W większości urządzeń stosuje się pulsacyjne obwody zasilaczy (UPS) ze względu na ich wysoką wydajność elektryczną i stabilność działania. Ale jednocześnie stosowane są analogowe źródła zasilania, które mają łatwość produkcji i wysoką niezawodność. Istnieje ogromna liczba opcji tworzenia zasilaczy DIY, przy użyciu różnych rozwiązań schematycznych.

Rodzaje i zasada pracy

Zasilacz (PSU) został ukończony samodzielnie lub zakupiono jego kopię seryjną, wymagania dla niego pozostają niezmienione, a mianowicie: wysoka wydajność (wydajność), mały rozmiar, wysoka stabilność sygnału wyjściowego, brak szumu elektrycznego i wysoka niezawodność.

Główna klasyfikacja zasilaczy odbywa się według trybu pracy, jest liniowa i inwertorowa. W związku z tym B. P. są podzielone:

  • na analogowy (liniowy);
  • na cyfrowej (falownik).

Z ważnych parametrów BP są:

  1. Rodzaj sygnału wyjściowego. W wyniku konwersji napięcie wyjściowe może być zmienne lub stałe.
  2. Moc. Charakteryzuje się prądem, który wydziela urządzenie bez pogorszenia charakterystyki napięcia wyjściowego. Jednostka miary watów.
  3. Współczynnik wydajności. Pokazuje wydajność urządzenia, tj. Stosunek przetworzonej energii do transmitowanej. Im większy wskaźnik, tym mniej urządzenie nagrzewa się podczas pracy.
  4. Zabezpieczenie przed przeciążeniem. Zdolność urządzenia do reagowania na sytuacje awaryjne w urządzeniach, które zasila.
  5. Układ chłodzenia Według rodzaju chłodzenia są one podzielone na pasywne i aktywne. Forma pasywna obejmuje grzejniki lub chłodzenie swobodne, formę aktywną, dmuchawy powietrza lub chłodzenie wodne.

Zasilacz analogowy

Takie źródła napięcia charakteryzują się niezawodną pracą i łatwością produkcji. Wadami są wymiary i waga , a także wysokie ceny .

Kluczowymi elementami liniowego źródła napięcia są:

  • zabezpieczenie przeciwprzepięciowe;
  • transformator

Aby uzyskać stałe napięcie, za transformatorem dodaje się mostek diodowy i kondensator elektrolityczny.

Transformatory są stosowane w różnych konstrukcjach, a ich jedyne uzwojenie pierwotne powinno być zaprojektowane do podłączenia do sieci 220 woltów. Z wyglądu obniżają się i podnoszą. Sam transformator jest produktem elektrycznym, składającym się z dwóch części. Rdzeń złożony ze stali lub ferrytu i uzwojenia wykonane w postaci cewek z materiału przewodzącego. Aby uzyskać niższy poziom sygnału na wyjściu niż na wejściu, liczba zwojów uzwojenia wtórnego jest mniejsza. Tak więc, zmieniając ten stosunek, można uzyskać dowolne napięcie.

Filtr liniowy zapobiega przedostawaniu się zakłóceń z urządzenia roboczego do sieci i odwrotnie. Zwykle pojemnościowy łańcuch indukcyjny.

Zasada działania BP

Obwód zasilania transformatora działa w następujący sposób. Napięcie sieciowe przechodzi przez filtr, a następnie dociera do uzwojenia pierwotnego transformatora. Kiedy przepływa przez niego prąd przemienny, powstaje zmienne pole magnetyczne. Pole to przenika rdzeń i wszystkie uzwojenia, w których pojawia się pole elektromagnetyczne. Jeśli obciążenie zostanie podłączone do uzwojenia wtórnego, wówczas pod wpływem pola elektromagnetycznego zacznie przez niego przepływać prąd przemienny.

Aby uzyskać stałe napięcie, sygnał z uzwojenia wtórnego transformatora jest przesyłany do zespołu prostownika. To urządzenie składa się z czterech diod połączonych mostkiem i kondensatora elektrolitycznego. Z elektrolitu zaprojektowane jest stałe napięcie do zasilania urządzeń.

Przełączanie zasilania

Działanie UPS opiera się na podwójnej konwersji napięcia. Najpierw sygnał wejściowy jest przetwarzany na stałe napięcie, a następnie na impulsy o wysokiej częstotliwości. Zastosowany w obwodzie transformator nie wymaga dużych rozmiarów. Gdy transformator i tranzystor są włączane razem w trybie klucza, powstaje generator blokujący. Zmiana i stabilizacja sygnału wyjściowego następuje poprzez skrócenie czasu stanu otwartego tranzystora, który jest kontrolowany przez specjalistyczny układ scalony. Jej praca opiera się na zasadzie modulacji szerokości impulsu (PWM). Zaleta tego typu zasilacza:

  • lekka waga;
  • niski koszt;
  • Sprawność sięga 98%;
  • ochrona przed zwarciem i przeciążeniem.

Wśród wad odnotowano złożoność obwodów i fakt, że takie źródło zasilania wprowadza zakłócenia o wysokiej częstotliwości do linii zasilania .

Zasada działania UPS

Napięcie sieciowe wchodzi do obwodu przez bezpiecznik, a następnie do pojemnościowego filtra szumów. Następnie do prostownika bloku diod. Wygładzająca pojemność elektrolityczna jest podłączona do wyjścia prostownika. Napięcie na kondensatorze spada przez łańcuch rezystorów i diodę Zenera, aby zapewnić wartość początkową dla mikroukładu. Układ kontroluje działanie kluczowego tranzystora poprzez rezystor ograniczający.

Kiedy prostokątny impuls dociera do tranzystora, otwiera się, a prąd przepływa przez uzwojenie transformatora impulsowego. W rezultacie indukowane jest pole elektromagnetyczne, a na uzwojeniu wtórnym pojawia się napięcie. Jeśli czas trwania impulsu docierającego do kluczowego tranzystora wzrasta, wówczas wartość sygnału wyjściowego również rośnie, a jednocześnie maleje, odpowiednio maleje.

Sprzężenie zwrotne służy do uzyskania stabilnego sygnału. Ona zamierza transoptora i rezystora. Wraz ze wzrostem wartości sygnału na uzwojeniu wtórnym transformatora wzrasta również prąd płynący przez transoptor, co prowadzi do zmniejszenia rezystancji fototranzystora transoptora. W rezultacie spadek napięcia na rezystorze rośnie i maleje na wejściu kontrolera PWM. Wydłuża się czas trwania impulsu wysyłanego przez układ do przełącznika tranzystorowego.

Stabilizacja wyjściowa

Jeśli konieczne jest uzyskanie stabilizowanego sygnału na wyjściu, integralny stabilizator jest podłączony przed obciążeniem. Na przykład stały poziom sygnału KREN5A, 7812 lub z jego regulacją LM 317T itp. Stabilizatory charakteryzują się wejściowym zakresem roboczym, to znaczy, gdy sygnał wejściowy zmienia się w tym zakresie, wejście zawsze będzie miało stałą wartość napięcia.

Oprócz układów scalonych stosowany jest również stabilizator parametryczny. Jego konstrukcja charakteryzuje się tym, że dioda Zenera o wymaganym napięciu stabilizującym jest połączona równolegle z obciążeniem. Zgodnie z obciążeniem i diodą Zenera rezystancja jest włączona. Wraz ze wzrostem prądu w obwodzie napięcie na diodzie Zenera nie zmieni się ze względu na jego charakterystykę prądowo-napięciową. A całe nadmiarowe napięcie spadnie na rezystancję. Aby zwiększyć współczynnik stabilizacji w obwodzie, dodatkowe włączenie tranzystorów jest stosowane sekwencyjnie i równolegle do diody Zenera.

Regulator napięcia wyjściowego

Jeśli konieczna jest zmiana ustabilizowanego sygnału na wyjściu, stosuje się regulator wartości poziomu sygnału. Jeden z prostych regulatorów napięcia do zasilacza jest zamontowany na specjalnym układzie LM 317.

Układ LM 317 zapewnia regulację sygnału w zakresie od 1, 2 do 37 woltów przy maksymalnym prądzie 1, 5 ampera. Sama zmiana napięcia następuje przez dostosowanie rezystancji rezystora R1. Układ jest wyposażony w zabezpieczenie przeciwzwarciowe.

Należy zauważyć, że w przypadku użycia UPS układ kontrolera PWM, ze względu na zwężenie i rozszerzenie czoła impulsu, zmienia moc przekazywaną do transformatora i pełni rolę regulatora napięcia. Zmiany zachodzą przy użyciu rezystora zmiennego podłączonego do styków sterujących układu.

Kontrola napięcia AC

Zasilacz o stałym poziomie sygnału nie zawsze jest potrzebny, czasem na wyjściu wymagane jest napięcie przemienne. Do płynnej regulacji zmiennego sygnału wyjściowego stosuje się obwód z silnym sterowaniem tyrystorowym.

Taki schemat stosuje się zarówno do obciążeń aktywnych, jak i reaktywnych. Napięcie wejściowe może wynosić od 125 do 220 woltów.

Mostek prostowniczy zawiera tyrystor, który pełni rolę klawisza sterującego. Gdy tylko kondensator C1 zostanie rozładowany przez rezystor R2, tyrystor otwiera się. Wielkość sygnału, przy którym tyrystor otwiera się, jest kontrolowana przez rezystor zmienny R1. Napięcie wyjściowe zmienia się od zera do wartości sygnału wejściowego.

Schematy zasilania

Do niezależnej produkcji zasilaczy wymagana będzie obecność pierwiastków radioelektrycznych, dokładność i schemat połączeń. Uruchom analogowy zasilacz domowy, zwykle nie powoduje trudności. Wykonując regulowany zasilacz impulsowy własnymi rękami, będzie to trudne nawet dla wyszkolonego amatora radia.

Zasilacz liniowy

Najdroższą częścią takiego źródła napięcia będzie transformator. Dla ułatwienia produkcji lepiej poszukać transformatora typu torus. Pozostałe radioelementy nie są rzadkie i zawsze można do nich łatwo dotrzeć. Aby wykonać prosty regulowany zasilacz, potrzebujesz:

  • transformator obniżający;
  • cztery diody prostownicze lub gotowy most diodowy;
  • pojemność elektrolityczna 68–220 mikrofaradów na 400 woltów;
  • Rezystor 200 omów;
  • Rezystor zmienny 6, 8 kΩ;
  • zintegrowany stabilizator LM 317.

Transformator jest wybierany z uzwojeniem wtórnym około 25 woltów. W razie potrzeby wymagana liczba zwojów będzie musiała zostać przewinięta lub podniesiona niezależnie. Należy zauważyć, że przy zastosowaniu mostka diodowego napięcie wyjściowe wzrasta o wartość równą iloczynowi napięcia przemiennego o liczbę 1, 41. Cały obwód jest zmontowany na płytce drukowanej lub na ścianie. Kontrola poziomu sygnału odbywa się poprzez zmianę rezystancji rezystora budowlanego. Taki zasilacz może wytwarzać od 1, 2 do 37 woltów przy prądzie 1, 5 ampera.

Cyfrowy zasilacz

Samo wykonanie takiego zasilacza nie jest łatwe. Aby samodzielnie wykonać prosty blok impulsowy, musisz najpierw wykonać płytkę drukowaną. W tym celu w domu stosuje się metodę prasowania laserowego (LUT). Po przygotowaniu płytki i zakupie komponentów radiowych konieczne będzie prawidłowe lutowanie wszystkiego.

Działanie obwodu polega na wykorzystaniu mikroukładu TL 494. Wbudowany w nim generator zasila na przemian tranzystory VT1, VT2 pracujące w trybie kluczowym, pulsuje z częstotliwością 30 kHz. Tranzystory są podłączone do transformatora sterującego TR1, który steruje VT3, VT4. Kondensatory C3, C4 są filtrem mocy.

Łańcuch R7, C8 tworzy napięcie zasilające mikroukład w pierwszym momencie włączenia, po rozładowaniu C8, energia jest już dostarczana przez trzecie uzwojenie transformatora TR2. Dioda Zenera VD2 i pojemność C6 są zaprojektowane do generowania sygnału, który zapewnia działanie mikroukładu. Napięcie z trzeciego wyjścia transformatora, poprzez diody Schottky'ego i C9, C10, jest doprowadzane do wejścia urządzenia radiowego.

Po zebraniu źródła napięcia, przestudiowaniu jego pracy, w przyszłości nie będzie trudno naprawić zasilacze impulsowe telewizorów. Tak, a ta sama naprawa zasilacza w systemach komputerowych lub ładowarkach będzie łatwa do przeprowadzenia niezależnie.

Przy niezależnej produkcji urządzeń należy zachować ostrożność i pamiętać o bezpieczeństwie elektrycznym podczas pracy z siecią 220 V prądu przemiennego. Z reguły prawidłowo wykonany zasilacz z części serwisowalnych nie wymaga konfiguracji i natychmiast zaczyna działać.

Kategoria:

Budowa i naprawa