W zasilaczach sprzętu radiowego i elektrycznego prawie zawsze stosuje się prostowniki przeznaczone do przetwarzania prądu przemiennego na prąd stały. Wynika to z faktu, że prawie wszystkie obwody elektroniczne i wiele innych urządzeń musi być zasilanych ze źródeł prądu stałego. Prostownikiem może być dowolny element o nieliniowej charakterystyce prądowo-napięciowej, czyli inaczej przepuszczający prąd w przeciwnych kierunkach. W nowoczesnych urządzeniach jako takie elementy zwykle stosuje się płaskie diody półprzewodnikowe.

Planarne diody półprzewodnikowe

Oprócz dobrych przewodników i izolatorów istnieje wiele substancji zajmujących pozycję pośrednią pod względem przewodności pomiędzy tymi dwiema klasami. Substancje takie nazywane są półprzewodnikami. Opór czystego półprzewodnika maleje wraz ze wzrostem temperatury, w przeciwieństwie do metali, których rezystancja wzrasta w tych warunkach.

Dodając niewielką ilość zanieczyszczeń do czystego półprzewodnika, można znacząco zmienić jego przewodność. Istnieją dwie klasy takich zanieczyszczeń:

Rysunek 1. Dioda planarna: urządzenie diodowe; B. oznaczenie diody na schematach elektrycznych; V. pojawienie się diod planarnych o różnych mocach.

1. Donor - przemiana czystego materiału w półprzewodnik typu n zawierający nadmiar wolnych elektronów. Ten rodzaj przewodnictwa nazywa się elektronicznym.
2. Akceptor - przekształcanie tego samego materiału w półprzewodnik typu p, który ma sztucznie wytworzony brak wolnych elektronów. Przewodność takiego półprzewodnika nazywa się przewodnością dziurową. „Dziura”, miejsce, w którym opuścił elektron, zachowuje się podobnie do ładunku dodatniego.

Warstwa na styku półprzewodników typu p i n (złącze p-n) ma przewodnictwo jednokierunkowe - dobrze przewodzi prąd w jednym (do przodu) kierunku i bardzo słabo w kierunku przeciwnym (do tyłu). Budowę diody planarnej pokazano na rysunku 1a. Podstawą jest płytka półprzewodnikowa (german) z niewielką ilością domieszki donorowej (typu n), na której umieszcza się kawałek indu, będącego domieszką akceptorową.

Po podgrzaniu ind dyfunduje do sąsiednich obszarów półprzewodnika, przekształcając je w półprzewodnik typu p. Złącze p-n występuje na granicy obszarów o dwóch rodzajach przewodnictwa. Zacisk podłączony do półprzewodnika typu p nazywany jest anodą powstałej diody, a przeciwny nazywa się jej katodą. Obraz diody półprzewodnikowej na schematach obwodów pokazano na ryc. 1b wygląd diod planarnych o różnych mocach pokazano na ryc. I wiek

Wróć do treści

Najprostszy prostownik

Rysunek 2. Charakterystyka prądu w różnych obwodach.

Prąd płynący w konwencjonalnej sieci oświetleniowej jest zmienny. Jego wielkość i kierunek zmieniają się 50 razy w ciągu jednej sekundy. Wykres jego napięcia w funkcji czasu pokazano na rys. 2a. Dodatnie półcykle pokazano na czerwono, ujemne półcykle pokazano na niebiesko.

Ponieważ wartość prądu zmienia się od zera do wartości maksymalnej (amplitudy), wprowadzono pojęcie wartości skutecznej prądu i napięcia. Przykładowo w sieci oświetleniowej wartość napięcia skutecznego wynosi 220 V – w urządzeniu grzewczym podłączonym do tej sieci w równych odstępach czasu wytwarzana jest taka sama ilość ciepła, jak w tym samym urządzeniu w obwodzie prądu stałego o napięciu 220 V.

Ale w rzeczywistości napięcie sieciowe zmienia się w ciągu 0,02 s w następujący sposób:

• pierwsza ćwiartka tego czasu (okresu) - wzrasta od 0 do 311 V;
• drugi kwartał okresu - zmniejsza się z 311 V do 0;
• trzeci kwartał okresu - maleje od 0 do 311 V;
• ostatni kwartał okresu - wzrasta z 311 V do 0.

W tym przypadku 311 V jest amplitudą napięcia U o. Napięcia amplitudowe i skuteczne (U) są ze sobą powiązane wzorem:

Rysunek 3. Mostek diodowy.

Gdy dioda połączona szeregowo (VD) i obciążenie są podłączone do obwodu prądu przemiennego (rys. 2b), prąd przepływa przez niego tylko podczas dodatnich półcykli (rys. 2c). Dzieje się tak ze względu na jednokierunkowe przewodnictwo diody. Taki prostownik nazywa się prostownikiem półfalowym - przez połowę okresu w obwodzie płynie prąd, a przez drugą nie ma prądu.

Prąd płynący przez obciążenie w takim prostowniku nie jest stały, lecz pulsujący. Można go obrócić prawie na stałe, podłączając równolegle do obciążenia kondensator filtrujący C f o wystarczająco dużej pojemności. W pierwszym kwartale tego okresu kondensator ładuje się do wartości amplitudy, a w przerwach między pulsacjami jest rozładowywany do obciążenia. Napięcie staje się niemal stałe. Im większa pojemność kondensatora, tym silniejszy efekt wygładzania.

Wróć do treści

Obwód mostka diodowego

Bardziej zaawansowany jest obwód prostowniczy pełnookresowy, w którym stosowane są zarówno półcykle dodatnie, jak i ujemne. Istnieje kilka odmian takich schematów, ale najczęściej stosowanym jest chodnik. Obwód mostka diodowego pokazano na ryc. 3c. Na nim czerwona linia pokazuje, jak prąd przepływa przez obciążenie podczas dodatnich półcykli, a niebieska linia - ujemne półcykle.

Rysunek 4. Obwód prostownika 12 V z mostkiem diodowym.

Zarówno w pierwszej, jak i drugiej połowie okresu prąd płynący przez obciążenie płynie w tym samym kierunku (rys. 3b). Ilość tętnienia w ciągu jednej sekundy nie wynosi 50, jak w przypadku prostowania półfalowego, ale 100. Odpowiednio, przy tej samej pojemności kondensatora filtrującego, efekt wygładzania będzie bardziej wyraźny.

Jak widać do zbudowania mostka diodowego potrzebne są 4 diody - VD1-VD4. Wcześniej mostki diodowe na schematach obwodów były przedstawiane dokładnie tak, jak na ryc. 3c. Obraz pokazany na ryc. 1 jest obecnie powszechnie akceptowany. 3g. Chociaż jest tylko jedno zdjęcie diody, nie należy zapominać, że mostek składa się z czterech diod.

Obwód mostkowy jest najczęściej montowany z pojedynczych diod, ale czasami stosuje się również monolityczne zespoły diod. Łatwiej je zamontować na desce, ale w przypadku awarii jednego ramienia mostu wymienia się cały zespół. Diody, z których montowany jest mostek, dobierane są na podstawie wielkości przepływającego przez nie prądu oraz wielkości dopuszczalnego napięcia wstecznego. Dane te można uzyskać z instrukcji diod lub podręczników.

Kompletny obwód prostownika 12 V z mostkiem diodowym pokazano na ryc. 4. T1 to transformator obniżający napięcie, którego uzwojenie wtórne zapewnia napięcie 10-12 V. Bezpiecznik FU1 jest przydatnym szczegółem z punktu widzenia bezpieczeństwa i nie należy go lekceważyć. Marka diod VD1-VD4, jak już wspomniano, zależy od ilości prądu, który zostanie pobrany z prostownika. Kondensator C1 jest elektrolityczny, o pojemności 1000,0 μF lub większej dla napięcia co najmniej 16 V.

Napięcie wyjściowe jest stałe, jego wartość zależy od obciążenia. Im wyższy prąd, tym niższe napięcie. Aby uzyskać regulowane i stabilne napięcie wyjściowe, wymagany jest bardziej złożony obwód. Uzyskaj regulowane napięcie z obwodu pokazanego na ryc. 4 można wykonać na dwa sposoby:

1. Dostarczając regulowane napięcie do uzwojenia pierwotnego transformatora T1, na przykład z LATR.
2. Wykonując kilka odczepów z uzwojenia wtórnego transformatora i odpowiednio instalując przełącznik.

Mamy nadzieję, że podane powyżej opisy i schematy będą praktyczną pomocą w montażu prostego prostownika dla potrzeb praktycznych.

Ta sama liczba naładowanych cząstek przechodzi przez nie w równych odstępach czasu. Ale w przypadku prądu przemiennego liczba tych cząstek w równych odstępach czasu jest zawsze inna.

Ale teraz możemy przystąpić bezpośrednio do konwersji prądu przemiennego na prąd stały, pomoże nam w tym urządzenie zwane „mostkiem diodowym”. Mostek diodowy lub obwód mostkowy jest jednym z najpopularniejszych urządzeń do prostowania prądu przemiennego.
Początkowo opracowywano go z wykorzystaniem lamp radiowych, jednak uznano go za rozwiązanie złożone i kosztowne; zamiast tego zastosowano bardziej prymitywny obwód z podwójnym uzwojeniem wtórnym w transformatorze zasilającym prostownik. Teraz, gdy półprzewodniki są bardzo tanie, w większości przypadków stosuje się obwód mostkowy. Jednak zastosowanie tego obwodu nie gwarantuje 100% prostowania prądu, dlatego obwód można uzupełnić o filtr na kondensatorze, a także ewentualnie dławik i stabilizator napięcia. Teraz na wyjściu naszego obwodu otrzymujemy stały prąd

notatka

Praca z prądem jest zawsze niebezpieczna! Używanie nieizolowanych przewodów, utlenionych styków i zepsutych zasilaczy jest wysoce niepożądane!

Do wytwarzania prądu przemiennego można zastosować generator z magnesami trwałymi. Takie urządzenie nie generuje napięcia przemysłowego 220 V, ale niskie napięcie zmienne w trzech fazach, które można następnie wyprostować i wyprowadzić jako prąd stały, odpowiedni do ładowania akumulatorów 12 V.

Instrukcje

Wykonaj stojan z sześciu cewek drutu miedzianego wypełnionych żywicą epoksydową. Zabezpiecz obudowę stojana za pomocą kołków, aby się nie obracała. Podłącz przewody z cewek do prostownika, który następnie wytworzy prąd niezbędny do naładowania akumulatorów. Aby uniknąć przegrzania, należy podłączyć prostownik do grzejnika aluminiowego.

Przymocuj wirniki magnetyczne do konstrukcji kompozytowej obracającej się wokół osi. Zamontuj tylny wirnik za stojanem. Przedni wirnik będzie umieszczony na zewnątrz, jest przymocowany do tylnego wirnika za pomocą długich szprych przechodzących przez centralny otwór stojana. Jeśli planujesz używać generatora z magnesami trwałymi w połączeniu z wiatrakiem, zamontuj łopaty wiatraka na tych samych szprychach. Łopatki będą obracać wirniki, a tym samym przesuwać magnesy wzdłuż cewek. Zmienne pole magnetyczne wirników wytwarza prąd w cewkach.

Ponieważ generator z magnesami trwałymi jest przeznaczony do współpracy z małym generatorem wiatrowym, należy dostarczyć następujące elementy: maszt wykonany w formie stalowej rury zabezpieczonej kablami; głowica obrotowa montowana na szczycie masztu; trzonek do obracania wiatraka; ostrza.

Cewki wiatrowe do stosowania w generatorze do wywoływania większych z grubszym drutem, a cewka powinna zawierać niewielką liczbę zwojów. Należy jednak pamiętać, że jeśli będzie za mały, generator z magnesami trwałymi nie będzie działał. Aby korzystać z generatora zarówno przy wysokich, jak i niskich prędkościach, należy zmienić sposób łączenia cewek (z „gwiazdy” na „trójkąt” i odwrotnie). „Gwiazda” sprawdzi się przy słabym wietrze, „trójkąt” – przy silnym wietrze.

Przymocowując magnesy należy zwrócić uwagę, aby nie odrywały się one od siedziska. Luźny magnes rozerwie obudowę stojana i nieodwracalnie uszkodzi generator.

Podczas montażu wirnika i stojana należy pozostawić między nimi odstęp 1 mm. W trudnych warunkach pracy odstęp ten należy zwiększyć.

Kolejnym punktem technologicznym jest to, że łopatki nie są przymocowane do zewnętrznego wirnika, a jedynie do szprych. Wykonując tę ​​czynność, trzymaj generator tak, aby jego oś obrotu była pionowa, a nie pozioma.

Wideo na ten temat

Źródła:

• Generator magnesów trwałych DIY

Większość urządzeń elektronicznych wymaga do zasilania prądu stałego. Jednocześnie generatory prądu i sieci energetyczne są dostawcami prądu przemiennego. Do konwersji potrzebny jest zasilacz, który należy złożyć samodzielnie.

Będziesz potrzebować

• - transformator;
• - diody lampowe lub półprzewodnikowe;
• - przepustnica;
• - kondensatory elektrolityczne;
• - urządzenia pomiarowe;
• - akcesoria do lutowania i montażu.

Instrukcje

Zasilacz sieciowy składa się z trzech głównych części: prostownika i filtra antyaliasingowego. Jeśli potrzebujesz napięcia w przybliżeniu równego napięciu sieciowemu, możesz obejść się bez transformatora, po prostu prostując napięcie. Ale taki zasilacz jest niebezpieczny, ponieważ na jego wyjściu będzie pełne napięcie sieciowe. W tym przypadku nie ma izolacji galwanicznej od sieci energetycznej. Ponadto transformator pozwala uzyskać niezbędne napięcie, które może być wyższe lub niższe od napięcia sieciowego, a także kilka napięć, co czasami jest również konieczne.

Wybierz transformator zapewniający napięcie wyjściowe, którego potrzebujesz. W takim przypadku uzwojenie pierwotne jest zaprojektowane na napięcie źródła prądu (generator lub sieć).

Podłącz diodę półprzewodnikową do uzwojenia wyjściowego, jak pokazano na rysunku . Otrzymasz prosty prostownik półfalowy. Na jego wyjściu płynie prąd, którego częstotliwość jest 2 razy niższa niż częstotliwość sieci, ponieważ zanika drugi półcykl. Ale w przypadku zasilania niektórych obwodów elektronicznych ta opcja jest całkiem do przyjęcia.

Znacznie bardziej zaawansowane są prostowniki pełnookresowe, w których częstotliwość tętnień prądu jest równa częstotliwości sieci zasilającej. W tym przypadku prostowane są oba półcykle napięcia zasilania. Jeśli Twój transformator ma uzwojenie wyjściowe ze środkiem, możesz zmontować urządzenie zgodnie ze schematem 2.

Na wyjściu dowolnego prostownika otrzymasz nie stałe, ale pulsujące napięcie. Trzeba to wygładzić. W tym celu stosuje się filtry LC lub RC. Składają się z kondensatorów elektrolitycznych o dużej pojemności, pomiędzy którymi podłączony jest dławik. Czasami cewkę można zastąpić mocnym rezystorem. Koniecznie wyposaż swój zasilacz w taki filtr.

Wideo na ten temat

Pomocna rada

Zasilacze mogą wykorzystywać zarówno diody lampowe, jak i tranzystorowe.

Do zasilania urządzeń wrażliwych na wahania napięcia stosuje się dodatkową jednostkę zwaną stabilizatorem.

Wskazówka 4: Jaka jest różnica między prądem stałym i przemiennym?

Trudno wyobrazić sobie współczesny świat bez prądu. Oświetlenie pomieszczeń, działanie urządzeń gospodarstwa domowego, komputerów, telewizorów – wszystko to od dawna stało się znanymi cechami ludzkiego życia. Ale niektóre urządzenia elektryczne są zasilane prądem przemiennym, podczas gdy inne są zasilane prądem stałym.

Prąd elektryczny to ukierunkowany przepływ elektronów z jednego bieguna źródła prądu do drugiego. Jeśli kierunek ten jest stały i nie zmienia się w czasie, mówimy o prądzie stałym. Jeden zacisk źródła prądu jest uważany za dodatni, drugi za ujemny. Ogólnie przyjmuje się, że prąd płynie od plusa do minusa.

Klasycznym przykładem źródła prądu stałego jest zwykłe palcowe źródło prądu. Baterie takie znajdują szerokie zastosowanie jako źródło zasilania w małogabarytowym sprzęcie elektronicznym – na przykład w pilotach, aparatach fotograficznych, radiach itp. i tak dalej.

Prąd przemienny z kolei charakteryzuje się tym, że okresowo zmienia swój kierunek. Na przykład w Rosji przyjęto normę, zgodnie z którą napięcie w sieci elektrycznej wynosi 220 V, a częstotliwość prądu wynosi 50 Hz. Jest to drugi parametr charakteryzujący częstotliwość, z jaką zmienia się kierunek prądu elektrycznego. Jeżeli częstotliwość prądu wynosi 50 Hz, wówczas zmienia on swój kierunek 50 razy na sekundę.

Czy to oznacza, że ​​w zwykłym obwodzie elektrycznym, który ma dwa styki, plus i minus okresowo się zmieniają? Oznacza to, że najpierw na jednym styku jest plus, na drugim minus, potem odwrotnie itd. i tak dalej.? W rzeczywistości wszystko wygląda trochę inaczej. Gniazdka elektryczne posiadają dwa zaciski: fazowy i uziemiający. Nazywa się je zwykle „fazą” i „”. Pin uziemiający jest bezpieczny i nie ma napięcia. Na wyjściu fazowym o częstotliwości 50 Hz na sekundę, zmiana plus i minus. Jeśli dotkniesz „ ”, nic się nie stanie. Lepiej nie dotykać przewodu fazowego, ponieważ jest on zawsze pod napięciem 220 V.

Niektóre urządzenia zasilane są prądem stałym, inne prądem przemiennym. Po co w ogóle taki podział był potrzebny? W rzeczywistości większość urządzeń elektronicznych wykorzystuje napięcie stałe, nawet jeśli są podłączone do sieci prądu przemiennego. W tym przypadku prąd przemienny zamieniany jest na prąd stały w prostowniku, który w najprostszym przypadku składa się z diody odcinającej jedną półfali i kondensatora wygładzającego tętnienia.

Prąd przemienny jest używany tylko dlatego, że bardzo wygodnie jest przesyłać na duże odległości, w tym przypadku straty są zminimalizowane. Ponadto łatwo go przekształcić - czyli zmienić napięcie. Prądu stałego nie można przekształcić. Im wyższe napięcie, tym mniejsze straty podczas przesyłu prądu przemiennego, dlatego na liniach głównych napięcie sięga kilkudziesięciu, a nawet setek tysięcy woltów. Aby zapewnić wysokie napięcie na obszarach zaludnionych, w podstacjach wysokie napięcie jest obniżane, w wyniku czego do domów dostarczane jest dość niskie napięcie 220 V.

W różnych krajach obowiązują różne standardy napięcia zasilania. Jeśli więc w krajach europejskich jest to 220 V, to w USA jest to 110 V. Ciekawe jest również to, że słynny wynalazca Thomas Edison nie był w stanie docenić wszystkich zalet prądu przemiennego i bronił konieczności stosowania prądu stałego w sieci elektryczne. Dopiero później zmuszony był przyznać się do błędu.

W wielu urządzeniach elektronicznych pracujących przy napięciu przemiennym 220 woltów instalowane są mostki diodowe. Obwód mostka diodowego 12 V pozwala skutecznie wykonywać funkcję prostowania prądu przemiennego. Wynika to z faktu, że większość urządzeń do działania wykorzystuje prąd stały.

Jak działa mostek diodowy?

Do styków wejściowych mostka doprowadzany jest prąd przemienny o określonej zmiennej częstotliwości. Na wyjściach o wartościach dodatnich i ujemnych generowany jest prąd jednobiegunowy, który ma zwiększone tętnienie, znacznie przekraczające częstotliwość prądu podawanego na wejście.

Pojawiające się pulsacje należy usunąć, w przeciwnym razie obwód elektroniczny nie będzie mógł normalnie pracować. Dlatego w obwodzie znajdują się specjalne filtry, które są filtrami elektrolitycznymi o dużej pojemności.

Sam zespół mostka składa się z czterech diod o tych samych parametrach. Są one połączone we wspólny obwód i umieszczone we wspólnej obudowie.

Mostek diodowy ma cztery zaciski. Dwa z nich podłączone są do napięcia przemiennego, a dwa pozostałe to zaciski dodatni i ujemny pulsującego napięcia wyprostowanego.

Mostek prostowniczy w postaci zespołu diod ma istotne zalety technologiczne. W ten sposób na płytce drukowanej instalowana jest jednocześnie jedna część monolityczna. Podczas pracy wszystkim diodom zapewnione są te same warunki termiczne. Koszt całego montażu jest niższy niż czterech diod osobno. Jednak ta część ma poważną wadę. Jeżeli co najmniej jedna dioda ulegnie awarii, należy wymienić cały zespół. W razie potrzeby dowolny ogólny schemat można zastąpić czterema oddzielnymi częściami.

Zastosowanie mostków diodowych

Wszelkie urządzenia i elektronika zasilane prądem przemiennym mają 12-woltowy obwód mostka diodowego. Stosuje się go nie tylko w transformatorach, ale także w prostownikach impulsowych. Najbardziej typową jednostką przełączającą jest zasilacz komputerowy.

Ponadto mostki diodowe stosuje się w świetlówkach kompaktowych lub lampach energooszczędnych. Dają bardzo dobry efekt stosowane w statecznikach elektronicznych. Są szeroko stosowane we wszystkich modelach nowoczesnych urządzeń.

Jak zrobić mostek diodowy

Najpierw wyjaśnijmy, co rozumiemy pod pojęciem „napięcie stałe”. Jak podaje Wikipedia, napięcie stałe (znane również jako prąd stały) to prąd, którego parametry, właściwości i kierunek nie zmieniają się w czasie. Prąd stały płynie tylko w jednym kierunku, a jego częstotliwość wynosi zero.

Przyjrzeliśmy się oscylogramowi prądu stałego w artykule Oscyloskop. Podstawy obsługi:

Jak pamiętacie, poziomo na wykresie mamy czas(oś X) i pionowo Napięcie(oś Y).

Aby zamienić jednofazowe napięcie przemienne o jednej wartości na jednofazowe napięcie przemienne o mniejszej (ewentualnie większej) wartości, stosujemy prosty transformator jednofazowy. I żeby się przemienić na stałe, pulsujące napięcie, podłączyliśmy mostek diodowy za transformatorem. Na wyjście podawane było stałe, pulsujące napięcie. Ale przy takim napięciu, jak mówią, nie da się zmienić pogody.

Jak jednak wydostać się z pulsującego stałego napięcia

uzyskać najbardziej rzeczywiste stałe napięcie?

Aby to zrobić, potrzebujemy tylko jednego komponentu radiowego: kondensator. A tak należy go podłączyć do mostka diodowego:

Obwód ten wykorzystuje ważną właściwość kondensatora: ładowanie i rozładowywanie. Kondensator o małej pojemności szybko się ładuje i szybko rozładowuje. Dlatego, aby uzyskać prawie prostą linię na oscylogramie, musimy wstawić kondensator o przyzwoitej pojemności.

Zależność tętnienia od pojemności kondensatora

Przyjrzyjmy się praktycznie, dlaczego musimy zainstalować duży kondensator. Na poniższym zdjęciu mamy trzy kondensatory o różnych pojemnościach:

Spójrzmy na pierwszy. Jego wartość mierzymy za pomocą naszego miernika LC. Jego pojemność wynosi 25,5 nanofaradów lub 0,025 mikrofaradów.

Podłączamy go do mostka diodowego zgodnie ze schematem powyżej

I trzymamy się oscyloskopu:

Spójrzmy na oscylogram:

Jak widać pulsacje nadal występują.

Cóż, weźmy kondensator o większej pojemności.

Otrzymujemy 0,226 mikrofaradów.

Podłączamy go do mostka diodowego w taki sam sposób, jak pierwszy kondensator i pobieramy z niego odczyty.

A oto aktualny oscylogram

Nie... prawie, ale wciąż nie to samo. Pulsacje są nadal widoczne.

Weźmy trzeci kondensator. Jego pojemność wynosi 330 mikrofaradów. Nawet mój miernik LC nie jest w stanie tego zmierzyć, ponieważ mój limit wynosi 200 mikrofaradów.

Podłączamy go do mostka diodowego i pobieramy z niego oscylogram.

I oto ona naprawdę jest

Proszę bardzo. To zupełnie inna sprawa!

Wyciągnijmy więc pewne wnioski:

– im większa pojemność kondensatora na wyjściu obwodu, tym lepiej. Ale nie nadużywaj tej pojemności! Ponieważ w tym przypadku nasze urządzenie będzie bardzo duże, ponieważ kondensatory o dużych pojemnościach są zwykle bardzo duże. Początkowy prąd ładowania będzie ogromny, co może prowadzić do przeciążenia obwodu zasilania.

– im mniejsza rezystancja na wyjściu takiego zasilacza, tym większa będzie amplituda tętnień. Walczą z tym za pomocą, a także wykorzystują zintegrowane stabilizatory napięcia, które wytwarzają najczystsze napięcie stałe.

Jak wybrać elementy radiowe do prostownika

Wróćmy do naszego pytania z początku artykułu. Jak nadal uzyskać na wyjściu prąd stały o napięciu 12 woltów dla swoich potrzeb? Najpierw musisz wybrać transformator, aby na wyjściu wytwarzał... 12 woltów? Ale nie zgadłeś! Z uzwojenia wtórnego transformatora otrzymamy.

Gdzie

U D – napięcie efektywne, V

U max – napięcie maksymalne, V

Dlatego, aby uzyskać 12 woltów napięcia stałego, moc wyjściowa transformatora musi wynosić 12/1,41 = 8,5 wolta napięcia przemiennego. Teraz to porządek. Aby uzyskać takie napięcie na transformatorze musimy zmniejszyć lub dodać uzwojenia transformatora. Formuła. Następnie wybieramy diody. Diody dobieramy na podstawie maksymalnego prądu w obwodzie. Odpowiednich diod szukamy korzystając z arkuszy danych (opisów technicznych elementów radiowych). Wstawiamy kondensator o przyzwoitej pojemności. Dobieramy go kierując się faktem, że stałe napięcie na nim nie przekracza tego, które jest zapisane na jego oznaczeniu. Najprostsze źródło stałego napięcia jest gotowe do użycia!

Nawiasem mówiąc, mam źródło stałego napięcia 17 woltów, ponieważ transformator ma na wyjściu 12 woltów (pomnóż 12 przez 1,41).

I na koniec, żeby było łatwiej zapamiętać:

Napięcie 12 V służy do zasilania dużej liczby urządzeń elektrycznych: odbiorników i radioodbiorników, wzmacniaczy, laptopów, śrubokrętów, pasków LED itp. Często działają na baterie lub zasilacze, jednak w przypadku awarii jednego lub drugiego użytkownik staje przed pytaniem: „Jak uzyskać napięcie prądu przemiennego 12 V”? Porozmawiamy o tym dalej, przedstawiając przegląd najbardziej racjonalnych metod.

Z 220 otrzymujemy 12 woltów

Najczęstszym zadaniem jest uzyskanie 12 woltów z domowego źródła zasilania 220 V. Można to zrobić na kilka sposobów:

1. Zmniejsz napięcie bez transformatora.
2. Użyj transformatora sieciowego 50 Hz.
3. Użyj zasilacza impulsowego, ewentualnie w połączeniu z przetwornikiem impulsowym lub liniowym.

Redukcja napięcia bez transformatora

Możesz przekonwertować napięcie z 220 woltów na 12 bez transformatora na 3 sposoby:

1. Zmniejsz napięcie za pomocą kondensatora balastowego. Metodę uniwersalną stosuje się do zasilania elektroniki małej mocy, np. lamp LED, oraz do ładowania małych akumulatorów, np. latarek. Wadą jest niski cosinus Phi obwodu i niska niezawodność, ale nie przeszkadza to w jego szerokim zastosowaniu w tanich urządzeniach elektrycznych.
2. Zmniejsz napięcie (ogranicz prąd) za pomocą rezystora. Metoda nie jest zbyt dobra, ale ma prawo istnieć; nadaje się do zasilania bardzo słabego obciążenia, takiego jak dioda LED. Jego główną wadą jest uwalnianie dużej ilości mocy czynnej w postaci ciepła na rezystorze.
3. Użyj autotransformatora lub cewki indukcyjnej o podobnej logice uzwojenia.

Kondensator gaszący

Zanim zaczniesz rozważać ten schemat, powinieneś najpierw powiedzieć o warunkach, które musisz spełnić:

• Zasilacz nie jest uniwersalny, dlatego jest zaprojektowany i używany tylko do współpracy z jednym znanym urządzeniem.
• Wszystkie zewnętrzne elementy zasilacza, takie jak regulatory, w przypadku zastosowania dodatkowych elementów do obwodu muszą zostać zaizolowane, a na metalowe pokrętła potencjometrów należy założyć plastikowe nakładki. Nie dotykaj płytki zasilacza ani przewodów wyjściowych, jeśli nie jest do nich podłączone obciążenie lub jeśli w obwodzie nie jest zainstalowana dioda Zenera lub regulator niskiego napięcia prądu stałego.

Jednak taki schemat raczej cię nie zabije, ale możesz doznać porażenia prądem.

Schemat pokazano na poniższym rysunku:

R1 - potrzebny do rozładowania kondensatora gaszącego, C1 - element główny, kondensator gaszący, R2 - ogranicza prądy po włączeniu obwodu, VD1 - mostek diodowy, VD2 - dioda Zenera dla wymaganego napięcia, dla 12 woltów następujące odpowiednie są: D814D, KS207V, 1N4742A. Można również zastosować konwerter liniowy.

Lub ulepszona wersja pierwszego schematu:

Wartość kondensatora gaszącego oblicza się za pomocą wzoru:

C(uF) = 3200*I(obciążenie)/√(Uwejście²-Uwyjście²)

C(uF) = 3200*I(obciążenie)/√Uwejście

Ale możesz także korzystać z kalkulatorów, są one dostępne online lub w formie programu na komputer PC, na przykład jako opcja Vadima Goncharuka możesz wyszukiwać w Internecie.

Kondensatory powinny wyglądać tak - film:

Lub te:

Nie ma sensu rozważać pozostałych wymienionych metod, ponieważ obniżenie napięcia z 220 do 12 V za pomocą rezystora nie jest skuteczne ze względu na duże wytwarzanie ciepła (odpowiednie będą wymiary i moc rezystora), a nawijanie cewki indukcyjnej odczepem od określonego zwoju, aby uzyskać 12 woltów, jest niepraktyczne ze względu na koszty pracy i wymiary.

Zasilanie na transformatorze sieciowym

Klasyczny i niezawodny obwód, idealny do zasilania wzmacniaczy audio, takich jak głośniki i radia. Pod warunkiem, że zainstalowany zostanie normalny kondensator filtrujący, który zapewni wymagany poziom tętnienia.

Ponadto można zainstalować stabilizator 12 V, taki jak KREN lub L7812 lub dowolny inny dla żądanego napięcia. Bez tego napięcie wyjściowe będzie się zmieniać zgodnie ze skokami napięcia w sieci i będzie równe:

Uout=Uin*Ktr

Ktr – współczynnik transformacji.

Warto tutaj zauważyć, że napięcie wyjściowe za mostkiem diodowym powinno być o 2-3 wolty wyższe niż napięcie wyjściowe zasilacza - 12 V, ale nie więcej niż 30 V, jest to ograniczone właściwościami technicznymi stabilizatora i Sprawność zależy od różnicy napięć pomiędzy wejściem i wyjściem.

Transformator powinien wytwarzać napięcie prądu przemiennego 12–15 V. Warto zaznaczyć, że napięcie wyprostowane i wygładzone będzie 1,41 razy większe od napięcia wejściowego. Będzie ona bliska wartości amplitudy sinusoidy wejściowej.

Chciałbym również dodać regulowany obwód zasilania w LM317. Dzięki niemu można uzyskać dowolne napięcie od 1,1 V do napięcia wyprostowanego z transformatora.

12 V z 24 V lub innego wyższego napięcia prądu stałego

Aby zmniejszyć napięcie prądu stałego z 24 woltów do 12 woltów, można zastosować stabilizator liniowy lub przełączający. Taka potrzeba może zaistnieć w przypadku konieczności zasilenia obciążenia 12 V z sieci pokładowej autobusu lub ciężarówki napięciem 24 V. Dodatkowo otrzymasz w sieci pojazdu stabilizowane napięcie, które często się zmienia. Nawet w samochodach i motocyklach wyposażonych w pokładową sieć 12 V przy pracującym silniku osiąga ono 14,7 V. Dlatego obwód ten można również wykorzystać do zasilania pasków LED i diod LED w pojazdach.

Układ ze stabilizatorem liniowym był wspomniany w poprzednim akapicie.

Można do niego podłączyć obciążenie o prądzie do 1-1,5A. Aby wzmocnić prąd, można użyć tranzystora przepustowego, ale napięcie wyjściowe może nieznacznie spaść - o 0,5 V.

W podobny sposób można zastosować stabilizatory LDO; są to te same liniowe stabilizatory napięcia, ale o niskim spadku napięcia, takie jak AMS-1117-12v.

Lub analogi impulsów, takie jak AMSR-7812Z, AMSR1-7812-NZ.

Schematy połączeń są podobne do L7812 i KRENK. Opcje te nadają się również do zmniejszenia napięcia z zasilacza laptopa.

Bardziej efektywne jest stosowanie impulsowych przetwornic napięcia obniżającego napięcie, na przykład opartych na układzie scalonym LM2596. Płytka oznaczona jest odpowiednio polami stykowymi In (wejście +) i (- wyjście Out). W sprzedaży można znaleźć wersję ze stałym napięciem wyjściowym oraz z możliwością regulacji, gdyż na zdjęciu powyżej po prawej stronie widać niebieski potencjometr wieloobrotowy.

12 V z 5 V lub innego obniżonego napięcia

Można uzyskać napięcie 12V z 5V np. z portu USB czy ładowarki do telefonu komórkowego, ale można go także używać z popularnymi obecnie bateriami litowymi o napięciu 3,7-4,2V.

Jeśli mówimy o zasilaczach to można ingerować w obwód wewnętrzny i edytować źródło napięcia odniesienia, ale do tego trzeba mieć trochę wiedzy z elektroniki. Ale można to uprościć i uzyskać 12 V za pomocą przetwornicy podwyższającej, na przykład opartej na układzie scalonym XL6009. W sprzedaży dostępne są wersje z wyjściem stałym 12V lub regulowane z regulacją w zakresie od 3,2 do 30V. Prąd wyjściowy – 3A.

Sprzedawany jest na gotowej płytce, na której znajdują się oznaczenia z przeznaczeniem pinów - wejściowym i wyjściowym. Inną opcją jest użycie MT3608 LM2977, zwiększa się ono do 24V i wytrzymuje prąd wyjściowy do 2A. Również na zdjęciu wyraźnie widać podpisy na polach kontaktowych.

Jak zdobyć 12 V z improwizowanych środków

Najłatwiejszym sposobem uzyskania napięcia 12 V jest połączenie szeregowe 8 baterii 1,5 V AA.

Lub użyj gotowego akumulatora 12V oznaczonego 23AE lub 27A, takiego jaki stosuje się w pilotach. Wewnątrz znajduje się wybór małych „tabletów”, które widzisz na zdjęciu.

Przyjrzeliśmy się zestawowi opcji uzyskania napięcia 12 V w domu. Każdy z nich ma swoje zalety i wady, różny stopień wydajności, niezawodności i wydajności. Którą opcję lepiej zastosować, musisz wybrać sam na podstawie swoich możliwości i potrzeb.

Warto również zauważyć, że nie rozważaliśmy żadnej z opcji. Można także uzyskać napięcie 12 V z zasilacza komputerowego ATX. Aby uruchomić go bez komputera, należy zewrzeć zielony przewód z dowolnym z czarnych. Na żółtym przewodzie jest napięcie 12 V. Zazwyczaj moc linii 12 V wynosi kilkaset watów, a prąd wynosi dziesiątki amperów.

Teraz wiesz, jak uzyskać 12 woltów z 220 lub innych dostępnych wartości. Na koniec zalecamy obejrzenie tego przydatnego filmu