Zeneri dioodi ja transistori toiteallikas

Allpool käsitletav stabiliseeritud toiteallikas on üks esimesi seadmeid, mille algajad singid kokku panevad. See on väga lihtne, kuid väga kasulik seade. Selle kokkupanekuks pole vaja kalleid komponente, mida on algajale üsna lihtne kätte saada, sõltuvalt toiteallika vajalikest omadustest.
Materjal on kasulik ka neile, kes soovivad üksikasjalikumalt mõista lihtsamate raadioside komponentide eesmärki ja arvutamist. Täpsemalt saate teada üksikasjalikult selliseid toiteallika komponente nagu:

• toitetrafo;
• dioodi sild;
• silumiskondensaator;
• zeneri diood;
• zeneri dioodi takisti;
• transistor
• koormustakisti;
• LED ja selle takisti.

Samuti kirjeldatakse artiklis üksikasjalikult, kuidas valida oma toiteallikaks raadiosidekomponente ja mida teha, kui vajalikku reitingut pole. Trükkplaadi areng on selgelt näidatud ja selle toimingu nüansid selguvad. Mõni sõna öeldakse konkreetselt nii raadioside komponentide kontrollimise kohta enne jootmist kui ka seadme kokkupaneku ja testimise kohta.

Tüüpiline stabiliseeritud toiteallikas

Pinge stabiliseerimisega toiteallikate skeemid on tänapäeval väga erinevad. Kuid üks lihtsamaid konfiguratsioone, millest algaja peaks alustama, on üles ehitatud ainult kahele põhikomponendile - zeneri dioodile ja võimsale transistorile. Looduses on vooluringis ka muid detaile, kuid need on abistavad.
Elektroonikas on kombeks lahti ühendada vooluringid suunas, milles vool läbi nende voolab. Pinge stabiliseerimisega toiteallikas algab kõik trafost (TR1). See täidab mitut funktsiooni korraga. Esiteks alandab trafo võrgupinget. Teiseks tagab see vooluringi toimimise. Kolmandaks, see töötab seadmega, mis on ühendatud seadmega.
Dioodsild (BR1) - on ette nähtud vähendatud võrgupinge korrigeerimiseks. Teisisõnu, sellesse siseneb vahelduvpinge ja väljund on juba konstantne. Toiteallikas ise ega seadmed, mis sellega ühenduvad, ei tööta ilma dioodisillata.
Kodumajapidamise võrgus leiduvate kortsude eemaldamiseks on vaja siluvat elektrolüütkondensaatorit (C1). Praktikas tekitavad need häireid, mis kahjustavad elektriseadmete tööd. Kui võtame näiteks helivõimendi, mis töötab toiteallikast ilma silumiskondensaatorita, siis on need väga kortsud veergudes võõra müra kujul selgelt kuuldavad. Muud seadmed võivad põhjustada häireid, rikkeid ja muid probleeme.
Zeneri diood (D1) on toiteallika komponent, mis stabiliseerib pingetaseme. Fakt on see, et trafo annab soovitud 12 V (näiteks) ainult siis, kui pistikupesa on täpselt 230 V. Kuid praktikas selliseid tingimusi pole. Pinge võib nii langeda kui ka suureneda. Sama trafo annab väljundis. Zeneri diood võrdsustab oma omaduste tõttu madalpinge sõltumata võrgu pingetest. Selle komponendi korrektseks tööks on vaja voolu piiravat takistit (R1). Sellest lähemalt allpool.
Transistor (Q1) - vajalik voolu võimendamiseks. Fakt on see, et zeneri diood ei ole võimeline läbima ise kogu seadme poolt tarbitavat voolu. Pealegi töötab see korrektselt ainult teatud vahemikus, näiteks vahemikus 5 kuni 20 mA. Mis tahes seadme toiteks, sellest ausalt öeldes ei piisa. Selle probleemiga tuleb toime võimas transistor, mille avanemist ja sulgemist kontrollib zeneri diood.
Silumiskondensaator (C2) - mõeldud sama jaoks kui ülaltoodud C1. Tüüpilised stabiliseeritud toiteahelad hõlmavad ka koormustakistit (R2). See on vajalik nii, et vooluahel püsiks töövalmis, kui midagi pole väljundklemmidega ühendatud.
Sellistes skeemides võivad esineda ka muud komponendid. See on trafo ette asetatud kaitse ja sisse lülitatud LED-i tähistav LED, lisaks silumiskondensaatorid ja veel üks võimendav transistor ning lüliti. Kõik need muudavad vooluringi keerukamaks, suurendavad aga seadme funktsionaalsust.

Raadioside arvutamine ja valimine lihtsaima toiteallika jaoks

Trafo valitakse vastavalt kahele peamisele kriteeriumile - sekundaarmähise pinge ja võimsus. On ka teisi parameetreid, kuid materjali piires pole need eriti olulised. Kui vajate toiteallikat, näiteks 12 V, siis tuleb trafo valida nii, et seda saaks sekundaarmähisest natuke rohkem eemaldada. Võimsusega on kõik sama - võtame väikese varuga.
Dioodi silla põhiparameeter on maksimaalne vool, mida see võib läbida. Esiteks tasub sellele omadusele keskenduda. Vaatame mõnda näidet. Seda seadet kasutatakse seadme toiteks, mis tarbib voolu 1 A. See tähendab, et dioodi silda tuleb võtta umbes 1,5 A. Kui oletame, et plaanite toita 12 voldist seadet, mille võimsus on 30 vatti. See tähendab, et voolutarve on umbes 2,5 A. Sellest lähtuvalt peab dioodi sild olema vähemalt 3 A. Selle muid omadusi (maksimaalne pinge jne) võib sellises lihtsas vooluringis unarusse jätta.
Lisaks tasub öelda, et dioodisilda ei saa valmis võtta, vaid tuleb see kokku panna neljast dioodist. Sel juhul peab igaüks neist olema vooluringi läbiva voolu nimivõimsus.
Silumiskondensaatori mahu arvutamiseks kasutatakse üsna keerulisi valemeid, mis antud juhul on kasutud. Tavaliselt võetakse mahtuvus 1000–2200 μF ja sellest piisab lihtsa toiteallika jaoks. Võite võtta kondensaatori ja palju muud, kuid see suurendab märkimisväärselt toote maksumust. Veel üks oluline parameeter on maksimaalne pinge. Selle järgi valitakse kondensaator sõltuvalt sellest, milline pinge vooluringis toimub.
Tuleb meeles pidada, et dioodisilla ja Zeneri dioodi vahel pärast silumiskondensaatori sisselülitamist on pinge umbes 30% kõrgem kui trafo klemmidel. See tähendab, et kui teete 12 V toiteallika ja trafo annab voolu 15 V veerisega, siis on selles jaotises silumiskondensaatori tõttu umbes 19,5 V. See peaks olema selle pinge jaoks ette nähtud (lähim standardreiting) 25 V).
Vooluahela teine ​​silumiskondensaator (C2) võetakse tavaliselt väikese mahtuvusega - 100 kuni 470 mikrofarad. Vooluahela selles osas on pinge juba stabiliseeritud, näiteks tasemele 12 V. Seetõttu tuleks kondensaator selleks konstrueerida (lähim standardne nimiväärtus on 16 V).
Ja mis siis, kui vajaliku reitinguga kondensaatoreid pole saadaval ja kui te ei soovi poodi minna (või lihtsalt pole soovi neid osta)? Sel juhul on täiesti võimalik kasutada mitme väiksema mahutavusega kondensaatori paralleelset ühendust. Tuleb arvestada, et sellise ühenduse maksimaalset tööpinget ei võeta kokku!
Zeneri diood valitakse sõltuvalt sellest, millist pinget peame toiteallika väljundis saama. Kui sobivat reitingut pole, saab mitu tükki jadamisi ühendada. Stabiliseeritud pinge liidetakse sel juhul. Näiteks võtame olukorra, kui peame saama 12 V ja 6 Z juures on ainult 2 zeneri dioodi. Kui ühendate need järjestikku, saame soovitud pinge. Väärib märkimist, et keskmise nimiväärtuse saamiseks ei toimi kahe Zeneri dioodi paralleelühendus.
Zeneri dioodi voolu piiravat takistit on võimalik valida võimalikult täpselt, ainult katseliselt. Selleks kaasatakse juba töötavasse vooluringi umbes 1 kOhm takisti (näiteks leivalaual) ning vooluringi ja Zeneri dioodi vahele pannakse ampermeeter ja muutuv takisti. Pärast vooluahela sisselülitamist on vaja muutuva takisti käepidet pöörata, kuni vajalik voolu stabiliseerimisvool voolab läbi vooluahela sektsiooni (näidatud Zeneri dioodi omadustes).
Võimendustransistor valitakse vastavalt kahele peamisele kriteeriumile. Esiteks, vaadeldava vooluahela jaoks peab see tingimata olema n-p-n struktuur. Teiseks peate olemasoleva transistori omadustes uurima kollektori maksimaalset voolu. See peaks olema pisut suurem maksimaalsest voolust, mille jaoks kokkupandud toiteallikas projekteeritakse.
Koormustakisti võetakse tüüpilistes skeemides nimiväärtusega 1 kOhm kuni 10 kOhm. Väiksemat takistust ei tohiks võtta, kuna juhul, kui toiteallikat ei laadita, voolab selle takisti kaudu liiga palju voolu ja see põleb.

Trükkplaatide kujundamine ja tootmine

Mõelge nüüd lühikesele heale mudelile stabiliseeritud toiteallika väljatöötamise ja kokkupanemise hea näide. Kõigepealt on vaja leida kõik vooluringis olevad komponendid. Kui puuduvad vajaliku võimsusega kondensaatorid, takistid või zeneri dioodid, väljume olukorrast ülalkirjeldatud viisil.
Järgmisena peate kavandama ja tootma meie seadme jaoks trükkplaadi. Algajatele on kõige parem kasutada lihtsat ja mis kõige tähtsam, tasuta tarkvara, näiteks Sprint Layout.
Paigutame virtuaalsele tahvlile kõik komponendid vastavalt valitud skeemile. Optimeerime nende asukohta, kohandame sõltuvalt sellest, millised konkreetsed üksikasjad on saadaval. Selles etapis on soovitatav kaks korda kontrollida komponentide tegelikke mõõtmeid ja võrrelda neid väljatöötatud skeemile lisatud mõõtmetega. Pöörake erilist tähelepanu elektrolüütiliste kondensaatorite polaarsusele, transistori, zeneri dioodi ja dioodi silla klemmide asukohale.
Kui lisate toiteallikale signaalindioodi, siis saab selle lülitusse lisada nii enne Zeneri dioodi kui ka pärast (eelistatavalt). Selle jaoks voolu piirava takisti valimiseks on vaja läbi viia järgmine arvutus. Lahutage vooluahela pingest LED-i pingelangus ja jagage tulemus selle toiteallika nimivooluga. Näide. Selles piirkonnas, kuhu plaanime signaal LED ühendada, on stabiliseeritud 12 V. Standardsete LED-ide pingelangus on umbes 3 V ja nimitoitevool on 20 mA (0,02 A). Saame aru, et voolu piirava takisti takistus on R = 450 oomi.

Komponentide kontroll ja toiteallika komplekt

Pärast tahvli väljatöötamist programmis viige see klaaskiuga, söövitage, kleepige rajad kinni ja eemaldage liigne voog.
Pärast seda installime raadioside komponendid. Siinkohal tasub öelda, et nende jõudluse viivitamatuks kontrollimiseks ei ole üleliigne, eriti kui need pole uued. Kuidas ja mida kontrollida?
Trafo mähiseid kontrollitakse ohmmeetriga. Seal, kus on suurem takistus, on primaarmähis. Järgmisena peate selle võrguga ühendama ja veenduma, et see pakub vajalikku vähendatud pinget. Selle mõõtmisel olge eriti ettevaatlik. Pange tähele, et väljundpinge on muutuv, seetõttu aktiveeritakse vastav režiim voltmeetril.
Takisteid kontrollitakse ohmmeetriga. Zeneri diood peaks "helisema" ainult ühes suunas. Kontrollime dioodi silda vastavalt skeemile. Sisseehitatud dioodid peavad voolu juhtima ainult ühes suunas. Kondensaatorite kontrollimiseks vajate spetsiaalset seadet elektrilise mahtuvuse mõõtmiseks. N-p-n struktuuri transistoris peab vool voolama alusest emitterisse ja kollektorisse. Muudes suundades ei tohiks see voolata.
Parim on alustada kokkupanekut väikeste osadega - takistid, zeneri diood, LED. Siis joodetakse kondensaatorid, dioodi sild.
Pöörake erilist tähelepanu võimsa transistori paigaldamise protsessile. Kui segate tema järeldused kokku, siis skeem ei tööta. Lisaks sellele kuumutatakse seda komponenti koormuse all üsna tugevalt, kuna see tuleb paigaldada radiaatorile.
Viimane, mis paigaldatakse, on suurim osa - trafo. Lisaks on selle primaarmähise järelduste kohaselt joodetud traadiga võrgupistik. Toiteallika väljundis on ka juhtmed.
Jääb vaid üle kontrollida kõigi komponentide korrektne paigaldamine, pesta voolu jäägid ja lülitada sisse toiteallikas. Kui kõik on õigesti tehtud, hakkab LED põlema ja väljundis näitab multimeeter soovitud pinget.

Vaata videot: How does a Diode work ? (November 2024).