронов с низким пробивным напряжением (часто около 20 В), но с очень большими номинальными мощностями (часто в диапазоне киловатт). Они предназначены для шунтирования токов и поглощения энергии, когда напряжение превышает их напряжение пробоя.
Обратные диодывыполняют аналогичную работу по подавлению скачков напряжения, в частности, вызванных индуктивным компонентом, таким как двигатель.Когда ток через катушку индуктивности внезапно изменяется, создается всплеск напряжения, возможно, очень большой отрицательный всплеск. Обратный диод, помещенный на индуктивную нагрузку, даст этому отрицательному сигналу напряжения безопасный путь для разряда, фактически многократно проходя через индуктивность и диод, пока он в конечном итоге не погаснет.
Это всего лишь несколько вариантов применения этого удивительного маленького полупроводникового компонента.
Покупка диодов
Теперь, когда ваш текущий движется в правильном направлении, пришло время найти хорошее применение вашим новым знаниям.Независимо от того, ищете ли вы отправную точку или просто пополняете запасы, у нас есть набор изобретателя, а также отдельные диоды на выбор.
Наши рекомендации:
Диод Шоттки
В наличии COM-10926Диоды Шоттки известны своим низким прямым падением напряжения и очень быстрым переключением.Этот диод Шоттки 1 А 40 В равен…
. 1Комплект изобретателя SparkFun — версия 3.2
На пенсии КОМПЛЕКТ-12060** Как вы, возможно, видели из [нашего сообщения в блоге] (https://www.sparkfun.com/news/2241), мы недавно перенесли нашу литьевую форму для SIK…
76 ПенсионерРесурсы и дальнейшее развитие
Теперь, когда вы разобрались с диодами, возможно, вы захотите продолжить изучение других полупроводников:
Или откройте для себя другие распространенные электронные компоненты:
диодов — Выбор правильного мостового выпрямителя
Для выбора мостового выпрямителя : краткий список деталей, которые превышают требуемое максимальное напряжение и требуемый ток с достаточным запасом, как описано ниже.
Для синусоидального выходного сигнала от трансформатора необходимое напряжение будет sqrt (2) = 1,4142-кратное номинальное выходное напряжение трансформатора, поскольку трансформаторы рассчитаны на среднеквадратичное напряжение , а не пиковое. Кроме того, трансформаторы обычно, но не всегда, имеют номинальное значение ниже, чем фактическое напряжение, которое они создают на вторичной обмотке без нагрузки: оно падает до номинального напряжения, когда трансформатор пропускает номинальный ток полной нагрузки. Следовательно, на всякий случай, мне подходит примерно 2,5-кратное номинальное напряжение трансформатора.
Для расчета тока также допустим 2,5-кратный ожидаемый ток нагрузки — так как понадобится мост, чтобы выдержать начальный скачок тока , когда любые накопительные конденсаторы, следующие за мостом, заряжаются после включения питания.
Теперь, когда у вас есть номиналы напряжения и тока, которые нужно искать, список доступных деталей может показать вам деталей с более высокими номиналами, которые дешевле , чем те, которые просто соответствуют вашим требованиям, поэтому просто выбирайте детали с более высокими номиналами.
Например, в местных магазинах рядом с моим домом мост BR68 продается менее чем за половину от BR36, несмотря на гораздо более высокий рейтинг. Это связано с экономией на масштабе — здесь чаще используется деталь BR68.
Еще одно соображение — это физический размер / компоновка печатной платы: мосты с более высокими номиналами имеют тенденцию увеличиваться в размерах. Кроме того, иногда модули SIP с выводом выводов просто более удобны на печатной плате по сравнению с квадратными выводами, если вертикальное пространство не является проблемой.
Для дискретного выбора диода : Для применяются те же вычисления , что и для моста. Ключевым преимуществом использования дискретных частей является то, что отвод тепла немного менее утомителен, поскольку каждый диод имеет собственное окружающее пространство для отвода тепла.
Незначительным дополнительным преимуществом является возможность использовать креативных макетов печатной платы , когда это необходимо, вместо того, чтобы быть вынужденным отказываться от конкретной смежной области на плате.
Мостовой выпрямитель какого размера мне нужен для преобразования 12 В переменного тока в 12 В постоянного тока при нагрузке 200 Вт?
Даташит на устройство пробовали читать? Там вы увидите прямое падение напряжения на диодах внутри выпрямителя. В общем, вам нужно найти и прочитать техническое описание каждого используемого вами электрического компонента.
Падение тока — это мощность (больше или меньше), которую необходимо рассеять. У нас также есть максимальная рабочая температура. Итак, вооружившись этой информацией, необходимо разработать систему охлаждения для работы с выпрямителем.
Итак, если мы посмотрим на действительные числа, у нас будет максимальное падение напряжения 1,2 В на элемент. Когда-то у нас есть два проводящих диода, то есть 2,4 В умножить на 17 А, что дает нам чуть меньше 40 Вт только на выпрямитель.
Далее мы имеем рабочую температуру полупроводникового перехода. От -65 до +150 градусов по Цельсию.
Итак, у нас есть следующая процедура, как получить повышение температуры выше температуры окружающей среды для устройства. Итак, давайте сначала посмотрим на тепловое сопротивление между переходом и корпусом.Это 1,5 К / Вт. Один кельвин и один градус Цельсия имеют одинаковую величину, поэтому таким образом мы можем получить повышение температуры.
Значит, при 40 Вт температура нашего спая будет на 60 К выше температуры корпуса. Оглядываясь назад на рабочие температуры, это дает нам максимальную температуру корпуса 90 градусов по Цельсию.
Теперь нам нужно оценить тепловое сопротивление радиатора, который нам нужно выбрать для нашего использования. Допустим, у нас температура окружающей среды 25 C. Это дает нам максимальную разницу температур 90-25 = 65 C между радиатором и окружающим воздухом.Итак, теперь мы делаем обратный расчет того, что у нас было на предыдущем шаге. У нас уже есть мощность 40 Вт и 65 С, поэтому делим их и получаем тепловое сопротивление радиатора 1625 К / Вт. Чем ниже, тем лучше, чтобы у вас было больше места для работы при более высоких температурах окружающей среды и для работы выпрямителя.
Теперь мы знаем, какой радиатор нам нужен. Некоторые из основных руководств по радиаторам доступны здесь и здесь. Они немного более «академичны». Этот от Sparkfun видит немного больше «примененного».Используя эти ресурсы, вам «просто» нужно найти подходящий радиатор для выпрямителя.
В реальной жизни вам, вероятно, понадобится большой кусок металла с множеством ребер и большой вентилятор, обдувающий его воздухом, чтобы просто охладить выпрямитель. По моему личному мнению, было бы лучше поискать альтернативные источники постоянного тока, которые были бы немного более эффективными.
Использование светодиодов в схеме мостового выпрямителя
Светодиодыобычно имеют гораздо более низкие пределы напряжения обратного пробоя (Vrrm = 5–15 В), чем даже самые дешевые и самые маленькие кремниевые диоды (1n4001 = 50 В, 1n4007 = 1000 В, 1n4148 = 100 В).
(Википедия)
Напряжение в прямом направлении Vf, с другой стороны, составляет от 1,7 В для некоторых красных светодиодов до 3,5 В или выше для некоторых синих и белых. Сравните это с типичным напряжением напряжения 0,7 В для стандартного кремниевого выпрямительного диода.
В конфигурации полного мостового выпрямителя напряжение падает на 2 x Vf в течение части цикла с прямой проводимостью.
Таким образом, если бы вы построили мостовой выпрямитель со светодиодами, выходное напряжение упало бы примерно с 3.От 4 до 7 Вольт или более по сравнению с входом. Проводимость начнется намного позже в положительной части цикла (когда напряжение поднимется выше светодиода Vf) по сравнению с кремниевым диодом. Это тоже закончилось бы раньше. Кроме того, во время обратной части цикла, в зависимости от конкретного используемого светодиода, «диод», вероятно, войдет в зону проводимости в пределах диапазона входного напряжения.
Другими словами, мост будет обеспечивать напряжение в течение гораздо меньшей части цикла переменного тока, чем кремниевые диоды, и даже тогда будет обеспечивать более низкое напряжение.
Поскольку ваша цель состоит в том, чтобы на самом деле зажечь светодиоды, а не просто выпрямить напряжение, выходной сигнал моста может не иметь значения, но это полезно знать.
Предлагаемая альтернатива, если вы хотите использовать светодиоды именно таким образом, — это подключить светодиоды по своему желанию, но добавить один недорогой и крошечный 1n4001 или аналогичный последовательно, резистор ограничения тока и каждый светодиод. Диоды не намного больше дискретных резисторов, которые вы, вероятно, будете использовать.
Почему это работает :
Кремниевые диоды блокируют обратное напряжение лучше, чем светодиод, т.е.е. на гораздо более высокое напряжение.
Тем не менее, по рекомендации остается использовать только интегрированную 4-выводную мостовую ИС (35 центов на единицу, 800 В / 1 А, ) и использовать светодиоды, как в любой конфигурации цепи постоянного тока. Требуемое пространство существенно не увеличится.
Касательно расчета токоограничивающего резистора :
Получите пиковое напряжение сигнала переменного тока велосипедного динамо, используя мультиметр либо в режиме пикового напряжения переменного тока, если он доступен, либо в режиме среднеквадратичного напряжения переменного тока (чаще используется в базовых мультиметрах) и умножив его на 1.4142 для оценки пикового напряжения. И все это при максимально быстрой педалировании с велосипедом на подставке.
Добавьте коэффициент безопасности, удвоив это пиковое напряжение, если вы опасаетесь перегорания светодиодов из-за высокого напряжения, например, при спуске с горы. Светодиоды в некоторой степени прощают незначительные всплески тока, если они кратковременны — обычно светодиод убивает не перегрузка по току, а неспособность избавиться от выделяемого тепла.
Теперь, если Vmax — ваше пиковое напряжение, отрегулированное для обеспечения безопасности, вычтите из него Vf светодиода (2 x Vf, если вы используете мост, 2 x (Vf + 0.7) если вы добавите кремниевые диоды), чтобы получить напряжение Vres, каждый резистор должен упасть.
R = Vres / I,
Итак, подключите рекомендованный ток I для выбранного светодиода, и у вас есть свои числа.
Светодиодыобычно бывают 5 мА (SMD и некоторые 3 мм), 20 мА, 25 мА или в диапазоне ампер (например, светодиоды Osram «Golden Dragon»). См. Соответствующие таблицы данных.
audio — Мостовой выпрямитель: 4 диода против одного чипа?
Не могу поверить, что написал всю эту чушь про диоды…
MUR860 действительно будет звучать лучше, но объяснение немного тонкое:
Кремниевые диоды не выключаются мгновенно. Поскольку напряжение на диоде становится отрицательным, ток все еще течет в обратном направлении в течение короткого времени, пока заряды, хранящиеся внутри диода, не исчезнут. Когда это будет сделано, диод погаснет.
Различные диоды имеют совершенно разные характеристики восстановления, как показано на этом графике осциллографа:
(источник)
Ток действительно становится отрицательным («неправильное» направление для диода) в течение времени, которое называется «временем восстановления».Красный занимает больше времени.
В преобразователе постоянного тока критически важно иметь диод, который быстро отключается. Представьте себе старый добрый 1N4001 с его временем восстановления trr = 30 мкс в преобразователе постоянного тока, работающем на частоте 200 кГц (время цикла 5 мкс). Даже выключиться не успеет. Это вообще не сработает. Вот почему в преобразователях постоянного тока используются более быстрые диоды.
А теперь вернемся к аудио. Посмотрите на красный и фиолетовый следы выше, вы заметите, что красный занимает больше времени, но мягко отключает ток.Фиолетовый гаснет очень резко, с огромным di / dt (4 А на примерно 10 нс). В выпрямителе 50 Гц этого не происходит, ток не успевает дойти до ампер до выключения диода, всего несколько мА. Но Вы получаете идею.
Когда диод выключен, он превращается в конденсатор. Независимо от того, какая индуктивность присутствует в дорожках, проводах и т. Д., Вокруг нее образуется контур LC-резервуара и кольцо.
Тип звонка зависит от резкости выключения и тока, при котором происходит выключение.Диоды с быстрым мягким восстановлением производят меньше звона.
Сейчас этот звонок обычно довольно высокочастотный. Также резкий di / dt при выключении генерирует широкополосный радиочастотный шум. Это будет соединяться с соседними схемами, добавляя всевозможные шумы и мусор к чувствительным сигналам. Это не аудиотехника, это просто инженерия.
Тем не менее, MUR860 стоит дорого, поэтому вы можете использовать дешевые диоды с медленным «грязным» восстановлением, если вы наденете на них заглушки, чтобы поглотить всплеск шума при выключении. Это делает каждый тюнер AM / FM с питанием от сети, а также большинство бытового аудиооборудования.Производители не поставят деталь без необходимости! Все оптимизировано по стоимости. Но без колпачков тюнер преодолел бы шум и не принимал радио.
Затем вы можете добавить демпфер на вторичной обмотке трансформатора, чтобы уменьшить звенящий сигнал LC.
Вопрос: Есть ли преимущества в использовании отдельных диодов по сравнению с одной микросхемой мостового выпрямителя
Преимущество в том, что вы можете выбрать диоды с быстрым мягким восстановлением или диоды Шоттки. Герметичные диодные мосты обычно состоят из сверхмедленных диодов.
, а если нет, то почему это кажется таким популярным?
Потому что это работает. Обратите внимание, что 4 крышки по 3 цента каждая работают так же хорошо, но фактор хвастовства меньше. Быстрые диоды привлекательнее и приносят больше очков змеиного масла.
РЕДАКТИРОВАТЬ , старый осциллограф с моего жесткого диска … BYV27-150 дешевые быстрые диоды, небольшой трансформатор 12В 10ВА.
Синий — вторичная обмотка трансформатора. Плоская верхняя часть — это когда диод включен, конденсатор питания заряжается, ограничивая напряжение на вторичной обмотке трансформатора из-за сопротивления внутренней обмотки.Синий след делает шаг вниз при выключении диода. Это очень очевидно, падает на 1В, пропустить нельзя!
Обратите внимание, диод отключается только на пике синусоидальной волны, если нагрузка потребляет нулевой ток. Когда нагрузка потребляет ток, что обычно бывает, диод выключается после пика.
Теперь мне нравится наблюдать это через фильтр верхних частот (желтая кривая внизу). Амплитуда ослабляется, так как фильтр верхних частот должен использовать крошечный колпачок, около 100 пФ, иначе он пренебрежет тем, что я хочу наблюдать, поэтому входная емкость осциллографа взаимодействует с ним.Но общая форма сигнала должна быть в порядке. Обратите внимание на неприятный резкий всплеск, за которым следует ВЧ звон. Диоды с более высоким Qrr, такие как 1N4001, были бы намного хуже.
ИЗМЕНИТЬ 2
Я восстанавливал старый усилитель, менял электролитические элементы с 1979 года … и у этого усилителя нет заглушек на диодном мосту. Наверное, потому, что у него нет AM-тюнера. В любом случае, способ сделать это — воткнуть зонд осциллографа на изолятор одного из вторичных проводов трансформатора.Нет необходимости устанавливать какие-либо контакты (кроме, очевидно, заземления зонда). Этот мусор проникает через изоляцию провода в зонд осциллографа.
Это всплеск восстановления выпрямителя. К сожалению, на проводах трансформатора он проявляется в виде синфазного сигнала, что означает, что вся вторичная обмотка действует как антенна и емкостным образом соединяет шипы с соседними цепями. Главная жертва — это высокоимпедансные вещи, такие как регулятор громкости.
Вероятно, поэтому в этом усилителе есть трансформатор, который находится внутри металлической банки.Дешевле было бы на диоды поставить заглушки ИМО …
Теперь, конечно, вторичное напряжение также можно измерить, вставив щуп на клеммы печатной платы:
У него обычный вид: плоский верх, затем всплеск и мгновенное падение на несколько вольт при выключении диода. Увеличение на шип:
Итак, на проводах вторичного трансформатора есть всплески 22 В (!!!!) с довольно быстрым нарастанием 2 мкс.
Проблема не в том, что диоды работают слишком медленно для правильного выпрямления (очевидно, что выпрямление работает нормально). Проблема возникает, когда эти шипы попадают в какую-то чувствительную схему. Этого трудно избежать, так как они появляются в виде синфазных помех на проводах трансформатора.
ДРУГОЙ РЕДАКТИРОВАНИЕ
Когда осциллограф не согласуется с симулятором, один или оба могут быть неправильными, однако это всегда помогает смоделировать реальную схему (т. Е. Учесть индуктивность трансформатора) и посмотреть параметры симуляции…
Работает, как ожидалось. Из-за индуктивности трансформатора (ток отстает от напряжения) диод выключается немного позже, чем можно было бы ожидать при визуальном сравнении напряжения без нагрузки трансформатора (черный) и напряжения конденсатора (зеленый). Идеальный диод также отключился бы в тот же момент, а затем вторичное напряжение трансформатора вернулось бы к своему ненагруженному значению. Это нормально.
Восстановление добавляет лишь крошечное время, за которое ток диода становится отрицательным.Таким образом, когда диод блокируется, ток катушки индуктивности не равен нулю, а составляет несколько мА. Это не много, потому что 50 Гц — это очень медленно.
Однако, когда диод выключается, индуктивность достаточно велика, чтобы вызвать резкий всплеск отрицательного напряжения, который вызывает звон в резервуаре LC, образованном индуктивностью и емкостью диода, что является проблемой электромагнитных помех.
В реальной жизни вызывной сигнал намного короче, чем показано здесь, потому что индуктор имеет большие потери на высокой частоте. Здесь он звонит на частоте около 1 МГц.
Использование более быстрых диодов (низкий Qrr) заставляет их отключаться при более низком отрицательном токе, поэтому уменьшается количество энергии, доступной для возбуждения звонка. Диоды с мягким восстановлением обеспечивают более плавный скачок тока, что имеет тот же эффект. Таким образом, диоды с быстрым / мягким восстановлением работают для уменьшения проблем с электромагнитными помехами. Но более дешевое решение — просто надеть заглушки на диоды. Это работает так же хорошо.
Красный след без колпачков и без амортизатора. Звонит на частоте 1 МГц. Добавление конденсатора 10 нФ через диод снижает частоту вызывного сигнала до 100 кГц (зеленый), что больше не является проблемой, а также сглаживает края, поэтому проблема электромагнитных помех исчезла.Синий — с добавленным демпфером (R3 / C3). Намного чище, но не обязательно. В любом случае потери в стали в трансформаторе в основном его ослабят.
Резюме: Сверхбыстрые диоды вызывают меньше шума, но это только из-за небольшого побочного эффекта: они позволяют меньшему току (и энергии) накапливаться в катушке индуктивности перед выключением, после чего накопленная в индукторе энергия превращается в звон. Поглощение энергии индуктора в конденсаторе и рассеивание ее в демпфирующем резисторе так же хорошо, на самом деле это работает лучше за меньшие деньги… Это означает, что для дорогих сверхбыстрых диодов нет реального выигрыша в соотношении цена / качество. Но они работают. Это просто не оптимальное решение.
Источник питания 5 В постоянного токаDesign (простое пошаговое руководство)
Ищете помощь в разработке источника питания 5 В самостоятельно? Что ж, добро пожаловать. В этом посте мы не только проектируем блок питания, но и узнаем о расчетных расчетах, которые вы можете сделать сами.
Схема источника питания — это очень простая схема в обучении электронике.Почти каждый в электронике пытается это сделать. И я не могу сказать вам, насколько это весело, когда вы завершаете свой первый дизайн блока питания, тестируете его, и он работает нормально.
Хорошо!
Блок питания, который мы здесь разработаем, очень простой. Это дизайн, основанный на линейной технологии, он будет проходить вас на каждом этапе проектирования, пытаться представить все простым языком, выполнять некоторые математические вычисления, например, если в схеме используется конденсатор, вы должны знать, почему он там, и как рассчитывается его стоимость.
Надеюсь, вам понравится этот пост и вы чему-нибудь научитесь. На всякий случай, если вам нравится заниматься электроникой, занимаясь своими руками, то этот набор для самостоятельного изготовления регулируемого блока питания (нажмите здесь) подойдет именно вам. Развлекайтесь 😀
Конструкция блока питания 5В постоянного тока
Проектирование любой схемы начинается с хорошо составленной общей блок-схемы. Это помогает нам спроектировать отдельные части схемы, а затем, в конце концов, собрать их вместе, чтобы получить полную схему, готовую к использованию.
Общая блок-схема этого проекта представлена ниже. Все очень просто. Он состоит из следующих четырех основных подблоков.
- Трансформатор
- Схема выпрямителя
- Фильтр
- Регулятор
Сначала я объясню каждый блок в целом, а затем перейдем к проектированию. Думаю, нужно понимать, какой блок что делает в первую очередь.
Итак, давайте попробуем разобраться в каждом разделе по отдельности.
Входной трансформатор
Трансформатор — это устройство, которое может повышать или понижать уровни напряжения в соответствии с законом передачи энергии.
Вопрос в том, зачем нам это нужно в нашей конструкции снабжения?
Что ж, в зависимости от вашей страны, переменный ток, поступающий в ваш дом, имеет уровень напряжения 220/120 В. Нам нужен входной трансформатор, чтобы понизить входящий переменный ток до требуемого нижнего уровня, то есть близкого к 5 В (переменный ток). Этот более низкий уровень в дальнейшем используется другими блоками для получения необходимых 5 В постоянного тока.
Трансформатор — это устройство, которое используется для повышения или понижения уровня переменного напряжения, сохраняя одинаковую входную и выходную мощность.
Будьте осторожны, играя с этим устройством.
Поскольку вы используете сетевое напряжение, которое может быть слишком опасным. Никогда не прикасайтесь к клеммам голыми руками или плохими инструментами. Имейте хороший и достойный бесконтактный тестер напряжения и используйте его, чтобы всегда быть уверенным в том, какая линия находится под напряжением, идущим к трансформатору.
Выпрямительная схема
Если вы думаете, что трансформатор просто снизил напряжение до 5 В постоянного тока. Извините, вы ошибаетесь, как когда-то был я. Пониженное напряжение по-прежнему остается переменным. Чтобы преобразовать его в постоянный ток, нужна хорошая выпрямительная схема.
Схема выпрямителя — это комбинация диодов, расположенных таким образом, чтобы преобразовывать переменное напряжение в постоянное напряжение.
Без выпрямительной схемы невозможно получить необходимое выходное напряжение 5 В постоянного тока.Эта схема поставляется в красивых интегрированных корпусах, или вы также можете сделать ее с использованием четырех диодов. Вы увидите, как мы это проектируем, в следующих разделах.
В основном, существует два типа выпрямительных схем; полуволновой и двухполупериодный. Однако нас интересует полноценный выпрямитель, так как он более энергоэффективен, чем первый.
Фильтр
В практической электронике нет ничего идеального. Схема выпрямителя преобразует входящий переменный ток в постоянный, но, к сожалению, не превращает его в чистый постоянный ток.Выход выпрямителя пульсирует и называется пульсирующим постоянным током. Этот пульсирующий постоянный ток не считается подходящим для питания чувствительных устройств.
Итак, выпрямленный постоянный ток не очень чистый и имеет рябь. Задача фильтра — отфильтровывать эти пульсации и обеспечивать совместимость напряжения для регулирования.
Конденсаторный фильтр используется, когда нам нужно преобразовать пульсирующий постоянный ток в чистый или удалить искажения из сигнала
Практическое правило: напряжение постоянного тока должно иметь пульсации менее 10 процентов, чтобы можно было точно регулировать.
Лучший фильтр в нашем случае — конденсаторный. Вы, наверное, слышали, конденсатор — это устройство, накапливающее заряд. Но на самом деле его лучше всего использовать как фильтр. Это самый недорогой фильтр для нашей базовой конструкции блока питания 5 В.
Регулятор
Регулятор представляет собой линейную интегральную схему, в которой используется стабилизированное постоянное выходное напряжение. Регулировка напряжения очень важна, потому что нам не нужно изменять выходное напряжение при изменении нагрузки.
Всегда требуется выходное напряжение, независимое от нагрузки.ИС регулятора не только делает выходное напряжение независимым от переменных нагрузок, но и от изменений напряжения в сети.
Регулятор — это интегральная схема, используемая для обеспечения постоянного выходного напряжения независимо от изменений входного напряжения.
Надеюсь, вы разработали некоторые базовые концепции проектирования источников питания. Давайте пойдем дальше с реальной принципиальной схемой для нашей конкретной конструкции блока питания 5 В постоянного тока.
Принципиальная схема источника питания 5В постоянного тока
Ниже представлена принципиальная схема указанного проекта.Вы получаете основной запас; напряжение и частота могут зависеть от вашей страны, предохранителя; для защиты цепи, трансформатора, выпрямителя, конденсаторного фильтра, светодиодного индикатора и регулятора IC.
Блок-схема реализована в программном обеспечении NI Multisim, хорошем программном обеспечении для моделирования для студентов и начинающих электронщиков. Я рекомендую потратить немного времени на игру с ним
Теперь перейдем к собственному дизайну.
Пошаговый метод проектирования источника питания 5 В постоянного тока
Вот в чем дело, мы сначала спроектируем каждую секцию, а затем соберем каждую из них, чтобы наш источник питания постоянного тока был готов для питания наших проектов.
Итак, приступим к делу шаг за шагом.
Вы думаете, я бы начал объяснение конструкции с трансформатора, но это не так. Трансформатор выбирается не сразу.
Шаг 1: Выбор регулятора IC
Выбор микросхемы регулятора зависит от вашего выходного напряжения. В нашем случае мы проектируем для выходного напряжения 5В, мы выберем ИС линейного регулятора LM7805.
Следующим шагом в процессе проектирования является определение номинальных значений напряжения, тока и мощности выбранной ИС регулятора.Это делается с помощью таблицы данных регулятора IC.
Ниже приведены номинальные характеристики и схема контактов LM7805 из таблицы данных.
Спецификация 7805 также предписывает использовать конденсатор 0,1 мкФ на выходной стороне, чтобы избежать переходных изменений напряжения из-за изменений нагрузки. И 0,1 мкФ на входе регулятора, чтобы избежать пульсаций, если фильтрация находится далеко от регулятора.
Для дополнительной информации, для вывода положительного напряжения мы используем LM78XX.XX указывает значение выходного напряжения, а 78 указывает положительное выходное напряжение. Для выхода с отрицательным напряжением используйте LM79XX, 79 указывает отрицательное напряжение, а XX указывает значение выхода.
Шаг 2: Выбор трансформатора
Правильный выбор трансформатора означает экономию денег. Мы узнали, что минимальный вход для выбранной нами микросхемы регулятора составляет 7 В (см. Значения в таблице выше). Итак, нам нужен трансформатор для понижения основного переменного тока, по крайней мере, до этого значения.
Но между регулятором и вторичной обмоткой трансформатора тоже есть выпрямитель на диодном мосту.Выпрямитель имеет собственное падение напряжения, то есть 1,4 В. Нам также необходимо компенсировать это значение.
Итак, математически:
Это означает, что мы должны выбрать трансформатор со значением вторичного напряжения, равным 9 В или как минимум на 10% больше, чем 9 В.
Исходя из этого, для конструкции блока питания 5 В постоянного тока мы можем выбрать трансформатор с номинальным током 1 А и вторичным напряжением 9 В. Почему ток 1А? Поскольку IC регулятора имеет номинальный ток 1 А, это означает, что мы не можем пропускать ток, превышающий это значение.Выбор трансформатора с номинальным током выше этого потребует дополнительных денег. И нам это не нужно.
Шаг 3: Выбор диодов для моста
Как вы видите на принципиальной схеме, схема выпрямителя состоит из нескольких диодов. Чтобы сделать выпрямитель, нам нужно подобрать для него подходящие диоды. При выборе диода для мостовой схемы. Имейте в виду выходной ток нагрузки и максимальное пиковое вторичное напряжение трансформатора i-e 9В в нашем случае.
Вместо отдельных диодов вы также можете использовать один отдельный мост, который поставляется в корпусе IC. Но я не хочу, чтобы вы использовали его здесь, просто для обучения и игры с отдельными диодами.
Выбранный диод должен иметь номинальный ток больше, чем ток нагрузки (т.е. в данном случае 500 мА). И пиковое обратное напряжение (PIV) больше пикового вторичного напряжения трансформатора
Мы выбрали диод IN4001, потому что он имеет номинальный ток на 1 А больше, чем мы желаем, и пиковое обратное напряжение 50 В.Пиковое обратное напряжение — это напряжение, которое диод может выдерживать при обратном смещении.
Шаг 4: Выбор сглаживающего конденсатора и расчеты
При выборе подходящего конденсаторного фильтра необходимо учитывать его напряжение, номинальную мощность и значение емкости. Номинальное напряжение рассчитывается на основе вторичного напряжения трансформатора.
Практическое правило: номинальное напряжение конденсатора должно быть как минимум на 20% больше, чем вторичное напряжение. Итак, если вторичное напряжение составляет 13 В (пиковое значение для 9 В), то номинальное напряжение конденсатора должно быть не менее 50 В.
Во-вторых, нам нужно рассчитать правильное значение емкости. Это зависит от выходного напряжения и выходного тока. Чтобы найти правильное значение емкости, используйте формулу ниже:
Где,
Io = ток нагрузки, т. Е. 500 мА в нашей конструкции, Vo = выходное напряжение, т. Е. В нашем случае 5 В, f = частота, т. Е. 50 Гц
В нашем случае:
Частота 50 Гц, потому что в нашей стране переменный ток 220 @ 50 Гц.У вас может быть сеть переменного тока 120 В при 60 Гц. Если да, то укажите значения соответственно.
Используя формулу конденсатора, практическое стандартное значение, близкое к этому значению, i-e 3.1847E-4, составляет 470 мкФ.
Еще одна важная формула приведена ниже. Это также можно использовать для расчета емкости конденсатора.
В данном случае R — сопротивление нагрузки. Rf — коэффициент пульсации, который для хорошей конструкции должен быть менее 10%. И на этом мы почти закончили с дизайном блока питания на 5 В.
Шаг 5: Обеспечение безопасности источника питания
Каждая конструкция должна иметь защитные приспособления для защиты от возгорания. Точно так же наш простой источник питания должен иметь один, то есть входной предохранитель. Входной предохранитель защитит наш источник питания в случае перегрузки.
Например, наша желаемая нагрузка может выдерживать ток 500 мА. Если в случае, если наша нагрузка начнет плохо себя вести, есть вероятность заусенцев компонентов. Предохранитель защитит нашу поставку.
Практическое правило выбора номинала предохранителя: он должен быть как минимум на 20% больше тока нагрузки.
Разработанный нами простой блок питания способен выдавать ток 1 А, что в некоторых случаях может быть использовано. Если вы решили использовать его для таких случаев, то не забудьте прикрепить к микросхеме регулятора радиатор.
Больше удовольствия с электроникой
Электроника — это очень весело. Как только вы окунетесь в мир электроники, у вас всегда есть чем заняться.
Если вам нравится делать электронику своими руками, вам понравился этот пост, вы изучили все концепции дизайна, а теперь хотите создать свой собственный проект источника питания DIY.Вы хотите спаять и поиграть со всеми вышеупомянутыми компонентами, затем проверьте это, комплект источника питания Elenco (Amazon Link), вам будет интересен.
Также есть забавная книга под названием Make Electronics: Learning through discovery (Amazon link), , которая научит вас многим классным электронным устройствам на практике. Если вы найдете эту книгу интересной, попробуйте, и вы многому научитесь.
Заключение
Для меня, если вы любитель электроники или новичок, изучаете основы электроники, я бы порекомендовал вам разработать собственный лабораторный источник питания.
Он поможет вам изучить электронику, а также даст вам лучший лабораторный источник питания.
Я называю его лучшим, потому что вы сделаете его сами. И я не могу выразить словами, насколько весело играть с электроникой в безопасной среде. Это похоже на обучение на практике
Не указывайте только источник питания 500 мА. Это может быть ваш источник питания 5 В постоянного тока с допустимым током до 500 мА. И это было то, что я знаю, как разработать источник питания постоянного тока на 5 В.
Надеюсь, это была вам какая-то помощь.
Спасибо и удачной жизни.
Прочие полезные сообщения
Как работает диод и светодиод? | ОРЕЛ
С возвращением, капитаны компонентов! Сегодня пришло время повысить уровень своих знаний и перейти от простых пассивных компонентов к области полупроводниковых компонентов. Эти детали оживают, когда соединяются в цепь, и могут управлять электричеством разными способами! Вам предстоит работать с двумя полупроводниковыми компонентами: диодом и транзистором.Сегодня мы поговорим о диоде, пресловутом уродливом способе управления, который позволяет электричеству течь только в одном направлении! Если вы видели светодиод в действии, значит, вы уже далеко впереди, давайте приступим.
Управляйте потоком
Диод хорошо известен своей способностью управлять протеканием электрического тока в цепи. В отличие от пассивных компонентов, которые бездействуют, сопротивляясь или накапливая, диоды активно задействуют приливы и отливы тока, протекающего по нашим устройствам.Есть два способа описать, как ток будет или не течет через диод, и они включают:
- С опережением. Если вы правильно вставите батарею в цепь, ток будет проходить через диод; это называется состоянием с прямым смещением.
- Обратно-смещенный. Когда вам удается вставить батарею в цепь в обратном направлении, ваш диод блокирует прохождение любого тока, и это называется состоянием с обратным смещением.
Простой способ визуализировать разницу между состояниями прямого и обратного смещения диода в простой схеме
Хотя эти два термина могут показаться слишком сложными, представьте диод как переключатель.Он либо закрыт (включен) и пропускает ток, либо открыт (выключен), и ток не может течь через него.
Полярность диодов и символы
Диоды — это поляризованные компоненты, что означает, что они имеют очень специфическую ориентацию, поэтому для правильной работы их необходимо подключить в цепь. На физическом диоде вы заметите две клеммы, выходящие из формы жестяной банки посередине. Одна сторона — это положительный вывод, называемый анодом . Другой вывод — это отрицательный конец, называемый катодом . Возвращаясь к нашему потоку электричества, ток может течь только в диоде от анода к катоду, а не наоборот.
Вы можете определить катодную сторону физического диода, посмотрев на серебряную полоску рядом с одним из выводов. (Источник изображения)
Вы можете легко обнаружить диод на схеме, просто найдите большую стрелку с линией, проходящей через нее, как показано ниже. У некоторых диодов и анод, и катод отмечены как положительный и отрицательный, но простой способ запомнить, в каком направлении течет ток в диоде, — это следовать направлению стрелки.
Стрелка на символе диода указывает направление протекания тока.
В наши дни большинство диодов изготовлено из двух самых популярных полупроводниковых материалов в электронике — кремния или германия. Но если вы знаете что-нибудь о полупроводниках, то знаете, что в своем естественном состоянии ни один из этих элементов не проводит электричество. Так как же заставить электричество проходить через кремний или германий? С помощью небольшого волшебного трюка под названием допинг.
Легирование полупроводников
Странные полупроводниковые элементы.Возьмем, к примеру, кремний. Днем это изолятор, но если вы добавите в него примеси с помощью процесса, называемого допингом, вы придадите ему магическую силу проводить электричество ночью.
Благодаря своим двойным свойствам как изолятор, так и проводник, полупроводники нашли свою идеальную нишу в компонентах, которые должны контролировать поток электрического тока в виде диодов и транзисторов. Вот как работает процесс легирования в типичном куске кремния.
- Развивайте это.Во-первых, кремний выращивают в строго контролируемой лабораторной среде. Это называется чистой комнатой, то есть в ней нет пыли и других загрязнений.
- Допинг это отрицательно. Теперь, когда кремний вырос, пришло время легировать его. Этот процесс может идти двумя путями. Первый — это легирование кремния сурьмой, которая дает ему несколько дополнительных электронов и позволяет кремнию проводить электричество. Этот кремний называется кремнием n-типа или отрицательного типа, потому что в нем больше отрицательных электронов, чем обычно.
- Допинг положительно. Вы также можете легировать кремний в обратном направлении. Добавляя бор к кремнию, он удаляет электроны из атома кремния, оставляя группу пустых дырок там, где должны быть электроны. Это называется кремнием p-типа или положительного типа.
- Объедините . Теперь, когда ваши кусочки кремния легированы как положительно, так и отрицательно, вы можете соединить их вместе. Соединяя кремний n-типа и p-типа вместе, вы создаете так называемое соединение.
Именно в этом перекрестке, который можно представить как некую нейтральную зону, происходит вся магия диода.Допустим, вы соединяете кремний n-типа и p-типа, а затем подключаете батарею, создавая цепь. Что случится?
В этом случае отрицательный вывод подключен к кремнию n-типа, а положительный вывод подключен к кремнию p-типа. А между двумя кусками кремния — нейтральная зона? Что ж, он начинает сжиматься, и начинает течь электрический ток! Это состояние диода с прямым смещением, о котором мы говорили в начале.
Правильное подключение батареи к кремнию n-типа и p-типа позволяет току течь через переход.(Источник изображения)
Теперь предположим, что вы подключаете батарею наоборот: отрицательная клемма подключена к кремнию p-типа, а положительная клемма — к кремнию n-типа. Здесь происходит то, что нейтральная зона между двумя кусками кремния становится шире, и ток вообще не течет. Это состояние с обратным смещением, которое может принять диод.
Подсоедините батарею в непреднамеренном направлении, и ваш диод остановит протекание тока между n-типом и p-типом.(Источник изображения)
Прямое напряжение и пробои
Когда вы работаете с диодами, вы узнаете, что для того, чтобы один пропускал ток, требуется очень определенное количество положительного напряжения. Напряжение, необходимое для включения диода, называется прямым напряжением (VF). Вы также можете увидеть, что это называется напряжением включения или напряжением включения.
Что определяет это прямое напряжение? Полупроводник , материал и типа . Вот как он распадается:
- Кремниевые диоды.Для использования кремниевого диода потребуется прямое напряжение от 0,6 до 1 В.
- Германиевые диоды. Для использования диода на основе германия потребуется более низкое прямое напряжение около 0,3 В.
- Прочие диоды. Специализированные диоды, такие как светодиоды, потребуют более высокого прямого напряжения, тогда как диоды Шоттки (см. Ниже) потребуют более низкого прямого напряжения. Лучше всего свериться с таблицей данных для вашего конкретного диода, чтобы определить его номинальное прямое напряжение.
Я знаю, что мы все это время говорили о диодах, позволяющих току течь только в одном направлении, но это правило можно нарушить.Если вы приложите огромное отрицательное напряжение к диоду, вы действительно сможете изменить направление его тока! Конкретная величина напряжения, которая вызывает этот обратный поток, называется напряжением пробоя . Для обычных диодов напряжение пробоя находится в диапазоне от -50 В до -100 В. Некоторые специализированные диоды даже предназначены для работы при этом отрицательном напряжении пробоя, о котором мы поговорим позже.
Семейство диодов — наконец вместе
Существует множество диодов, каждый из которых имеет свои собственные особенности.И хотя у каждого из них есть общая основа ограничения потока тока, вы можете использовать эту общую основу для создания множества различных применений. Давайте посмотрим на каждого члена семейства диодов!
Стандартные диоды
Ваш средний диод. Стандартные диоды имеют умеренные требования к напряжению и низкий максимальный ток.
Стандартный диод для повседневного использования, доступный в компании Digi-Key, обратите внимание на серебряную полосу, которая отмечает катодный конец. (Источник изображения)
Выпрямительные диоды
Это более мощные братья и сестры стандартных диодов, они имеют более высокий максимальный ток и прямое напряжение.В основном они используются в источниках питания.
Более мощные собратья стандартного диода, разница состоит в большем номинальном токе и прямом напряжении.
Диоды Шоттки
Это необычный родственник семейства диодов. Диод Шоттки пригодится, когда вам нужно ограничить величину потери напряжения в вашей цепи. Вы можете идентифицировать диод Шоттки на схеме, ища типичный символ диода с добавлением двух новых изгибов (S-образной формы) на катодном выводе.
Найдите изгибы на катодном конце диода, чтобы быстро определить, что это изгибы Шоттки.
Стабилитроны
Стабилитроны — это черная овца в семействе диодов. Эти парни используются для того, чтобы посылать электрический ток в обратном направлении! Они делают это, используя напряжение пробоя, которое мы обсуждали выше, также называемое пробоем Зенера. Воспользовавшись этой пробивной способностью, стабилитроны отлично подходят для создания стабильного опорного напряжения в определенной точке цепи.
Стабилитрон разительно отличается от остальных диодов семейства и может передавать ток от катода к аноду. (Источник изображения)
Фотодиоды
Фотодиоды — это непокорные тинейджеры семейства диодных. Вместо того, чтобы просто пропускать ток через цепь, фотодиоды улавливают энергию источника света и превращают ее в электрический ток. Вы найдете их для использования в солнечных панелях, а также в оптических коммуникациях.
Фотодиоды поглощают все это, улавливая энергию света и превращая ее в электрический ток.(Источник изображения)
Светодиоды (светодиоды)
Яркие звезды семейства диодов. Как и стандартные диоды, светодиоды позволяют току течь только в одном направлении, но с изгибом! Когда подается правильное прямое напряжение, эти светодиоды загораются яркими цветами. Но вот загвоздка: светодиоды определенного цвета требуют разного прямого напряжения. Например, для синего светодиода требуется прямое напряжение 3,3 В, а для красного светодиода требуется только 2,2 В.
Что делает эти светодиоды настолько популярными?
- Эффективность .Светодиоды излучают свет с помощью электроники, не выделяя тонны тепла, как традиционные лампы накаливания. Это позволяет им экономить массу энергии.
- Контроль. Светодиодами также очень легко управлять в электронной схеме. Если перед ними установлен резистор, они обязательно будут работать!
- Недорого. Светодиоды также очень недороги и рассчитаны на длительный срок службы. Вот почему они так часто используются в светофорах, дисплеях и инфракрасных сигналах.
Светодиоды бывают разных форм и цветов, каждый из которых требует разного прямого напряжения для включения! (Источник изображения)
Наиболее распространенное применение диодов
Поскольку диоды бывают разных форм, размеров и конфигураций, их использование в наших электронных схемах столь же разнообразно! Вот лишь несколько примеров использования диодов:
Преобразование переменного тока в постоянный
Процесс преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC) может выполняться только диодами! Этот процесс выпрямления (преобразования) тока — это то, что позволяет вам подключить всю вашу повседневную электронику постоянного тока к розетке переменного тока в вашем доме.Есть два типа приложений преобразования, в которых играет свою роль диод:
- Полуволновое выпрямление. Для этого преобразования требуется только один диод. Если вы отправляете сигнал переменного тока в цепь, то ваш единственный диод отсекает отрицательную часть сигнала, оставляя только положительный вход в виде волны постоянного тока.
Одиночный диод в цепи однополупериодного выпрямителя, ограничивающий отрицательный полюс сигнала переменного тока. (Источник изображения)
- Полноволновое мостовое выпрямление .В этом процессе преобразования используются четыре диода. И вместо того, чтобы просто отсекать отрицательную часть сигнала переменного тока, такую как полуволновой выпрямитель, этот процесс фактически преобразует все отрицательные волны в сигнале переменного тока в положительные волны для сигнала готовности постоянного тока.
Двухполупериодный мостовой выпрямитель делает еще один шаг вперед, преобразуя весь положительный и отрицательный сигнал переменного тока в постоянный. (Источник изображения)
Управляющие скачки напряжения
Вы также найдете диоды, которые используются в приложениях, где могут произойти неожиданные скачки напряжения.Диоды в этих приложениях могут ограничить любое повреждение, которое может произойти с устройством, поглощая любое избыточное напряжение, которое попадает в диапазон напряжения пробоя диода.
Защита вашего тока
Наконец, вы также найдете диоды, которые используются для защиты чувствительных цепей. Если вы хоть раз разбили батарею неправильно и ничего не взорвалось, то можете поблагодарить за это свой дружелюбный диод. Размещение диода последовательно с положительной стороной источника питания гарантирует, что ток течет только в правильном направлении.
Пора освободиться от потока
Вот и все, контрольный диод и все его сумасшедшие члены семьи! У диодов есть масса применений, от питания этих ярких светодиодных ламп до преобразования переменного тока в постоянный. Но почему, несмотря на все эти удивительные применения, диод не получил такой же огласки, как транзистор или интегральная схема? Мы думаем, что дело в том, что на кухне слишком много поваров. Первый диод был открыт почти 150 лет назад, и с тех пор сотни инженеров и ученых приложили свои усилия, чтобы улучшить это открытие.Несмотря на долгую историю существования многих людей, диод до сих пор считается четвертым по значимости изобретением после колеса.
Знаете ли вы, что Autodesk EAGLE включает в себя массу бесплатных библиотек диодов, которые вы можете начать использовать уже сегодня? Пропустите рутинную работу по созданию деталей, попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня!
.