ספק כוח על דיודה זנר וטרנזיסטור

ספק הכוח המייצב שנחשב למטה הוא אחד המכשירים הראשונים המורכבים על ידי חמאנים מתחילים. זהו מכשיר פשוט מאוד אך שימושי מאוד. לצורך ההרכבה שלה אין צורך ברכיבים יקרים, שקל למדי לאסוף אותם למתחילים, תלוי במאפיינים הדרושים של ספק הכוח.
החומר יהיה שימושי גם למי שמעוניין להבין ביתר פירוט את המטרה והחישוב של רכיבי הרדיו הפשוטים ביותר. בפרט, תוכלו ללמוד בפירוט על רכיבים כאלה של ספק הכוח כמו:

• שנאי חשמל;
• גשר דיודה;
• קבלים להחלקה;
• דיודה זנר;
• נגד לדיודה זנר;
• טרנזיסטור
• נגד עומס;
• LED ונגד עבור זה.

כמו כן במאמר מתואר בפירוט כיצד לבחור רכיבי רדיו עבור ספק הכוח שלך ומה לעשות אם אין דירוג נדרש. התפתחות לוח המעגלים המודפס תוצג בבירור והניואנסים של פעולה זו ייחשפו. מספר מילים נאמרות ספציפית על בדיקת רכיבי רדיו לפני ההלחמה, כמו גם על הרכבת המכשיר ובדיקתו.

מעגל אספקת חשמל מיוצב אופייני

יש הרבה תוכניות שונות של ספקי כוח עם ייצוב מתח כיום. אבל אחת התצורות הפשוטות ביותר, שעליהן צריך להתחיל מתחיל, בנויה רק ​​על שני מרכיבי מפתח - דיודה זנר וטרנזיסטור רב עוצמה. באופן טבעי ישנם פרטים נוספים במעגל, אך הם מסייעים.
נהוג לפרק מעגלים באלקטרוניקה בכיוון בו זורם דרכם. באספקת חשמל עם ייצוב מתח, הכל מתחיל עם שנאי (TR1). הוא מבצע מספר פונקציות בבת אחת. ראשית, השנאי מוריד את מתח החשמל. שנית, זה מבטיח את פעולת המעגל. שלישית, הוא מפעיל את המכשיר המחובר ליחידה.
גשר דיודה (BR1) - מיועד לתקן מתח מתח מופחת. במילים אחרות, מתח מתח לסירוגין נכנס אליו, והפלט כבר קבוע. לא ספק הכוח עצמו ולא המכשירים שיחברו אליו יעבדו ללא גשר דיודה.
יש צורך בקבל אלקטרוליטי להחלקה (C1) על מנת להסיר את האדוות הקיימות ברשת הביתית. בפועל הם יוצרים הפרעות המשפיעות לרעה על פעולת מכשירי החשמל. אם לדוגמא ניקח מגבר קול המופעל מאספקת חשמל ללא קבלים להחלקה, אז אדוות אלה מאוד נשמעות בבירור בטורים בצורה של רעש חוץ. מכשירים אחרים עלולים לגרום להפרעות, תקלה ובעיות אחרות.
דיודה זנר (D1) הוא רכיב באספקת החשמל המייצב את רמת המתח. העובדה היא שהשנאי ייצר את ה 12 וולט הרצוי (למשל) רק כאשר שקע החשמל הוא בדיוק 230 וולט. עם זאת, בפועל תנאים כאלה לא קיימים. המתח יכול לשקוע ולהגדיל. אותו שנאי ייתן בפלט. בשל תכונותיו, דיודה זנר משווה את המתח הנמוך ללא קשר לגלים העולים ברשת. כדי שמרכיב זה יעבוד נכון, יש צורך בנגד מגביל זרם (R1). בהרחבה בהמשך.
טרנזיסטור (Q1) - נחוץ להגברת הזרם. העובדה היא כי דיודת הזנר אינה מסוגלת לעבור מעצמה את כל הזרם הנצרך על ידי המכשיר. יתר על כן, זה יעבוד נכון רק בטווח מסוים, למשל, בין 5 ל 20 mA. כדי להפעיל מכשירים כלשהם, זה לא די בכנות. טרנזיסטור רב עוצמה מתמודד עם בעיה זו, שפתוחה וסגירתה נשלטת על ידי דיודה זנר.
קבלים להחלקה (C2) - מיועד לאותו C1 לעיל. מעגלי אספקת חשמל מיוצבים אופייניים כוללים גם נגן עומס (R2). זה נחוץ כדי שהמעגל יישאר במצב פעולה כאשר שום דבר לא מחובר למסופי הפלט.
רכיבים אחרים עשויים להימצא בתכניות כאלה. זהו נתיך שמונח לפני השנאי, ונורית LED המסמנת על היחידה מופעלת, וקבלים להחלקה נוספים, וטרנזיסטור מגבר נוסף, ומתג. כולם מסבכים את המעגל, עם זאת, מגבירים את הפונקציונליות של המכשיר.

חישוב ובחירת רכיבי רדיו עבור ספק הכוח הפשוט ביותר

השנאי נבחר על פי שני קריטריונים עיקריים - מתח של סלילה וכוח משניים. ישנם פרמטרים אחרים, אך בתוך החומר הם אינם חשובים במיוחד. אם אתה זקוק לאספקת חשמל, נניח בטמפרטורה של 12 וולט, יש לבחור את השנאי כך שניתן יהיה להסיר אותו מעט יותר מהסלילה המשנית שלו. עם כוח בכל זאת - אנו לוקחים עם שוליים קטנים.
הפרמטר העיקרי של גשר הדיודה הוא הזרם המרבי שהוא יכול לעבור. כדאי להתמקד בתכונה זו מלכתחילה. בואו נסתכל על כמה דוגמאות. היחידה תשמש להפעלת מכשיר הצורך זרם של 1 A. המשמעות היא שצריך לקחת את גשר הדיודה בסביבות 1.5 A. נניח שאתה מתכנן להפעיל מכשיר 12 וולט עם הספק של 30 וואט. המשמעות היא שצריכת הזרם תהיה בערך 2.5 A. בהתאם, גשר הדיודה חייב להיות לפחות 3 A. ניתן להזניח את המאפיינים האחרים שלו (מתח מקסימלי וכו ') במעגל כה פשוט.
בנוסף, כדאי לומר כי לא ניתן להכין את גשר הדיודה מוכן, אלא להרכיב אותו מארבע דיודות. במקרה זה, יש לדרג כל אחד מהם עבור הזרם שעובר במעגל.
כדי לחשב את הקיבול של קבל ההחלקה, משתמשים בנוסחאות מורכבות למדי, שבמקרה זה הן חסרות תועלת. בדרך כלל, נלקחת קיבול של 1000-2200 מיקרומטר, וזה יספיק לאספקת חשמל פשוטה. אתה יכול לקחת קבלים ועוד, אך זה יעלה משמעותית את עלות המוצר. פרמטר חשוב נוסף הוא מתח מקסימאלי. לדבריו, הקבל נבחר בהתאם לתחום המתח שיהיה במעגל.
יש לזכור כי במרווח שבין גשר הדיודה לדיודה זנר לאחר ההפעלה של קבל ההחלקה, המתח יהיה גבוה בכ- 30% מאשר במסופי השנאי. כלומר, אם אתה מספק אספקת חשמל 12 וולט, והשנאי מחלק בשוליים של 15 וולט, אז בסעיף זה, בגלל קבל ההחלקה, הוא יהיה בערך 19.5 וולט. בהתאם, יש לתכנן אותו למתח זה (הדירוג הסטנדרטי הקרוב ביותר 25 V).
קבל ההחלקה השני במעגל (C2) נלקח בדרך כלל עם קיבול קטן - מ- 100 עד 470 מיקרו-פארדים. המתח בחלק זה של המעגל כבר יתייצב, למשל, לרמה של 12 V. בהתאם, יש לתכנן את הקבל לכך (הדירוג הסטנדרטי הקרוב ביותר הוא 16 וולט).
ומה אם קבלים של הדירוגים הנדרשים אינם זמינים ואתם לא ששים ללכת לחנות (או שפשוט אין רצון לקנות אותם)? במקרה זה, ניתן בהחלט להשתמש בחיבור המקביל של כמה קבלים בעלי קיבולת נמוכה יותר. יש לציין כי מתח ההפעלה המרבי עם חיבור כזה לא יסוכם!
דיודת הזנר נבחרת תלוי באיזה מתח אנו זקוקים להוצאת ספק הכוח. אם אין דירוג מתאים, אז ניתן לחבר כמה יצירות בסדרה. המתח המייצב, במקרה זה, יתווסף. לדוגמה, קח את המצב כשאנחנו צריכים להגיע 12 וולט ויש רק שתי דיודות זנר בגובה 6 V. על ידי חיבורן בסדרה נקבל את המתח הרצוי. ראוי לציין שכדי להשיג ערך נומינלי ממוצע, חיבור מקביל של שתי דיודות זנר לא יעבוד.
אפשר לבחור את הנגד המגביל זרם לדיודה זנר ככל האפשר רק באופן ניסיוני. לשם כך, נגרם מעגל של כ- 1 kOhm במעגל העובד שכבר (לדוגמה, על גבי לחם לחם), וממוקמים מד זרם ונגד משתנה בין המעגל לדיודה זנר. לאחר הפעלת המעגל, יש צורך לסובב את הידית של הנגד המשתנה עד שזרם הייצוב המדורג הדרוש יזרום בקטע המעגל (המצוין במאפייני דיודה זנר).
הטרנזיסטור המגבר נבחר על פי שני קריטריונים עיקריים. ראשית, עבור המעגל הנבדק, זה בהכרח צריך להיות מבנה n-p-n. שנית, במאפייני הטרנזיסטור הקיים אתה צריך להסתכל על זרם האספן המרבי. הוא אמור להיות מעט גדול יותר מהזרם המרבי שעבורו תוכנן ספק הכוח המורכב.
נגן העומס בסכמות טיפוסיות נלקח בערך נומינלי של 1 kOhm ל- 10 kOhm. אין לנקוט פחות התנגדות, מכיוון שבמקרה כאשר אספקת החשמל לא נטענת, זרם רב מדי יזרום בנגד זה והוא ישרף.

תכנון וייצור לוחות מעגלים מודפסים

כעת, שקול בקצרה דוגמה טובה לפיתוח והרכבה של ספק כוח עשה זאת בעצמך. ראשית, יש למצוא את כל הרכיבים הקיימים במעגל. אם אין קבלים, נגדים או דיודות זנר בדירוגים הנדרשים, אנו יוצאים מהמצב בדרכים שתוארו לעיל.
בשלב הבא תצטרך לתכנן ולייצר לוח מעגלים מודפס עבור המכשיר שלנו. למתחילים, עדיף להשתמש בתוכנות פשוטות והכי חשוב, בחינם, למשל, Sprint Layout.
אנו מניחים על הלוח הווירטואלי את כל הרכיבים בהתאם לתכנית שנבחרה. אנו מבצעים אופטימיזציה למיקומם, מתאימים בהתאם לפרטים הספציפיים הזמינים. בשלב זה, מומלץ לבדוק שוב את הממדים של הרכיבים בפועל ולהשוות אותם לאלה שנוספו לתכנית שפותחה. שימו לב במיוחד לקוטביות של קבלים אלקטרוליטיים, למיקום המסופי של הטרנזיסטור, דיודה זנר וגשר הדיודה.
אם אתה הולך להוסיף נורית איתות לאספקת החשמל, ניתן לכלול אותו במעגל הן לפני דיודה זנר והן אחרי (רצוי). על מנת לבחור נגדו המגביל זרם, יש לבצע את החישוב הבא. מחסירים את ירידת המתח הנורית מהמתח של חלק המעגל ומחלקים את התוצאה בזרם המדורג של אספקת החשמל שלו. דוגמא. באזור אליו אנו מתכננים לחבר את נורית האות, ישנם 12 V מיובשים. ירידת המתח עבור נוריות נוריות סטנדרטיות היא כ -3 וולט, וזרם האספקה ​​הנומינלי הוא 20 mA (0,02 A). אנו מקבלים כי ההתנגדות של הנגד המגביל זרם היא R = 450 אוהם.

הרכבת פיקוח ורכיב אספקת חשמל

לאחר פיתוח הלוח בתוכנית, העבירו אותו לפיברגלס, תחריט, תקיעו את המסילה והסירו עודף שטף.
לאחר מכן, אנו מתקינים את רכיבי הרדיו. כדאי לומר כאן כי לא יהיה מיותר לבדוק מיד שוב את הביצועים שלהם, במיוחד אם הם לא חדשים. איך ומה לבדוק?
פיתולי שנאי נבדקים באמצעות אווימטר. במקום שיש יותר התנגדות, יש את הפיתול העיקרי. בשלב הבא עליכם לחבר אותו לרשת ולוודא שהוא מספק את המתח המופחת הנדרש. כשמדוד אותו, היזהר מאוד. שימו לב גם כי מתח היציאה משתנה, ולכן המצב המקביל מופעל על מד מתח.
נגדים נבדקים באמצעות מכשיר ohmmeter. על דיודת הזנר "לצלצל" רק בכיוון אחד. אנו בודקים את גשר הדיודה לפי התוכנית. על הדיודות המובנות בתוכה להוביל זרם בכיוון אחד בלבד. כדי לבדוק את הקבלים תצטרך מכשיר מיוחד למדידת קיבול חשמלי. בטרנזיסטור של מבנה n-p-n, זרם חייב לזרום מהבסיס לפולט ולאספן. בכיוונים אחרים, זה לא צריך לזרום.
עדיף להתחיל להרכיב עם חלקים קטנים - נגדים, דיודה זנר, נורת לד. ואז הקבלים מולחמים, גשר הדיודה.
שימו לב במיוחד לתהליך ההתקנה של טרנזיסטור רב עוצמה. אם תערבב את מסקנותיו, התוכנית לא תעבוד. בנוסף, רכיב זה יתחמם די חזק תחת עומס, מכיוון שהוא חייב להיות מותקן ברדיאטור.
האחרון שהותקן הוא החלק הגדול ביותר - השנאי. יתרה מזאת, למסקנות העקיפה העיקרית שלה, מולחם תקע רשת עם חוט. ביציאת ספק הכוח מסופקים גם חוטים.
נותר רק לבדוק היטב את ההתקנה הנכונה של כל הרכיבים, לשטוף את שאריות השטף ולהדליק את ספק הכוח. אם הכל נעשה כראוי אז הנורית תזהה, ובפלט המולטימטר יציג את המתח הרצוי.

צפו בסרטון: מייצב מתח מקבילי דיודת זנר (אוֹקְטוֹבֶּר 2024).