Zener diyot ve transistöre güç kaynağı

Aşağıda ele alınan stabilize güç kaynağı, acemi jambonlar tarafından birleştirilen ilk cihazlardan biridir. Bu çok basit ama çok kullanışlı bir cihazdır. Montajı için, güç kaynağının gerekli özelliklerine bağlı olarak, yeni başlayanlar için alınması oldukça kolay olan pahalı bileşenlere ihtiyaç yoktur.
Materyal, en basit radyo bileşenlerinin amacını ve hesaplamasını daha ayrıntılı olarak anlamak isteyenler için de faydalı olacaktır. Özellikle, güç kaynağının bu gibi bileşenleri hakkında ayrıntılı olarak öğreneceksiniz:

• güç trafosu;
• diyot köprüsü;
• düzleştirici kapasitör;
• zener diyot;
• zener diyot için direnç;
• transistör;
• yük direnci;
• Bunun için LED ve direnç.

Ayrıca makalede, güç kaynağınız için radyo bileşenlerinin nasıl seçileceği ve gerekli bir derece yoksa ne yapılması gerektiği ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Baskılı devre kartının gelişimi açıkça gösterilecek ve bu işlemin farklılıkları ortaya çıkacak. Birkaç kelime özellikle lehimlemeden önce radyo bileşenlerinin kontrol edilmesi ve ayrıca cihazın montajı ve test edilmesi hakkında söylenir.

Tipik stabilize güç kaynağı devresi

Bugün voltaj dengelemeli birçok güç kaynağı şeması var. Ancak bir aceminin başlaması gereken en basit konfigürasyonlardan biri sadece iki ana bileşen üzerine kuruludur - zener diyotu ve güçlü bir transistör. Doğal olarak, devrede başka detaylar var, ancak bunlar yardımcı.
Elektronikteki devrelerin akımın içinden geçtiği yönde sökülmesi gelenekseldir. Voltaj dengelemeli bir güç kaynağında her şey bir transformatörle (TR1) başlar. Aynı anda birkaç işlev gerçekleştirir. İlk olarak, transformatör ana voltajı düşürür. İkincisi, devrenin çalışmasını sağlar. Üçüncüsü, birime bağlı cihaza güç verir.
Diyot köprüsü (BR1) - azaltılmış şebeke voltajını düzeltmek için tasarlanmıştır. Başka bir deyişle, alternatif bir voltaj girer ve çıkış zaten sabittir. Ne güç kaynağının kendisi ne de ona bağlanacak cihazlar diyot köprüsü olmadan çalışamaz.
Ev ağında bulunan dalgalanmaları gidermek için düzleştirici bir elektrolitik kapasitöre (C1) ihtiyaç vardır. Uygulamada, elektrikli cihazların çalışmasını olumsuz etkileyen girişimler yaratırlar. Örneğin, pürüzsüzleştirici kapasitörsüz bir güç kaynağından güç alan bir ses yükselticisini alırsak, bu çok büyük dalgalanmalar sütunlarda yabancı gürültü şeklinde açıkça duyulur. Diğer cihazlar parazite, arızaya ve diğer sorunlara neden olabilir.
Zener diyot (D1), voltaj seviyesini sabitleyen güç kaynağının bir bileşenidir. Gerçek şu ki, transformatör istenen 12 V (örneğin) sadece elektrik prizi tam olarak 230 V olduğunda üretecektir. Ancak uygulamada bu koşullar mevcut değildir. Voltaj hem sarkabilir hem de artabilir. Aynı trafo çıkışta verecektir. Özellikleri nedeniyle, zener diyodu, ağdaki dalgalanmalara bakılmaksızın düşük voltajı dengeler. Bu bileşenin doğru çalışması için bir akım sınırlama direnci (R1) gereklidir. Bu konuda aşağıda daha ayrıntılı olarak.
Transistör (Q1) - akımı yükseltmek için gerekli. Gerçek şu ki, zener diyodu, cihazın tükettiği tüm akımı kendiliğinden geçemiyor. Ayrıca, yalnızca belirli bir aralıkta, örneğin 5 ila 20 mA arasında düzgün çalışacaktır. Herhangi bir cihazı çalıştırmak için, bu açıkçası yeterli değil. Güçlü bir transistör, açılması ve kapanması bir zener diyodu tarafından kontrol edilen bu problemle baş edebilir.
Düzgünleştirme Kapasitör (C2) - yukarıdaki C1 ile aynı şekilde tasarlanmıştır. Tipik stabilize güç kaynağı devreleri ayrıca bir yük direnci de içerir (R2). Çıkış terminallerine hiçbir şey bağlı olmadığında devrenin çalışmaya devam etmesi için gereklidir.
Bu gibi şemalarda başka bileşenler de mevcut olabilir. Bu, transformatörün önüne yerleştirilen bir sigortadır ve üniteye sinyal veren bir LED açılır ve ilave yumuşatma kapasitörleri ve bir başka yükseltici transistör ve bir anahtar bulunur. Hepsi de devreyi zorlaştırıyor, ancak cihazın işlevselliğini arttırıyor.

En basit güç kaynağı için radyo bileşenlerinin hesaplanması ve seçimi

Transformatör iki ana kritere göre seçilir - ikincil sargının voltajı ve güç. Başka parametreler de var, ancak materyal içinde özellikle önemli değiller. Bir güç kaynağına ihtiyacınız varsa, örneğin, 12 V'ta, transformatör, sekonder sargısından biraz daha fazla çıkarılabilecek şekilde seçilmelidir. Aynı güçle - küçük bir farkla alıyoruz.
Diyot köprüsünün ana parametresi, geçebileceği maksimum akımdır. Her şeyden önce bu özelliğe odaklanmaya değer. Bazı örneklere bakalım. Ünite, 1 A akım tüketen bir cihaza güç sağlamak için kullanılacaktır. Bu, diyot köprüsünün yaklaşık 1,5 A'da alınması gerektiği anlamına gelir. 12 voltluk bir cihaza 30 watt güç vermeyi planladığınızı varsayalım. Bu, akım tüketiminin yaklaşık 2,5 A olacağı anlamına gelir. Buna göre, diyot köprüsünün en az 3 A olması gerekir. Diğer özellikleri (maksimum voltaj vb.) Bu kadar basit bir devrede ihmal edilebilir.
Ek olarak, diyot köprüsünün hazır alınamayacağını, ancak dört diyottan birleştirilebileceğini söylemeye değer. Bu durumda, her biri devreden geçen akım için derecelendirilmelidir.
Düzeltme kapasitörünün kapasitesini hesaplamak için, bu durumda işe yaramaz olan karmaşık formüller kullanılır. Tipik olarak, 1000-2200 μF'lik bir kapasitans alınır ve bu basit bir güç kaynağı için yeterli olacaktır. Bir kapasitör ve daha fazlasını alabilir, ancak bu, ürünün maliyetini önemli ölçüde artıracaktır. Bir diğer önemli parametre ise maksimum voltajdır. Buna göre, kapasitör devrede hangi voltajın bulunacağına bağlı olarak seçilir.
Pürüzsüzleştirme kapasitörünü açtıktan sonra diyot köprüsü ve zener diyot arasındaki aralıkta voltajın transformatörün terminallerinden yaklaşık% 30 daha yüksek olacağı unutulmamalıdır. Diğer bir deyişle, 12 V'luk bir güç kaynağı yaparsanız ve transformatör 15 V'luk bir marjla verir, o zaman bu bölümde pürüzsüzleştirme kapasitöründen dolayı yaklaşık 19.5 V olacaktır. Buna göre, bu voltaj için tasarlanmalıdır (en yakın standart derece 25 V).
Devredeki ikinci yumuşatma kapasitörü (C2) genellikle küçük bir kapasitans ile alınır - 100 ila 470 mikrofarad. Devrenin bu bölümündeki voltaj, örneğin, 12 V seviyesine zaten dengelenmiş olacaktır. Buna göre, kapasitör bunun için tasarlanmalıdır (en yakın standart değer 16 V'dir).
Ve eğer gerekli derecelendirmelerin kapasitörleri mevcut değilse ve mağazaya gitmekte isteksizseniz (veya onları satın almak için hiçbir arzunuz yoksa)? Bu durumda, düşük kapasiteye sahip birkaç kapasitörün paralel bağlantısını kullanmak oldukça mümkündür. Böyle bir bağlantı ile maksimum çalışma voltajının toplanmayacağına dikkat edilmelidir!
Zener diyodu, güç kaynağının çıkışında hangi gerilime ihtiyacımız olduğuna bağlı olarak seçilir. Uygun bir derecelendirme yoksa, birkaç parça seri olarak bağlanabilir. Bu durumda stabilize edilmiş voltaj eklenecektir. Örneğin, 12 V almamız gerektiğinde durumu alın ve 6 V'da sadece iki adet zener diyodu var. Bunları seri olarak bağlayarak istenen gerilimi elde ederiz. Ortalama bir nominal değer elde etmek için, iki zener diyodunun paralel bağlantısının işe yaramayacağına dikkat çekmek önemlidir.
Zener diyodu için akım sınırlayıcı rezistörü mümkün olduğunca doğru bir şekilde deneysel olarak seçmek mümkündür. Bunu yapmak için, yaklaşık 1 kOhm'luk bir direnç, halihazırdaki çalışma devresine (örneğin, bir breadboard'a) dahil edilmiştir ve devre ile zener diyotu arasına bir ampermetre ve değişken bir direnç yerleştirilmiştir. Devreyi açtıktan sonra, değişken rezistörün tutamacını, gerekli nominal stabilizasyon akımı devre bölümünden (zener diyodunun özelliklerinde belirtilen) akana kadar döndürmek gerekir.
Yükseltici transistör iki ana kritere göre seçilir. İlk olarak, söz konusu devre için mutlaka bir n-p-n yapısı olması gerekir. İkincisi, mevcut transistörün özelliklerinde, maksimum kollektör akımına bakmanız gerekir. Monte edilmiş güç kaynağının tasarlanacağı maksimum akımdan biraz daha büyük olmalıdır.
Tipik şemalardaki yük direnci, 1 kOhm ila 10 kOhm nominal değerde alınır. Daha az direnç alınmamalıdır, çünkü güç kaynağının yüklenmediği durumda bu dirençten çok fazla akım akacak ve yanacaktır.

Baskılı devre kartlarının tasarımı ve imalatı

Şimdi kısaca kendin yap dengelenmiş bir güç kaynağının geliştirilmesi ve montajına iyi bir örnek düşünün. Her şeyden önce, devrede bulunan tüm bileşenleri bulmak gerekir. Gerekli kapasitelerde kapasitör, direnç veya zener diyotu yoksa, durumdan yukarıda açıklanan şekilde çıktık.
Daha sonra, cihazımız için bir baskılı devre kartı tasarlamanız ve üretmeniz gerekecektir. Yeni başlayanlar için örneğin Sprint Layout gibi basit ve en önemlisi ücretsiz yazılım kullanmak en iyisidir.
Sanal tahtaya tüm bileşenleri seçilen şemaya göre yerleştiririz. Konumlarını optimize ediyoruz, hangi detayların mevcut olduğuna bağlı olarak ayarlıyoruz. Bu aşamada, bileşenlerin gerçek boyutlarını iki kez kontrol etmeniz ve bunları gelişmiş şemaya eklenenlerle karşılaştırmanız önerilir. Elektrolitik kapasitörlerin polaritesine, transistörün terminallerinin bulunduğu yere, zener diyotuna ve diyot köprüsüne özellikle dikkat edin.
Güç kaynağına bir sinyal LED'i eklemeye giderseniz, hem zener diyodundan önce hem de sonradan (tercihen) devreye dahil edilebilir. Bunun için akım sınırlayıcı bir direnç seçmek için aşağıdaki hesaplamayı yapmak gerekir. LED üzerindeki voltaj düşüşünü devre bölümünün voltajından çıkarın ve sonucu güç kaynağının nominal akımına bölün. Bir örnek. Sinyal LED'ini bağlamayı planladığımız alanda, 12 V stabilize edilmiştir. Standart LED'ler için voltaj düşüşü yaklaşık 3 V ve nominal besleme akımı 20 mA'dır (0,02 A). Akım sınırlama direncinin direncinin R = 450 Ohm olduğunu anlıyoruz.

Bileşen Muayene ve Güç Kaynağı Montajı

Tahtayı programda geliştirdikten sonra, fiberglasa aktarın, dağlayın, izleri yerleştirin ve fazla akıyı giderin.
Ondan sonra, radyo bileşenlerini kurarız. Burada, özellikle yeni değillerse, performanslarını hemen iki kez kontrol etmenin gereksiz olmayacağının söylemeye değer. Nasıl ve ne kontrol edilir?
Transformatör sargıları bir ohmmetre ile kontrol edilir. Daha fazla direnç olduğunda, birincil sargı vardır. Daha sonra, onu ağa bağlamanız ve gerekli voltajı düşürdüğünden emin olmanız gerekir. Ölçerken çok dikkatli olun. Ayrıca çıkış voltajının değişken olduğunu, dolayısıyla voltmetrede ilgili modun aktif olduğunu unutmayın.
Dirençler bir ohmmetre ile kontrol edilir. Zener diyotu yalnızca bir yönde "çalmalıdır". Diyot köprüsünü şemaya göre kontrol ediyoruz. İçinde bulunan diyotlar akımı yalnızca bir yönde iletmelidir. Kapasitörleri kontrol etmek için, elektrik kapasitansını ölçmek için özel bir cihaza ihtiyacınız olacaktır. Bir n-p-n yapısının transistöründe, akım tabandan yayıcıya ve toplayıcıya akmalıdır. Diğer yönlerde, akmaması gerekir.
Rezistanslar, zener diyot, LED gibi küçük parçalarla montaja başlamak en iyisidir. Sonra kapasitörler lehimlenir, diyot köprüsü.
Güçlü bir transistörün kurulum işlemine özellikle dikkat edin. Sonuçlarını karıştırırsanız, program işe yaramayacaktır. Ek olarak, bu bileşen bir radyatöre monte edilmesi gerektiği için yük altında oldukça güçlü bir şekilde ısıtılacaktır.
En son kurulacak olan en büyük bölüm - trafo. Ayrıca, birincil sargısının sonuçlarına göre, telli bir ağ fişi lehimlenmiştir. Güç kaynağının çıkışında teller de sağlanır.
Tüm bileşenlerin doğru kurulumunu iyice kontrol etmek, akı artıklarını yıkamak ve güç kaynağını açmak için sadece kalır. Her şey doğru yapılırsa LED yanar ve çıkışta multimetre istenen voltajı gösterir.