امدادات الطاقة على زينر ديود والترانزستور

مزود الطاقة المستقر الموضح أدناه هو أحد الأجهزة الأولى التي يتم تجميعها عن طريق المبتدئين. هذا جهاز بسيط جدًا ولكنه مفيد جدًا. لتجميعها ، ليست هناك حاجة إلى مكونات باهظة الثمن ، والتي يسهل التقاطها للمبتدئين ، اعتمادًا على الخصائص المطلوبة لمصدر الطاقة.
ستكون المادة مفيدة أيضًا لأولئك الذين يرغبون في فهم الغرض والحساب من أبسط المكونات الراديوية بمزيد من التفصيل. على وجه الخصوص ، سوف تتعلم بالتفصيل حول هذه المكونات من امدادات الطاقة مثل:

• محول الطاقة ؛
• جسر الصمام الثنائي
• تجانس مكثف.
• ديود زينر
• المقاوم لزينر ديود.
• الترانزستور.
• تحميل المقاوم.
• الصمام والمقاوم لذلك.

في المقالة أيضًا موصوفة بالتفصيل كيفية اختيار مكونات الراديو لمزود الطاقة لديك وماذا تفعل إذا لم يكن هناك تصنيف مطلوب. سيتم عرض تطوير لوحة الدوائر المطبوعة بوضوح وسيتم الكشف عن الفروق الدقيقة في هذه العملية. يقال بضع كلمات على وجه التحديد حول فحص مكونات الراديو قبل اللحام ، وكذلك حول تجميع الجهاز واختباره.

استقر نموذجي دائرة امدادات الطاقة

هناك الكثير من مخططات إمدادات الطاقة المختلفة مع تثبيت الجهد اليوم. ولكن واحدة من أبسط التكوينات ، والتي يجب أن يبدأ المبتدئين بها ، مبنية على مكونين رئيسيين فقط - الصمام الثنائي زينر والترانزستور القوي. بطبيعة الحال ، هناك تفاصيل أخرى في الدائرة ، لكنها مساعدة.
من المعتاد تفكيك الدوائر الإلكترونية في الاتجاه الذي يتدفق فيه التيار من خلالها. في مزود الطاقة مع تثبيت الجهد ، كل شيء يبدأ مع محول (TR1). ينفذ عدة وظائف في وقت واحد. أولاً ، يخفض المحول جهد التيار الكهربائي. ثانيا ، إنه يضمن تشغيل الدائرة. ثالثًا ، يقوم بتشغيل الجهاز المتصل بالوحدة.
جسر الصمام الثنائي (BR1) - مصمم لتصحيح الجهد الكهربائي المنخفض. بمعنى آخر ، يدخل التيار الكهربائي المتردد ، والإخراج ثابت بالفعل. لن تعمل وحدة التزويد بالطاقة نفسها ولا الأجهزة التي ستتصل بها بدون جسر الصمام الثنائي.
هناك حاجة إلى مكثف تجانس كهربائيا (C1) من أجل إزالة التموجات الموجودة في الشبكة المنزلية. في الممارسة العملية ، فإنها تخلق تداخلاً يؤثر سلبًا على تشغيل الأجهزة الكهربائية. على سبيل المثال ، إذا أخذنا مضخم صوت مدعومًا من مصدر طاقة بدون مكثف تجانس ، فستكون هذه الموجات شديدة الوضوح مسموعة بوضوح في الأعمدة في صورة ضوضاء خارجية. قد تتسبب الأجهزة الأخرى في حدوث تداخل أو خلل أو مشكلات أخرى.
يعتبر Zener diode (D1) أحد مكونات وحدة تزويد الطاقة التي تعمل على استقرار مستوى الجهد. الحقيقة هي أن المحول سوف ينتج 12 فولت المطلوب (على سبيل المثال) فقط عندما يكون مأخذ الطاقة 230 فولت بالضبط. ومع ذلك ، في الممارسة العملية ، لا توجد مثل هذه الظروف. يمكن أن الجهد على حد سواء تبلد وزيادة. سوف تعطي نفس المحول في الإخراج. نظرًا لخصائصها ، فإن الصمام الثنائي zener يساوي الجهد المنخفض بغض النظر عن الزيادات في الشبكة. لكي يعمل هذا المكون بشكل صحيح ، يلزم وجود مقاوم مقاوم حالي (R1). حول هذا الموضوع بمزيد من التفاصيل أدناه.
الترانزستور (Q1) - اللازمة لتضخيم التيار. والحقيقة هي أن الصمام الثنائي zener غير قادر على المرور من خلال نفسه كل الحالية التي يستهلكها الجهاز. علاوة على ذلك ، سوف يعمل بشكل صحيح فقط في نطاق معين ، على سبيل المثال ، من 5 إلى 20 مللي أمبير. لتشغيل أي أجهزة ، هذا بصراحة لا يكفي. يتأقلم ترانزستور قوي مع هذه المشكلة ، يتم التحكم في فتحها وإغلاقها بواسطة صمام ثنائي زينر.
تجانس مكثف (C2) - مصممة لنفس C1 أعلاه. تشمل دوائر تزويد الطاقة المستقرة النموذجية أيضًا مقاومًا للحمل (R2). هناك حاجة حتى تظل الدائرة تعمل عند عدم توصيل أي شيء بأطراف الإخراج.
قد توجد مكونات أخرى في مثل هذه المخططات. هذا هو الصمامات التي يتم وضعها أمام المحول ، وإشارة الصمام وحدة قيد التشغيل ، ومكثفات تجانس إضافية ، الترانزستور التضخيم آخر ، ومحول. كلهم يعقد الدائرة ، ومع ذلك ، تزيد من وظائف الجهاز.

حساب واختيار المكونات اللاسلكية لأبسط مصدر طاقة

يتم اختيار المحول وفقًا لمعيارين رئيسيين - الجهد لللف الثانوي والطاقة. هناك معايير أخرى ، ولكن ضمن المواد ليست مهمة بشكل خاص. إذا كنت بحاجة إلى مصدر طاقة ، على سبيل المثال ، عند 12 فولت ، فيجب اختيار المحول حتى يمكن إزالته أكثر قليلاً من ملفه الثانوي. مع القوة كل نفس - نأخذ بهامش صغير.
المعلمة الرئيسية للجسر ديود هو الحد الأقصى الحالي الذي يمكن أن يمر. يجدر التركيز على هذه الخاصية في المقام الأول. لنلقي نظرة على بعض الأمثلة. سيتم استخدام الوحدة لتشغيل جهاز يستهلك تيارًا يبلغ 1 أ. وهذا يعني أن جسر الصمام الثنائي يحتاج إلى أن يستغرق حوالي 1.5 أ. افترض أنك تخطط لتشغيل جهاز بجهد 12 فولت بقوة 30 وات. هذا يعني أن الاستهلاك الحالي سيكون حوالي 2.5 أ. وفقًا لذلك ، يجب أن يكون جسر الصمام الثنائي على الأقل 3 أ. يمكن إهمال خصائصه الأخرى (أقصى جهد ، إلخ) في هذه الدائرة البسيطة.
بالإضافة إلى ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن الجسر الصمام الثنائي لا يمكن أن تكون جاهزة ، ولكن تجميعها من أربعة الثنائيات. في هذه الحالة ، يجب تصنيف كل منهما للتيار الذي يمر عبر الدائرة.
لحساب قدرة مكثف التنعيم ، يتم استخدام صيغ معقدة إلى حد ما ، والتي في هذه الحالة لا فائدة منها. عادة ، يتم أخذ سعة تتراوح بين 1000-2200 μF ، وسيكون هذا كافيًا لمصدر طاقة بسيط. يمكنك أن تأخذ مكثفًا وأكثر ، ولكن هذا سيزيد بشكل كبير من تكلفة المنتج. معلمة أخرى مهمة هي الحد الأقصى للجهد. وفقا لذلك ، يتم اختيار مكثف اعتمادا على ما سوف تكون موجودة في الدائرة.
يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه في الفترة الفاصلة بين جسر الصمام الثنائي والصمام الثنائي زينر بعد تشغيل مكثف التنعيم ، فإن الجهد سيكون أعلى بنسبة 30 ٪ تقريبًا عند أطراف المحول. أي إذا قمت بإمداد مزود طاقة بقوة 12 فولت ، وتمنح المحول بهامش 15 فولت ، فعندئذ في هذا القسم ، نظرًا لأن مكثف التنعيم ، سيكون حوالي 19.5 فولت. وبناءً على ذلك ، ينبغي تصميمه لهذا الجهد (أقرب تصنيف قياسي 25 فولت).
عادةً ما يتم أخذ مكثف التنعيم الثاني في الدائرة (C2) بسعة صغيرة - من 100 إلى 470 ميكروفاراد. سيتم تثبيت الجهد في هذا القسم من الدائرة بالفعل ، على سبيل المثال ، إلى مستوى 12 فولت. وبناءً على ذلك ، ينبغي تصميم المكثف لهذا (أقرب تصنيف قياسي هو 16 فولت).
وماذا إذا لم تكن المكثفات من التصنيفات المطلوبة متوفرة ، وكنت مترددًا في الذهاب إلى المتجر (أو لا يوجد حظر على شرائها)؟ في هذه الحالة ، من الممكن تمامًا استخدام الاتصال الموازي لعدة المكثفات ذات السعة المنخفضة. تجدر الإشارة إلى أن الحد الأقصى لجهد التشغيل مع مثل هذا الاتصال لن يتم تلخيصه!
يتم اختيار الصمام الثنائي زينر اعتمادا على ما الجهد الذي نحتاجه للحصول على إخراج التيار الكهربائي. إذا لم يكن هناك تقييم مناسب ، فيمكن توصيل عدة قطع في سلسلة. الجهد المستقر ، في هذه الحالة ، سيتم إضافته. على سبيل المثال ، خذ الموقف عندما نحتاج إلى الحصول على 12 فولت ، وهناك نوعان فقط من ثنائيات zener في 6. V. من خلال ربطها في سلسلة ، نحصل على الجهد المطلوب. تجدر الإشارة إلى أنه للحصول على قيمة اسمية متوسطة ، لن يعمل الاتصال المتوازي لاثنين من ثنائيات zener.
من الممكن تحديد المقاوم الحد الحالي للديود زينر بأكبر قدر ممكن من التجربة فقط. للقيام بذلك ، يتم تضمين المقاوم ما يقرب من 1 كيلو أوم في دائرة العمل بالفعل (على سبيل المثال ، على اللوح) ، ويتم وضع مقياس التيار الكهربائي ومقاوم متغير بين الدائرة وديود زينر. بعد تشغيل الدائرة ، من الضروري تدوير مقبض المقاوم المتغير حتى يتدفق تيار التثبيت المقدر المطلوب من خلال قسم الدائرة (المشار إليه في خصائص الصمام الثنائي زينر).
يتم اختيار الترانزستور التضخيم وفقا لمعيارين رئيسيين. أولاً ، بالنسبة للدائرة قيد النظر ، يجب أن تكون بالضرورة بنية n-p-n. ثانيا ، في خصائص الترانزستور الحالي ، تحتاج إلى إلقاء نظرة على أقصى جامع الحالي. يجب أن يكون أكبر قليلاً من الحد الأقصى الحالي الذي سيتم تصميم وحدة التزويد بالطاقة به.
يتم أخذ مقاوم الحمل في المخططات النموذجية بقيمة اسمية من 1 كيلو أوم إلى 10 كيلو أوم. لا ينبغي أن تؤخذ مقاومة أقل ، لأنه في حالة عدم تحميل وحدة التزويد بالطاقة ، سيتدفق الكثير من التيار عبر هذا المقاوم وسيحترق.

تصميم وتصنيع لوحات الدوائر المطبوعة

الآن ، ضع في اعتبارك مثالًا جيدًا على تطوير وتجميع وحدة تزويد الطاقة المستقرة التي تعمل بنفسك. بادئ ذي بدء ، من الضروري العثور على جميع المكونات الموجودة في الدائرة. إذا لم يكن هناك مكثفات أو مقاومات أو ثنائيات زينر من التصنيفات المطلوبة ، فإننا نخرج من الموقف بالطرق الموضحة أعلاه.
بعد ذلك ، ستحتاج إلى تصميم وتصنيع لوحة دوائر مطبوعة لجهازنا. للمبتدئين ، من الأفضل استخدام برنامج بسيط ، والأهم من ذلك ، برنامج مجاني ، على سبيل المثال ، Sprint Layout.
نضع جميع المكونات على اللوحة الافتراضية وفقًا للمخطط المحدد. نحن نحسن موقعهم ، ونعدل حسب التفاصيل المحددة المتاحة. في هذه المرحلة ، يوصى بالتحقق من الأبعاد الحقيقية للمكونات ومقارنتها بالأبعاد المضافة إلى المخطط المطور. إيلاء اهتمام خاص إلى قطبية المكثفات كهربائيا ، وموقع محطات الترانزستور ، الصمام الثنائي زينر وجسر الصمام الثنائي.
إذا ذهبت لإضافة إشارة الصمام إلى مزود الطاقة ، ثم يمكن تضمينها في الدائرة قبل ديود زينر وبعد (يفضل). من أجل اختيار المقاوم الحد الحالي لذلك ، فمن الضروري إجراء الحساب التالي. طرح انخفاض الجهد على الصمام من الجهد من قسم الدائرة وتقسيم النتيجة على التيار المقنن لامدادات الطاقة لها. مثال في المنطقة التي نخطط فيها لتوصيل إشارة الصمام ، يوجد 12 فولت ثابتًا. يبلغ انخفاض الجهد للمصابيح LED القياسية حوالي 3 فولت ، ويبلغ تيار العرض الاسمي 20 مللي أمبير (0.02 A). وصلنا إلى أن مقاومة المقاوم الحد الحالي هو R = 450 أوم.

فحص المكونات وجمعية امدادات الطاقة

بعد تطوير اللوحة في البرنامج ، قم بنقلها إلى الألياف الزجاجية وحفرها وإزالة المسارات وإزالة التدفق الزائد.
بعد ذلك ، نقوم بتثبيت مكونات الراديو. تجدر الإشارة هنا إلى أنه لن يكون من الضروري القيام على الفور بالتحقق من أدائها ، خاصة إذا لم تكن جديدة. كيف وماذا للتحقق؟
يتم فحص اللفات المحولات باستخدام مقياس أوم. عندما يكون هناك المزيد من المقاومة ، هناك لف أساسي. بعد ذلك ، تحتاج إلى توصيله بالشبكة والتأكد من أنه يوفر الجهد المنخفض المطلوب. عند قياسه ، كن حذرا للغاية. لاحظ أيضًا أن جهد الخرج متغير ، وبالتالي يتم تنشيط الوضع المقابل على الفولتميتر.
يتم فحص المقاومات باستخدام مقياس أوم. يجب أن "الصمام الثنائي" زينر "عصابة" في اتجاه واحد فقط. نتحقق من جسر الصمام الثنائي وفقا للمخطط. يجب أن تجري الثنائيات المدمجة فيه التيار في اتجاه واحد فقط. للتحقق من المكثفات ، ستحتاج إلى جهاز خاص لقياس السعة الكهربائية. في الترانزستور لهيكل n-p-n ، يجب أن يتدفق التيار من القاعدة إلى باعث وإلى المجمع. في اتجاهات أخرى ، لا ينبغي أن تتدفق.
من الأفضل أن تبدأ التجميع بأجزاء صغيرة - مقاومات ، صمام ثنائي زينر ، LED. ثم يتم لحام المكثفات ، جسر الصمام الثنائي.
إيلاء اهتمام خاص لعملية تثبيت الترانزستور قوية. إذا قمت بخلط استنتاجاته ، فلن يعمل المخطط. بالإضافة إلى ذلك ، سيتم تسخين هذا المكون بقوة تحت الحمل ، لأنه يجب تثبيته على المبرد.
الجزء الأخير الذي سيتم تثبيته هو الجزء الأكبر - المحول. علاوة على ذلك ، وفقًا لنتائج استنتاجها الأساسي ، فإن قابس الشبكة بسلك ملحوم. عند إخراج مصدر الطاقة ، يتم توفير الأسلاك أيضًا.
يبقى فقط للتحقق من التثبيت الصحيح لجميع المكونات تمامًا ، وغسل بقايا التدفق وتشغيل مصدر الطاقة. إذا تم كل شيء بشكل صحيح ، فسيضيء مؤشر LED ، وعند الإخراج سيظهر المتر المتعدد الجهد المطلوب.

شاهد الفيديو: Voltage regulator tutorial & USB gadget charger circuit (شهر نوفمبر 2024).