Strömförsörjning på zenerdiode och transistor

Den stabiliserade strömförsörjningen som anges nedan är en av de första enheterna som monteras av nybörjarskinkor. Detta är en mycket enkel men mycket användbar enhet. För dess montering behövs inte dyra komponenter, som är ganska enkla att plocka upp för en nybörjare, beroende på kraven på krafttillförseln.
Materialet kommer också att vara användbart för de som vill förstå mer detaljerat syfte och beräkning av de enklaste radiokomponenterna. Speciellt kommer du att lära dig i detalj om sådana komponenter i strömförsörjningen som:

• krafttransformator;
• diodbro;
• utjämningskondensator;
• zener diod;
• motstånd för zenerdiode;
• transistor;
• belastningsmotstånd;
• LED och motstånd för den.

I artikeln beskrivs också i detalj hur du väljer radiokomponenter för din strömförsörjning och vad du ska göra om det inte krävs någon klassificering. Utvecklingen av det tryckta kretskortet kommer att visas tydligt och nyanserna för denna operation kommer att avslöjas. Några ord sägs specifikt om kontroll av radiokomponenter innan lödning, samt om montering av enheten och testning av den.

Typisk stabiliserad strömförsörjningskrets

Det finns många olika scheman med kraftförsörjning med spänningsstabilisering idag. Men en av de enklaste konfigurationerna, som en nybörjare bör börja med, är byggd på endast två viktiga komponenter - en zenerdiod och en kraftfull transistor. Naturligtvis finns det andra detaljer i kretsen, men de är hjälpmedel.
Det är vanligt att demontera kretsar i elektronik i den riktning i vilken ström flyter genom dem. I en strömförsörjning med spänningsstabilisering börjar allt med en transformator (TR1). Den utför flera funktioner samtidigt. För det första sänker transformatorn nätspänningen. För det andra garanterar det kretsens drift. För det tredje driver den enheten som är ansluten till enheten.
Diodbron (BR1) - är utformad för att korrigera reducerad nätspänning. Med andra ord kommer en växelspänning in i den och utgången är redan konstant. Varken själva strömförsörjningen eller enheterna som kommer att ansluta till den fungerar utan en diodbrygga.
En jämnande elektrolytisk kondensator (C1) behövs för att ta bort krusningarna som finns i hushållsnätverket. I praktiken skapar de störningar som påverkar driften av elektriska apparater negativt. Om vi ​​till exempel tar en ljudförstärkare som drivs från en strömförsörjning utan utjämningskondensator, kommer dessa mycket krusningar tydligt att höras i kolumnerna i form av främmande brus. Andra enheter kan orsaka störningar, funktionsfel och andra problem.
Zener diode (D1) är en komponent i strömförsörjningen som stabiliserar spänningsnivån. Faktum är att transformatorn kommer att producera den önskade 12 V (till exempel) endast när eluttaget är exakt 230 V. I praktiken existerar emellertid sådana förhållanden inte. Spänningen kan både sjunka och öka. Samma transformator ger vid utgången. På grund av dess egenskaper jämnar zenerdioden ut lågspänningen oberoende av kraftöverspänningar i nätverket. För att denna komponent ska fungera korrekt krävs ett strömbegränsande motstånd (R1). Om det mer detaljerat nedan.
Transistor (Q1) - behövs för att förstärka strömmen. Faktum är att zenerdioden inte kan passera genom sig själv all ström som förbrukas av enheten. Dessutom kommer den att fungera korrekt endast i ett visst intervall, t.ex. från 5 till 20 mA. För att driva alla enheter räcker det inte med. En kraftfull transistor hanterar detta problem, vars öppning och stängning styrs av en zenerdiod.
Utjämningskondensator (C2) - designad för samma som ovan C1. Typiska stabiliserade kraftförsörjningskretsar inkluderar också ett lastmotstånd (R2). Det behövs så att kretsen förblir i drift när ingenting är anslutet till utgångarna.
Andra komponenter kan finnas i sådana scheman. Detta är en säkring som är placerad framför transformatorn, och en LED-signal som signalerar enheten är påslagen, och ytterligare utjämningskondensatorer, en annan förstärkningstransistor och en strömbrytare. Samtliga komplicerar kretsen, men ökar enhetens funktionalitet.

Beräkning och val av radiokomponenter för den enklaste strömförsörjningen

Transformatorn väljs enligt två huvudkriterier - spänningen för den sekundära lindningen och effekten. Det finns andra parametrar, men inom materialet är de inte särskilt viktiga. Om du behöver en strömförsörjning, säg vid 12 V, måste transformatorn väljas så att den kan tas bort lite mer från dess sekundära lindning. Med makt ändå - vi tar med en liten marginal.
Huvudparametern för diodbron är den maximala ström som den kan passera. Det är värt att fokusera på denna egenskap i första hand. Låt oss titta på några exempel. Enheten kommer att användas för att driva en enhet som förbrukar en ström på 1 A. Detta innebär att diodbron måste tas vid cirka 1,5 A. Anta att du planerar att driva en 12-volt enhet med en effekt på 30 watt. Detta innebär att strömförbrukningen kommer att vara cirka 2,5 A. Följaktligen måste diodbryggan vara minst 3 A. Dess andra egenskaper (maximal spänning etc.) kan försummas i en så enkel krets.
Dessutom är det värt att säga att diodbron inte kan tas redo utan montera den från fyra dioder. I detta fall måste var och en av dem vara betygsatt för strömmen som går igenom kretsen.
För att beräkna utjämningskondensatorns kapacitet används ganska komplexa formler, som i detta fall är värdelösa. Vanligtvis tas en kapacitans på 1000-2200 μF, och detta räcker för en enkel strömförsörjning. Du kan ta en kondensator och mer, men detta kommer att öka kostnaden för produkten avsevärt. En annan viktig parameter är maximal spänning. Enligt den väljs kondensatorn beroende på vilken spänning som finns i kretsen.
Man bör komma ihåg att spänningen i intervallet mellan diodbryggan och zenerdioden efter att släckningskondensatorn är påslagen kommer att vara ungefär 30% högre än vid transformatorns terminaler. Det vill säga, om du tillhandahåller en 12 V strömförsörjning, och transformatorn ger ut med en marginal på 15 V, då i detta avsnitt, på grund av utjämningskondensatorn, kommer den att vara ungefär 19,5 V. Därför bör den utformas för denna spänning (den närmaste standardklassificeringen 25 V).
Den andra utjämningskondensatorn i kretsen (C2) tas vanligtvis med en liten kapacitans - från 100 till 470 mikrofarader. Spänningen i detta avsnitt av kretsen kommer redan att stabiliseras, till exempel till nivån 12 V. Därför bör kondensatorn vara utformad för detta (den närmaste standardvärden är 16 V).
Och vad händer om kondensatorerna för de erforderliga klassificeringarna inte är tillgängliga, och du är ovillig att gå till butiken (eller det är helt enkelt ingen önskan att köpa dem)? I detta fall är det fullt möjligt att använda parallellanslutningen mellan flera kondensatorer med lägre kapacitet. Det bör noteras att den maximala driftspänningen med en sådan anslutning inte kommer att summeras!
Zenerdioden väljs beroende på vilken spänning vi behöver få vid utgången från strömförsörjningen. Om det inte finns någon lämplig klassificering kan flera stycken anslutas i serie. Den stabiliserade spänningen, i detta fall, kommer att läggas till. Ta till exempel situationen när vi behöver få 12 V, och det finns bara två zenerdioder vid 6 V. Genom att ansluta dem i serie får vi önskad spänning. Det är värt att notera att för att få ett genomsnittligt nominellt värde fungerar inte parallellanslutningen av två zenerdioder.
Det är möjligt att välja strömbegränsande motstånd för zenerdioden så exakt som möjligt bara experimentellt. För att göra detta ingår ett motstånd på ungefär 1 kOhm i den redan fungerande kretsen (till exempel på en brödskiva) och en ammeter och ett variabelt motstånd placeras mellan kretsen och zenerdioden. Efter att kretsen har slagits på, är det nödvändigt att rotera handtaget på det variabla motståndet tills den erforderliga nominella stabiliseringsströmmen flyter genom kretssektionen (anges i zenerdioden)
Förstärkningstransistorn väljs enligt två huvudkriterier. För det första måste den för kretsen som beaktas nödvändigtvis vara en n-p-n-struktur. För det andra, i egenskaperna hos den befintliga transistorn, måste du titta på den maximala kollektorströmmen. Den bör vara något större än den maximala ström som den monterade strömförsörjningen kommer att konstrueras för.
Lastmotståndet i typiska scheman tas med ett nominellt värde från 1 kOhm till 10 kOhm. Mindre motstånd bör inte tas, eftersom i fallet när strömförsörjningen inte är laddad kommer för mycket ström att rinna genom detta motstånd och det kommer att brinna.

Design och tillverkning av kretskort

Tänk nu kort på ett bra exempel på utveckling och montering av en gör-det-själv-stabiliserad strömförsörjning. Först av allt är det nödvändigt att hitta alla komponenter som finns i kretsen. Om det inte finns några kondensatorer, motstånd eller zenerdioder med önskad klassificering, lämnar vi situationen på de sätt som beskrivs ovan.
Därefter måste du designa och tillverka ett tryckt kretskort för vår enhet. För nybörjare är det bäst att använda enkel och, viktigast, gratis programvara, till exempel Sprint Layout.
Vi placerar på det virtuella kortet alla komponenter enligt det valda schemat. Vi optimerar deras plats, justerar beroende på vilka specifika detaljer som finns tillgängliga. I detta skede rekommenderas att du dubbelkontrollerar de faktiska dimensionerna på komponenterna och jämför dem med de som läggs till i det utvecklade schemat. Var särskilt uppmärksam på polariteten hos elektrolytkondensatorer, platsen för terminalerna på transistorn, zenerdioden och diodbron.
Om du lägger till en signal-LED till strömförsörjningen kan den inkluderas i kretsen både före zenerdioden och efter (helst). För att välja ett strömbegränsande motstånd för det är det nödvändigt att utföra följande beräkning. Dra ut spänningsfallet på lysdioden från spänningen i kretssektionen och dela resultatet med den nominella strömmen för dess strömförsörjning. Ett exempel. I det område som vi planerar att ansluta signallampan är det stabiliserat 12 V. Spänningsfallet för standard-lysdioder är cirka 3 V, och den nominella matningsströmmen är 20 mA (0,02 A). Vi ser att motståndet för det strömbegränsande motståndet är R = 450 ohm.

Komponentinspektion och nätaggregat

När du har utvecklat brädet i programmet ska du överföra det till glasfiber, etsa, klicka på spåren och ta bort överskottsflödet.
Efter det installerar vi radiokomponenterna. Det är värt att säga här att det inte kommer att vara onödigt att omedelbart dubbelkontrollera deras prestanda, särskilt om de inte är nya. Hur och vad ska jag kontrollera?
Transformatorlindningar kontrolleras med en ohmmeter. Där det finns mer motstånd finns det den primära lindningen. Därefter måste du ansluta det till nätverket och se till att det ger den reducerade spänningen. Var extremt försiktig när du mäter den. Observera också att utgångsspänningen är variabel, därför aktiveras motsvarande läge på voltmetern.
Motstånd kontrolleras med en ohmmeter. Zenerdioden ska "ringa" bara i en riktning. Vi kontrollerar diodbron enligt schemat. De inbyggda dioderna måste leda ström i en enda riktning. För att kontrollera kondensatorerna behöver du en speciell enhet för att mäta elektrisk kapacitet. I transistorn i en n-p-n-struktur måste ström flyta från basen till emittern och till kollektorn. I andra riktningar bör den inte flyta.
Det är bäst att börja montera med små delar - motstånd, en zenerdiod, en LED. Sedan lödas kondensatorerna, diodbron.
Var särskilt uppmärksam på installationsprocessen för en kraftfull transistor. Om du blandar hans slutsatser fungerar inte schemat. Dessutom kommer denna komponent att värmas ganska kraftigt under belastning, eftersom den måste installeras på en kylare.
Den sista som installerades är den största delen - transformatorn. Vidare, till slutsatserna från dess primära lindning, är en nätverkskontakt med en tråd lödd. Vid utgången från strömförsörjningen finns också ledningar.
Det återstår bara att noggrant dubbelkontrollera korrekt installation av alla komponenter, tvätta av flödesresterna och slå på strömförsörjningen. Om allt görs på rätt sätt lyser lysdioden och vid utgången visar multimetern önskad spänning.