Всім людям, і навіть за родом занять далеким від електротехніки та електроніки відомо, що будь-якому електричного пристрою, будь то двигун, обігрівач, комп'ютер або стільниковий телефон для роботи необхідне живлення. Харчування може бути, як від мережі, від блоку живлення, так і від гальванічних елементів або акумуляторів. Причому останні також потрібно періодично підключати для заряду до блоку живлення.
Адаптер живлення 220В
Всі користуються такими адаптерами харчування, які знижують напругу мережі до необхідного для харчування наших пристроїв напруги, випрямляють його, фільтрують, часто застосовується стабілізація напруги на виході. Всі ці необхідні операції, перш ніж харчування надійде до вашого пристрою, виконує блок живлення. У цій статті ми детально розберемо, для чого потрібна кожна з цих операцій. Відразу скажу, що блоки живлення діляться на трансформаторні, і імпульсні, останні більш складні для розуміння початківцям, і їх ми в цій статті торкатися не будемо.
Блок живлення підсилювача з трансформатором
На фото вище блок живлення потужного підсилювача. Як ясно стає з назви в основі трансформаторних блоків живлення лежить трансформатор. Саме з його допомогою ми отримуємо з 220 вольт напруги мережі потрібні нам для харчування апаратури 9, 12, 18 вольт і будь-які інші напруги. Все залежить від того, на яку напругу вторинної обмотки розраховувався трансформатор. Зрозуміло, трансформатор може не тільки знижувати, але і підвищувати напругу. Порахувати, яка напруга буде на виході, можна через коефіцієнт трансформації:
- U1 = напруга первинної обмотки.
- U2 = напруга вторинної обмотки.
- w1 = кількість витків первинної обмотки.
- w2 = кількість витків вторинної обмотки.
- кт = коефіцієнт трансформації.
На трансформаторах часто пишуть кількість витків первинної і вторинної обмоток. Знаючи ці цифри, можна дізнатися, не підключаючи трансформатор, яка напруга буде у нас на виході, вважаючи за формулою, через коефіцієнт трансформації. Також по ним можна орієнтуватися, якщо нам потрібно домотать якусь кількість витків, для зміни напруга на виході, або якщо ми зібралися мотати нову обмотку, наприклад проводом більшого перетину. Зовні можна визначити обмотку, вторинна це, або первинна, по товщині проводів відповідних висновків трансформатора. Вторинна обмотка, зазвичай буває виконана проводом значно більшого перетину. Але орієнтуватися тільки на це не можна, обов'язково потрібно поміряти опір обмоток мультиметром в режимі омметра. Опір первинної обмотки може бути порядку 300 Ом, тоді як опір вторинної, через те що в ній відносно мала кількість витків, може бути близько до нуля. Різниця в перерізі пов'язана з тим, що потужність у нас, що на первинній, що на вторинній обмотці практично однакова, але так як в первинній напруга зазвичай значно вище, то і струми протікають в ній при однаковій потужності значно менші, ніж у вторинній. Отже, для того, щоб дроти у нас не перегрівалися, вторинна обмотка і виконується більш товстим проводом. Ті, хто бачили розібраними зварювальні апарати з трансформаторами, знають, що вторинна обмотка у них значно товщі первинної, тому що зварюють якраз низькою напругою і великим струмом. Так виглядає графік струму до діодного моста:
Після трансформатора виходить змінний струм, а для харчування апаратури необхідний, як відомо постійний. Тому струм необхідно випрямити. Існують різні види випрямлячів, одне полупериодного, двох полупериодного випрямлячі з середньою точкою, але ці схеми мають певні недоліки. Найчастіше в випрямлячах застосовується мостова схема, або кажучи іншими словами, всім відомий діодний міст. Розберемо його більш детально.
Діодний міст - схема
На малюнку зображена схема підключення мосту. Діодний міст має в своєму складі 4 діода, з'єднаних за спеціальною мостовій схемі. Підключається в схемі міст 4 контактами, їх видно на схемі. Це 2 контакту, які з'єднуються з вторинною обмоткою трансформатора, і решту 2 контакту, з них знімають плюс і мінус. Так виглядає графік після моста:
Висновки на діодному мосту зазвичай бувають підписані або позначені. Для харчування малопотужної навантаження буває досить і моста на 0.5 Ампера або на 1 Ампер, наприклад такого як на фото нижче:
Діодний міст на фото
Тоді як для випрямлення значних струмів можуть знадобитися потужні діоди або мости, які для кращого теплоотведенія кріплять на радіатор. Такі діоди мають кріплення з різьбою, що дозволяє прикрутити такий діод на радіатор:
потужний діод
Радіатор може бути різної форми і розмірів, виконаний зі сталі або алюмінієвого сплаву. Часто це проста платівка П-подібної форми, з отвором під гайку або з різьбленням всередині. Нижче на фото наведено радіатор для стабілізатора, такі ж радіатори застосовуються для охолодження транзисторів.
радіатор пластина
Але струм після діодного моста у нас виходить пульсуючий, і не годиться для харчування, навіть не вимогливою апаратури. Необхідний фільтр. Для цього застосовується електролітичний конденсатор великої ємності, наприклад 1000 мкФ, потужність 2200 мкф і вище. Особливо потребують хороших фільтрах підсилювачі.
електролітичний конденсатор
На конденсаторах зазвичай вказується максимальна допустима напруга і ємність в мікрофарадах, що ми і бачимо на фото вище. Також електролітичні конденсатори мають полярність, якщо спитати яку, впаяти конденсатор і включити пристрій, це може привезти до псування конденсатора, до його здуття, а іноді навіть до вибуху, якщо на конденсаторі немає спеціальних клапанів - насічок, для зняття тиску.
роздувся конденсатор
Струм після фільтра у нас буде випрямлений, але ще не стабілізований, що необхідно для харчування більшості цифрової техніки. Для стабілізації струму часто застосовують інтегральні стабілізатори, напруга на вході яких може змінюватися в заданих межах, а на виході буде стабільно незмінним. Для живлення цифрової техніки часто потрібна напруга живлення 5 вольт. Для цих цілей зручно застосовувати стабілізатор КРЕН5А або 7805.
стабілізатор l7805cv
Такі стабілізатори існують і на інші напруги. У блоках живлення використовуються часто стабілізатори в корпусі ТО-220 розраховані на струми в 1 ампер без радіатора. Якщо потрібно, щоб стабілізатор працював при великих токах, його потрібно встановити на радіатор. Відповідно чим більший струм стабілізується, тим більше повинна бути площа ребер радіатора. Існують також схеми регульованих блоків живлення, напруга на виході яких можна плавно змінювати, обертаючи ручку змінного резистора. Такі схеми можуть бути реалізовані як на транзисторах, так і на мікросхемах:
Регульований блок живлення на транзисторах схема
Вище наведена схема блоку живлення на транзисторах. Регульований блок живлення можна зібрати і набагато простіше, якщо застосувати мікросхему lm338. Нижче приведена її схема підключення:
Регулятор напруги на мікросхемі - схема
Достатньо подати на цю схему напруга після фільтра випрямляча, до 28 вольт, і отримати на виході плавно регульоване напруга від 1.2 до 25 вольт. Стабілізатор, звичайно ж, потрібно буде встановити на радіатор. Як бачимо, зібрати блок живлення під свої потреби, під силу навіть початківцям. З вами був AKV.
Схеми для початківців