Hvordan lage en 12 volt strømforsyning med egne hender - eksempler på kretser

En 12 volt konstant spenningskilde er en nyttig enhet for et hjem, hytte eller garasje. En slik enhet er enkel å lage selv. Nedenfor er et diagram over en 12V strømforsyning for gjør-det-selv-montering, samt tips om beregning og valg av komponenter.

Typer strømforsyninger

Til dags dato har pulserende spenningskilder blitt utbredt. De har en betydelig fordel i forhold til tradisjonelle transformatorkretser når det gjelder energieffektivitet og vekt og størrelse. Det antas at ved belastningsstrømmer på mer enn 5 ampere har de ubestridelige preferanser. Men de har også ulemper - for eksempel generering av RF-interferens i forsyningsnettverket og inn i lasten.Og hovedhindringen for hjemmemontering er kompleksiteten til kretsene og behovet for spesielle ferdigheter for fremstilling av viklingsdeler. Derfor er det bedre for en middels dyktig hjemmemester å produsere en strømforsyning i henhold til det vanlige prinsippet med en nettverksnedtrappingstransformator.

Hvor brukes spenningskilden

Omfanget av en slik PSU i husholdningen er bredt:

• strømforsyning av lavspente lamper;
• batteri lading;
• strømforsyning for lydenheter.

Samt mange andre formål som krever en konstant spenning på 12 volt.

Opplegg for en transformatorstrømforsyning

Skjematisk diagram av strømforsyningen.

En 12 volt strømforsyningskrets som opererer fra et 220 V-nettverk består av følgende noder:

1. En nedtrappingstransformator. Den består av jern, primære og sekundære (det kan være flere) viklinger. Uten å gå dypt inn i operasjonsprinsippet, bør det bemerkes at utgangsspenningen avhenger av forholdet mellom svingene til primær- (n1) og sekundær (n2) viklinger. For å oppnå 12 volt er det nødvendig at sekundærviklingen inneholder 220/12 = 18,3 ganger færre omdreininger enn primærviklingen.
2. Likeretter. Oftest utført i form av en fullbølgekrets (diodebro). Konverterer vekselspenning til pulserende. Strømmen går gjennom lasten to ganger i samme retning.
   Driften av en fullbølgelikeretter.
3. Filter. Konverterer pulserende spenning til DC. Den lades når spenning påføres, og lades ut under pauser. Den består av en oksidkondensator med høy kapasitet, som ofte kobles til en keramisk kondensator med en kapasitet på ca. 1 μF. For å forstå behovet for dette tilleggselementet, må det huskes at oksidkondensatoren er arrangert i form av foliestrimler rullet inn i en rull.Denne rullen har parasittisk induktans, noe som reduserer kvaliteten på høyfrekvent støyfiltrering betydelig. For å gjøre dette er en ekstra kondensator for kortslutning av RF-pulsene slått på.
   Ekvivalent krets av filteret med oksid og ekstra kondensatorer.
4. Stabilisator. Kan mangle. Ordninger med enkle, men effektive noder er diskutert nedenfor.

De følgende avsnittene diskuterer hvordan du velger og beregner hvert element i en 12 volt DC-kilde.

Valg av transformator

Det er to måter å skaffe en passende transformator på. Selvstendig produksjon av nedtrappingsblokk og valg av passende på fabrikk. I alle fall, husk:

• ved utgangen av nedtrappingsviklingen til transformatoren, ved måling av spenningen, vil voltmeteret vise den effektive spenningen (1,4 ganger mindre enn amplituden);
• på filterkondensatoren uten belastning vil den konstante spenningen være omtrent lik amplituden (de sier at spenningen på kondensatoren "stiger" med 1,4 ganger);
• hvis det ikke er noen stabilisator, vil spenningen på kapasitansen under belastning falle avhengig av strømmen;
• for at stabilisatoren skal fungere, er det nødvendig med et visst overskudd av inngangsspenning over utgangsspenningen, deres forhold begrenser effektiviteten til strømforsyningen som helhet.

Fra de to siste punktene følger det at for normal drift av PSU, må spenningen til transformatoren overstige 12 V.

Selvopptrekkende transformator

Den fullstendige beregningen og produksjonen av en hjemmelaget krafttransformator er kompleks, tidkrevende, krever verktøy og ferdigheter. Derfor vil en forenklet bane bli vurdert - valg av en blokk som er egnet for jern og endre den til 12 V.

Hvis det er en ferdig transformator, men det er ikke noe diagram over tilkoblingen, må du ringe viklingstesteren med en tester.Viklingen med høyest motstand er sannsynligvis nettstrøm. Resten av viklingene må fjernes.

Deretter må du måle tykkelsen på jernsettet b og bredden på sentralplaten a og multiplisere dem. Tverrsnittsarealet til kjernen oppnås S \u003d a * b (i kvadratcentimeter). Den bestemmer kraften til transformatoren P=. Deretter beregnes den maksimale strømmen i ampere, som kan fjernes fra en vikling med en spenning på 12 volt: I \u003d P / 12.

Bestemme arealet av kjernen.

Deretter beregnes antall omdreininger per volt ved å bruke formelen n=50/S. For 12 volt er det nødvendig å vikle 12 * n svinger med en margin på ca. 20% for tap i kobber og på stabilisatoren. Og hvis ikke, så spenningsfallet under belastning. Og det siste trinnet er å velge tverrsnittet av viklingstråden i henhold til grafen for en strømtetthet på 2-3 mA / kvm.

Valg av kobbertråd.

For eksempel er det en transformator med en primærvikling på 220 V med et sett med jern som er 3,5 cm tykt og en mellomtungebredde på 2,5 cm. Derfor er S = 2,5 * 3,5 = 8,75 og kraften til transformatoren =3 W (omtrent). Da er maksimalt mulig strøm ved 12 volt I=P/U=3/12=0,25 A. For vikling kan du velge en ledning med en diameter på 0,35..0.4 kvm. For 1 volt er det 50 / 8,75 = 5,7 omdreininger, det er nødvendig å vinde 12 * 5,7 = 33 omdreininger. Tar man hensyn til aksjen - ca 40 omdreininger.

Valg av ferdig transformator

Hvis det er en ferdig transformator med en sekundærvikling egnet for strøm og spenning, kan du prøve å plukke opp en ferdig. For eksempel er det i CCI-serien egnede produkter med en sekundærviklingsspenning nær 12 volt.

Fordelen med denne løsningen er minimum arbeidsintensitet og pålitelighet ved fabrikkutførelse. Minus - transformatoren inneholder andre viklinger, den totale effekten beregnes også for deres belastning.Derfor, når det gjelder vekt og størrelse, vil en slik transformator tape.

Diodevalg og likeretterfabrikasjon

Dioder i likeretteren velges i henhold til tre parametere:

• den høyeste tillatte fremspenningen;
• den høyeste reversspenningen;
• maksimal driftsstrøm.

I henhold til de to første parametrene er 90 prosent av de tilgjengelige halvlederenhetene egnet for drift i en 12-volts krets, valget er hovedsakelig tatt av den maksimale kontinuerlige strømmen. Utformingen av diodehuset og fremgangsmåten for å produsere likeretteren avhenger også av denne parameteren.

Hvis belastningsstrømmen ikke overstiger 1 A, kan utenlandske og innenlandske en-ampere dioder brukes:

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

For lavere strømstyrker (opptil 0,3 A) er KD105 (KD106) enheter designet. Alle de listede diodene kan monteres både vertikalt og horisontalt på en trykt krets eller kretskort, eller ganske enkelt på pinner. De trenger ikke radiatorer.

Diodebro fra laveffektselementer.

Hvis du trenger store driftsstrømmer, må du bruke andre dioder (KD213, KD202, KD203, etc.). Disse enhetene er designet for drift på kjøleribber, uten dem vil de ikke tåle mer enn 10% av den maksimale navneskiltstrømmen. Derfor må du velge ferdige kjøleribber eller lage dem selv av kobber eller aluminium.

En annen design av diodebroen.

Det er også praktisk å bruke ferdige brodiodesammenstillinger KTS405, KVRS eller lignende. De trenger ikke å monteres - det er nok å bruke en vekselspenning til de tilsvarende utgangene og fjerne konstanten.

Montering av KVRS3510.

Kondensatorkapasitet

Kapasitansen til en kondensator avhenger av belastningen og krusningen den tillater.For nøyaktig å beregne kapasiteten er det formler og online kalkulatorer som finnes på Internett. For praksis kan du fokusere på tallene:

• ved lave belastningsstrømmer (ti titalls milliampere), skal kapasitansen være 100..200 uF;
• ved strømmer opp til 500 mA, er en 470..560 uF kondensator nødvendig;
• opptil 1 A - 1000..1500 uF.

For høyere strømmer øker kapasitansen proporsjonalt. Den generelle tilnærmingen er at jo større kondensatoren er, jo bedre. Du kan øke kapasiteten i hvilken som helst grad, kun begrenset av størrelse og pris. Når det gjelder spenning, er det nødvendig å ta en kondensator med en seriøs margin. Så for en 12-volts likeretter er det bedre å ta et 25-volts element enn et 16-volts.

Disse betraktningene gjelder for ustabiliserte kilder. For en PSU med kapasitetsstabilisator kan den reduseres med flere ganger.

Utgangsspenningsstabilisering

En stabilisator ved utgangen av strømforsyningen er ikke alltid nødvendig. Så hvis det er ment å bruke en strømforsyningsenhet i forbindelse med lydgjengivelsesutstyr, må utgangen ha en stabil spenning. Og hvis varmeelementet tjener som belastning, er stabilisatoren klart overflødig. Til LED strip strømforsyning du kan klare deg uten den mest komplekse strømforsyningsmodulen, men på den annen side sikrer en stabil spenning uavhengigheten av lysstyrken til gløden under strømstøt og forlenger levetiden til LED-lampen.

Hvis beslutningen om å installere en stabilisator tas, er den enkleste måten å montere den på en spesialisert LM7812-brikke (KR142EN5A). Bryterkretsen er enkel og krever ingen justering.

Stabilisator på 7812.

Spenning fra 15 til 35 volt kan påføres inngangen til en slik stabilisator. En kondensator C1 med en kapasitet på minst 0,33 mikrofarad må installeres ved inngangen, minst 0,1 mikrofarad ved utgangen.Kondensatoren til filterblokken fungerer vanligvis som C1 hvis lengden på tilkoblingsledningene ikke overstiger 7 cm. Hvis denne lengden ikke kan opprettholdes, må et separat element installeres.

Chip 7812 har beskyttelse mot overoppheting og kortslutning. Men hun liker ikke polaritetsreversering ved inngangen og tilførsel av ekstern spenning til utgangen - hennes tid i livet i slike situasjoner beregnes i sekunder.

Viktig! For laststrøm over 100 mA er installasjon av en integrert stabilisator på en kjøleribbe obligatorisk!

Øke utgangsstrømmen til stabilisatoren

Ovennevnte skjema lar deg laste stabilisatoren med en strøm på opptil 1,5 A. Hvis dette ikke er nok, kan du drive noden med en ekstra transistor.

Krets med en n-p-n struktur transistor

Ekstern transistor n-p-n.

Denne kretsen anbefales av utviklerne og er inkludert i dataarket for brikken. Utgangsstrømmen må ikke overstige den maksimale kollektorstrømmen til transistoren, som må være utstyrt med en kjøleribbe.

P-n-p transistorkrets

Hvis det ikke er noen halvledertriode av n-p-n-strukturen, kan stabilisatoren forsterkes med en p-n-p-halvledertriode.

Ekstern transistor p-n-p.

Silisiumdioden VD med lav effekt øker utgangsspenningen til 7812 med 0,6 V og kompenserer for spenningsfallet over transistorens emitterovergang.

Parametrisk stabilisator

Hvis den integrerte regulatoren av en eller annen grunn ikke er tilgjengelig, kan du kjøre noden på zenerdioden. Det er nødvendig å velge en zenerdiode med en stabiliseringsspenning på 12 V og designet for riktig belastningsstrøm. Den høyeste strømmen for noen 12-volts innenlandske og importerte zenerdioder er angitt i tabellen.

Opplegg av en enkel parametrisk stabilisator.

Motstandsverdien beregnes med formelen:

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

• Uin min - minimum inngang ustabilisert spenning (bør være minst 1,4 Ust), volt;
• Ust - stabiliseringsspenning til zenerdioden (referanseverdi), volt;
• I maks - den høyeste belastningsstrømmen;
• Ist min - minimum stabiliseringsstrøm (referanseverdi).

Hvis det ikke er noen zenerdiode for ønsket spenning, kan den bestå av to seriekoblede. I dette tilfellet skal den totale spenningen være 12 V (for eksempel vil D815A ved 5,6 volt pluss D815B ved 6,8 ​​volt gi 12,4 V).

Viktig! Det er umulig å koble zenerdioder (selv av samme type) parallelt "for å øke stabiliseringsstrømmen"!

Zenerdioder er ikke parallellkoblet.

Du kan slå på den parametriske stabilisatoren på samme måte - ved å slå på en ekstern transistor.

Ordningen med en kraftig stabilisator.

For en kraftig transistor må det leveres en radiator. Tilførselsspenningen vil i dette tilfellet være mindre enn Ust av zenerdioden med 0,6 V. Om nødvendig kan utgangsspenningen justeres oppover ved å skru på en silisiumdiode (eller en kjede av dioder). Hvert element i kjeden vil øke Vout med omtrent 0,6 V.

Stabilisatorkrets med en zenerdiode og en diode.

Utgangsspenningsregulering

Hvis spenningen til strømforsyningen må reguleres fra null, vil den optimale kretsen være en parametrisk stabilisator med tillegg av en variabel motstand.

Jevn spenningsregulering.

En 1 kΩ motstand koblet mellom bunnen av transistoren og den felles ledningen vil beskytte trioden mot feil hvis potensiometermotorkretsen bryter.Når knotten til den variable motstanden roteres, vil spenningen ved bunnen av transistoren endres fra 0 til Ust på zenerdioden med et etterslep på ca. 0,6 volt. Det bør tas i betraktning at parametrene til noden vil bli dårligere på grunn av bruken av et potensiometer - tilstedeværelsen av en bevegelig kontakt (selv av god kvalitet) vil uunngåelig redusere spenningsstabiliteten ved bunnen av transistoren.

Les også

Hvordan lage en strømforsyning fra en energisparende lampe

 

Å oppnå 0 til 12 volt regulering med den integrerte regulatoren i 78XX-serien er mye vanskeligere. Hvis et reguleringsområde på 5 til 12 V er tilstrekkelig, kan du bruke 7805-brikken og slå den på i henhold til potensiometerkretsen. Zenerdioden skal ha en spenning på ca. 7 volt (KS168 med eller uten diode, KS175 osv.). I den nedre posisjonen til potensiometerglideren er GND-pinnen koblet til den vanlige ledningen, og utgangen vil være 5 volt. Når motoren skiftes til den øvre utgangen, vil spenningen på den vokse opp til Ust av zenerdioden og legge seg opp med stabiliseringsspenningen til mikrokretsen.

Glatt regulering fra 5 til 12 volt.

Du kan bruke LM317-brikken. Den har også tre terminaler og er spesielt designet for å lage regulerte kilder. Men denne stabilisatoren har en lavere spenningsterskel som starter på 1,25 volt. Det er mange kretser på Internett på LM317 med justering fra null, men 90+ prosent av disse kretsene er ute av drift.

Standard LM317 koblingsskjema.

Les også:Hjemmelaget strømforsyning med spennings- og strømregulering 0 til 30V

Instrumentoppsett

Etter at alle nodene er valgt, eller det er en klar ide om hva de vil være, kan du fortsette til utformingen av enheten. Det er også viktig å forstå hvordan den fremtidige saken til enheten vil se ut.Du kan velge ferdig, du kan gjøre det selv hvis du har materialer og ferdigheter.

Det er ingen spesielle regler for utformingen av noder inne i saken. Men det er ønskelig å arrangere nodene slik at de er forbundet med ledere i serie, som i diagrammet, og langs den korteste avstanden. Utgangsklemmene plasseres best på siden motsatt strømkabelen. Det er bedre å fikse strømbryteren og sikringen på baksiden av enheten. For rasjonell bruk av mellomromsrommet kan noen av nodene installeres vertikalt, men det er bedre å fikse diodebroen horisontalt. Når den er montert vertikalt, vil konveksjonsstrømmer av varm luft fra de nedre diodene strømme rundt de øvre elementene og i tillegg varme dem opp.

For de som ikke forstår, se videoen: En enkel gjør-det-selv-strømforsyning.

Det er enkelt å montere en DC-strømforsyning med fast strøm. Dette er innenfor kraften til en gjennomsnittlig mester, du trenger bare grunnleggende kunnskap innen elektroteknikk og minimal installasjonsevne.