Sådan laver du en 12 volt strømforsyning med dine egne hænder - eksempler på kredsløb

En 12 volt konstant spændingskilde er en nyttig enhed til et hjem, sommerhus eller garage. Sådan en enhed er nem at lave selv. Nedenfor er et diagram over en 12V strømforsyning til gør-det-selv montage, samt tips til beregning og valg af komponenter.

Typer af strømforsyninger

Til dato er pulserende spændingskilder blevet udbredt. De har en betydelig fordel i forhold til traditionelle transformerkredsløb med hensyn til energieffektivitet og vægt og størrelse. Det antages, at de ved belastningsstrømme på mere end 5 ampere har ubestridelige præferencer. Men de har også ulemper - for eksempel generering af RF-interferens i forsyningsnettet og ind i belastningen.Og den største hindring for hjemmemontering er kompleksiteten af ​​kredsløbene og behovet for specielle færdigheder til fremstilling af viklingsdele. Derfor er det bedre for en mellemfaglært hjemmemester at fremstille en strømforsyning efter det sædvanlige princip med en netværkstrinstransformer.

Hvor bruges spændingskilden

Omfanget af en sådan PSU i husstanden er bredt:

• strømforsyning af lavspændingslamper;
• batteriopladning;
• strømforsyning til lydenheder.

Samt mange andre formål, der kræver en konstant spænding på 12 volt.

Skema af en transformer strømforsyning

Skematisk diagram af strømforsyningen.

Et 12 volt strømforsyningskredsløb, der opererer fra et 220 V netværk, består af følgende noder:

1. En step-down transformer. Den består af jern, primære og sekundære (der kan være flere) viklinger. Uden at gå dybt ind i operationsprincippet skal det bemærkes, at udgangsspændingen afhænger af forholdet mellem vindingerne af de primære (n1) og sekundære (n2) viklinger. For at opnå 12 volt er det nødvendigt, at sekundærviklingen indeholder 220/12 = 18,3 gange færre omdrejninger end den primære.
2. Ensretter. Oftest udført i form af et fuldbølgekredsløb (diodebro). Konverterer vekselspænding til pulserende. Strømmen går gennem belastningen to gange i samme retning.
   Betjening af en fuldbølge ensretter.
3. Filter. Konverterer pulserende spænding til DC. Den oplades, når der er spænding på, og aflades under pauser. Den består af en oxidkondensator med høj kapacitet, parallelt med hvilken der ofte er tilsluttet en keramisk kondensator med en kapacitet på omkring 1 μF. For at forstå behovet for dette ekstra element skal det huskes, at oxidkondensatoren er arrangeret i form af foliestrimler rullet til en rulle.Denne rulle har parasitisk induktans, som væsentligt forringer kvaliteten af ​​højfrekvent støjfiltrering. For at gøre dette tændes en ekstra kondensator til kortslutning af RF-impulserne.
   Tilsvarende kredsløb af filteret med oxid og ekstra kondensatorer.
4. Stabilisator. Kan mangle. Skemaer af enkle, men effektive noder diskuteres nedenfor.

De følgende afsnit diskuterer, hvordan man vælger og beregner hvert element i en 12 volt DC-kilde.

Valg af transformer

Der er to måder at få en passende transformer på. Selvstændig produktion af nedtrapningsblok og udvælgelse af en passende på fabrikken. Under alle omstændigheder skal du huske på:

• ved udgangen af ​​transformatorens nedadgående vikling, når spændingen måles, vil voltmeteret vise den effektive spænding (1,4 gange mindre end amplituden);
• på filterkondensatoren uden belastning vil den konstante spænding være omtrent lig med amplituden (de siger, at spændingen på kondensatoren "stiger" med 1,4 gange);
• hvis der ikke er nogen stabilisator, vil spændingen på kapacitansen under belastning falde afhængigt af strømmen;
• for at stabilisatoren skal fungere, kræves der et vist overskud af indgangsspænding i forhold til udgangsspændingen, deres forhold begrænser effektiviteten af ​​strømforsyningen som helhed.

Af de sidste to punkter følger det, at for normal drift af PSU'en skal transformatorens spænding overstige 12 V.

Selvoptrækkende transformer

Den fulde beregning og fremstilling af en hjemmelavet krafttransformator er kompleks, tidskrævende, kræver værktøjer og færdigheder. Derfor vil en forenklet sti blive overvejet - valget af en blok, der er egnet til jern og ændre den til 12 V.

Hvis der er en færdiglavet transformer, men der ikke er noget diagram over dens forbindelse, skal du ringe til dens viklingstester med en tester.Viklingen med den højeste modstand er sandsynligvis lysnettet. Resten af ​​viklingerne skal fjernes.

Dernæst skal du måle tykkelsen af ​​jernsættet b og bredden af ​​midterpladen a og gange dem. Tværsnitsarealet af kernen opnås S \u003d a * b (i sq. cm). Det bestemmer transformatorens effekt P=. Dernæst beregnes den maksimale strøm i ampere, som kan fjernes fra en vikling med en spænding på 12 volt: I \u003d P / 12.

Bestemmelse af området af kernen.

Dernæst beregnes antallet af omdrejninger pr. volt ved hjælp af formlen n=50/S. For 12 volt er det nødvendigt at vinde 12 * n vindinger med en margin på omkring 20% ​​for tab i kobber og på stabilisatoren. Og hvis ikke, så spændingsfaldet under belastning. Og det sidste trin er at vælge tværsnittet af viklingstråden i henhold til grafen for en strømtæthed på 2-3 mA / sq mm.

Valg af kobbertråd.

For eksempel er der en transformer med en primærvikling på 220 V med et sæt jern 3,5 cm tykt og en mellemtungebredde på 2,5 cm. Derfor er S = 2,5 * 3,5 = 8,75 og transformatorens effekt = 3 W (ca.). Så er den maksimalt mulige strøm ved 12 volt I=P/U=3/12=0,25 A. Til vikling kan du vælge en ledning med en diameter på 0,35..0.4 kvm. For 1 volt er der 50 / 8,75 = 5,7 omdrejninger, det er nødvendigt at vinde 12 * 5,7 = 33 omdrejninger. Under hensyntagen til bestanden - omkring 40 omgange.

Valg af færdig transformer

Hvis der er en færdig transformer med en sekundær vikling, der er egnet til strøm og spænding, kan du prøve at hente en færdig. For eksempel er der i CCI-serien egnede produkter med en sekundær viklingsspænding tæt på 12 volt.

Fordelen ved denne løsning er den minimale arbejdsintensitet og pålidelighed af fabriksudførelse. Minus - transformeren indeholder andre viklinger, den samlede effekt beregnes også for deres belastning.Derfor vil en sådan transformer med hensyn til vægt og størrelse tabe.

Diodevalg og ensretterfremstilling

Dioder i ensretteren vælges i henhold til tre parametre:

• den højeste tilladte fremadspænding;
• den højeste omvendte spænding;
• maksimal driftsstrøm.

Ifølge de to første parametre er 90 procent af de tilgængelige halvlederenheder egnede til drift i et 12-volts kredsløb, valget er hovedsageligt taget af den maksimale kontinuerlige strøm. Udformningen af ​​diodehuset og metoden til fremstilling af ensretteren afhænger også af denne parameter.

Hvis belastningsstrømmen ikke overstiger 1 A, kan udenlandske og indenlandske en-ampere dioder bruges:

• 1N4001-1N4007;
• HER101-HER108;
• KD258 ("dråbe");
• KD212 og andre.

Til lavere strømstyrke (op til 0,3 A) er KD105 (KD106) enheder designet. Alle de anførte dioder kan monteres både lodret og vandret på et trykt kredsløb eller printkort eller blot på ben. De behøver ikke radiatorer.

Diodebro fra laveffektelementer.

Hvis du har brug for store driftsstrømme, så skal du bruge andre dioder (KD213, KD202, KD203 osv.). Disse enheder er designet til drift på køleplader, uden dem vil de ikke modstå mere end 10% af den maksimale navnepladestrøm. Derfor skal du vælge færdige køleplader eller lave dem selv af kobber eller aluminium.

Et andet design af diodebroen.

Det er også praktisk at bruge færdige brodiodesamlinger KTS405, KVRS eller lignende. De behøver ikke at samles - det er nok at anvende en vekselspænding til de tilsvarende udgange og fjerne konstanten.

Samling af KVRS3510.

Kondensatorkapacitet

Kapacitansen af ​​en kondensator afhænger af belastningen og af den krusning, den tillader.For nøjagtigt at beregne kapaciteten er der formler og online-beregnere, der kan findes på internettet. Til praksis kan du fokusere på tallene:

• ved lave belastningsstrømme (tiere af milliampere), skal kapacitansen være 100..200 uF;
• ved strømme op til 500 mA er en 470..560 uF kondensator nødvendig;
• op til 1 A - 1000..1500 uF.

For højere strømme øges kapacitansen proportionalt. Den generelle tilgang er, at jo større kondensatoren er, jo bedre. Du kan øge dens kapacitet i ethvert omfang, kun begrænset af størrelse og pris. Med hensyn til spænding er det nødvendigt at tage en kondensator med en seriøs margin. Så for en 12 volt ensretter er det bedre at tage et 25 volt element end et 16 volt.

Disse overvejelser gælder for ustabiliserede kilder. For en PSU med en kapacitetsstabilisator kan den reduceres flere gange.

Udgangsspændingsstabilisering

En stabilisator ved udgangen af ​​strømforsyningen er ikke altid nødvendig. Så hvis det er meningen at den skal bruge en strømforsyningsenhed i forbindelse med lydgengivelsesudstyr, skal udgangen have en stabil spænding. Og hvis varmeelementet tjener som belastning, er stabilisatoren klart overflødig. Til LED strip strømforsyning du kan undvære det mest komplekse strømforsyningsmodul, men på den anden side sikrer en stabil spænding uafhængigheden af ​​glødens lysstyrke under strømstød og forlænger LED-lampens levetid.

Hvis beslutningen om at installere en stabilisator er taget, er den nemmeste måde at samle den på en specialiseret LM7812-chip (KR142EN5A). Koblingskredsløbet er enkelt og kræver ikke justering.

Stabilisator på 7812.

Spænding fra 15 til 35 volt kan påføres til indgangen af ​​en sådan stabilisator. En kondensator C1 med en kapacitet på mindst 0,33 mikrofarad skal installeres ved indgangen, mindst 0,1 mikrofarad ved udgangen.Filterblokkens kondensator fungerer normalt som C1, hvis længden af ​​forbindelsesledningerne ikke overstiger 7 cm. Hvis denne længde ikke kan opretholdes, skal der installeres et separat element.

Chip 7812 har beskyttelse mod overophedning og kortslutning. Men hun kan ikke lide polaritetsvending ved indgangen og forsyningen af ​​ekstern spænding til udgangen - hendes tid i livet i sådanne situationer beregnes i sekunder.

Vigtig! For belastningsstrøm over 100 mA er installation af en integreret stabilisator på en køleplade obligatorisk!

Forøgelse af udgangsstrømmen af ​​stabilisatoren

Ovenstående skema giver dig mulighed for at indlæse stabilisatoren med en strøm på op til 1,5 A. Hvis dette ikke er nok, kan du drive noden med en ekstra transistor.

Kredsløb med en n-p-n struktur transistor

Ekstern transistor n-p-n.

Dette kredsløb anbefales af udviklerne og er inkluderet i databladet for chippen. Udgangsstrømmen må ikke overstige transistorens maksimale kollektorstrøm, som skal være forsynet med køleplade.

P-n-p transistorkredsløb

Hvis der ikke er nogen halvledertriode af n-p-n-strukturen, kan stabilisatoren forstærkes med en p-n-p-halvledertriode.

Ekstern transistor p-n-p.

Siliciumdioden VD med lav effekt øger udgangsspændingen på 7812 med 0,6 V og kompenserer for spændingsfaldet over transistorens emitterforbindelse.

Parametrisk stabilisator

Hvis den integrerede regulator af en eller anden grund ikke er tilgængelig, kan du køre noden på zenerdioden. Det er nødvendigt at vælge en zenerdiode med en stabiliseringsspænding på 12 V og designet til den passende belastningsstrøm. Den højeste strømstyrke for nogle 12-volts indenlandske og importerede zenerdioder er angivet i tabellen.

Skema med en simpel parametrisk stabilisator.

Modstandsværdien beregnes med formlen:

R \u003d (Uin min-Ust) / (In max + Ist min), hvor:

• Uin min - minimum input ustabiliseret spænding (bør være mindst 1,4 Ust), volt;
• Ust - stabiliseringsspænding af zenerdioden (referenceværdi), volt;
• I max - den højeste belastningsstrøm;
• Ist min - minimum stabiliseringsstrøm (referenceværdi).

Hvis der ikke er nogen zenerdiode til den ønskede spænding, kan den bestå af to serieforbundne. I dette tilfælde skal den samlede spænding være 12 V (for eksempel vil D815A ved 5,6 volt plus D815B ved 6,8 ​​volt give 12,4 V).

Vigtig! Det er umuligt at forbinde zenerdioder (selv af samme type) parallelt "for at øge stabiliseringsstrømmen"!

Zenerdioder er ikke forbundet parallelt.

Du kan tænde for den parametriske stabilisator på samme måde - ved at tænde for en ekstern transistor.

Ordning af en kraftig stabilisator.

For en kraftig transistor skal der forefindes en radiator. Forsyningsspændingen vil i dette tilfælde være mindre end Ust af zenerdioden med 0,6 V. Om nødvendigt kan udgangsspændingen justeres opad ved at tænde for en siliciumdiode (eller en kæde af dioder). Hvert element i kæden vil øge Vout med omkring 0,6 V.

Stabilisatorkredsløb med en zenerdiode og en diode.

Udgangsspændingsregulering

Hvis strømforsyningens spænding skal reguleres fra nul, ville det optimale kredsløb være en parametrisk stabilisator med tilføjelse af en variabel modstand.

Glat spændingsregulering.

En 1 kΩ modstand forbundet mellem bunden af ​​transistoren og den fælles ledning vil beskytte trioden mod fejl, hvis potentiometerets motorkredsløb går i stykker.Når knappen på den variable modstand drejes, vil spændingen i bunden af ​​transistoren ændre sig fra 0 til Ust på zenerdioden med en forsinkelse på omkring 0,6 volt. Det skal tages i betragtning, at nodens parametre vil være værre på grund af brugen af ​​et potentiometer - tilstedeværelsen af ​​en bevægelig kontakt (selv af god kvalitet) vil uundgåeligt reducere spændingsstabiliteten i bunden af ​​transistoren.

Læs også

Sådan laver du en strømforsyning fra en energibesparende lampe

 

At opnå 0 til 12 volt regulering med den integrerede regulator i 78XX-serien er meget vanskeligere. Hvis et reguleringsområde på 5 til 12 V er tilstrækkeligt, kan du bruge 7805-chippen og tænde den i henhold til potentiometerkredsløbet. Zenerdioden skal have en spænding på ca. 7 volt (KS168 med eller uden diode, KS175 osv.). I den nederste position af potentiometerskyderen er GND-stiften forbundet til den fælles ledning, og udgangen vil være 5 volt. Når motoren skiftes til den øvre udgang, vil spændingen på den vokse op til Ust af zenerdioden og lægges sammen med mikrokredsløbets stabiliseringsspænding.

Glat regulering fra 5 til 12 volt.

Du kan bruge LM317-chippen. Den har også tre terminaler og er specielt designet til at skabe regulerede kilder. Men denne stabilisator har en lavere spændingstærskel, der starter ved 1,25 volt. Der er mange kredsløb på internettet på LM317 med justering fra nul, men 90+ procent af disse kredsløb er ude af drift.

Standard LM317 ledningsdiagram.

Læs også:Hjemmelavet strømforsyning med spændings- og strømregulering 0 til 30V

Instrument layout

Når alle noderne er valgt, eller der er en klar idé om, hvad de vil være, kan du fortsætte til enhedens layout. Det er også vigtigt at forstå, hvordan enhedens fremtidige sag vil se ud.Du kan vælge færdiglavet, du kan gøre det selv, hvis du har materialer og færdigheder.

Der er ingen særlige regler for layoutet af noder inde i sagen. Men det er ønskeligt at arrangere knudepunkterne, så de er forbundet med ledere i serie, som i diagrammet, og langs den korteste afstand. Udgangsterminalerne placeres bedst på siden modsat netkablet. Det er bedre at fastgøre strømafbryderen og sikringen på bagsiden af ​​enheden. For rationel brug af mellemrumsrummet kan nogle af knudepunkterne installeres lodret, men det er bedre at fastgøre diodebroen vandret. Når de er monteret lodret, vil konvektionsstrømme af varm luft fra de nederste dioder strømme rundt om de øvre elementer og yderligere opvarme dem.

For dem der ikke forstår, se videoen: En simpel gør-det-selv strømforsyning.

Det er nemt at samle en jævnstrømsforsyning med fast effekt. Dette er inden for magten af ​​en gennemsnitlig mester, du behøver kun elementær viden inden for elektroteknik og minimale installationsevner.