Aşağıda tartışılan stabilize güç kaynağı, acemi radyo amatörleri tarafından monte edilen ilk cihazlardan biridir. Bu çok basit ama çok kullanışlı bir cihazdır. Montajı, yeni başlayanların güç kaynağının gerekli özelliklerine bağlı olarak seçmesi oldukça kolay olan pahalı bileşenler gerektirmez.
Materyal aynı zamanda basit radyo bileşenlerinin amacını ve hesaplanmasını daha ayrıntılı olarak anlamak isteyenler için de faydalı olacaktır. Aşağıdakiler dahil, güç kaynağının bu tür bileşenleri hakkında ayrıntılı bilgi edineceksiniz:
- güç transformatörü;
- diyot köprüsü;
- yumuşatma kapasitörü;
- Zener diyot;
- zener diyotu için direnç;
- transistör;
- yük direnci;
- Işık yayan diyot ve bunun için bir direnç.
Makale ayrıca güç kaynağınız için radyo bileşenlerini nasıl seçeceğinizi ve gerekli derecelendirmeye sahip değilseniz ne yapmanız gerektiğini ayrıntılı olarak açıklamaktadır. Baskılı devre kartının gelişimi açıkça gösterilecek ve bu işlemin nüansları ortaya çıkarılacaktır. Özellikle lehimlemeden önce radyo bileşenlerinin kontrol edilmesi, ayrıca cihazın montajı ve test edilmesi hakkında birkaç söz söylendi.
Stabilize edilmiş bir güç kaynağının tipik devresi
Günümüzde voltaj stabilizasyonuna sahip birçok farklı güç kaynağı devresi bulunmaktadır. Ancak yeni başlayan birinin başlaması gereken en basit konfigürasyonlardan biri, yalnızca iki temel bileşen üzerine kuruludur: bir zener diyot ve güçlü bir transistör. Elbette şemada başka detaylar da var ama bunlar yardımcı.
Radyo elektroniğindeki devreler genellikle akımın içinden aktığı yönde sökülür. Voltaj ayarlı bir güç kaynağında her şey transformatör (TR1) ile başlar. Aynı anda birkaç işlevi yerine getirir. Transformatör öncelikle şebeke gerilimini düşürür. İkinci olarak devrenin çalışmasını sağlar. Üçüncüsü, üniteye bağlı cihaza güç sağlar.
Diyot köprüsü (BR1) – düşük şebeke voltajını düzeltmek için tasarlanmıştır. Başka bir deyişle, alternatif bir voltaj girer ve çıkış sabittir. Diyot köprüsü olmadan ne güç kaynağının kendisi ne de ona bağlanacak cihazlar çalışmaz.
Ev ağında mevcut dalgalanmaları gidermek için yumuşatıcı bir elektrolitik kapasitöre (C1) ihtiyaç vardır. Uygulamada elektrikli cihazların çalışmasını olumsuz yönde etkileyen parazitler yaratırlar. Örneğin, yumuşatma kapasitörü olmayan bir güç kaynağından beslenen bir ses amplifikatörü alırsak, bu aynı titreşimler hoparlörlerde yabancı gürültü şeklinde açıkça duyulacaktır. Diğer cihazlarda parazit, hatalı çalışmaya, arızalara ve diğer sorunlara yol açabilir.
Zener diyot (D1), güç kaynağının voltaj seviyesini stabilize eden bir bileşenidir.Gerçek şu ki, transformatör istenen 12 V'u (örneğin) ancak prizde tam olarak 230 V olduğunda üretecektir, ancak pratikte bu tür koşullar mevcut değildir. Gerilim düşebilir veya yükselebilir. Transformatör çıkışta da aynısını üretecektir. Zener diyot, özellikleri sayesinde şebekedeki dalgalanmalardan bağımsız olarak düşük voltajı eşitler. Bu bileşenin doğru çalışması için bir akım sınırlama direnci (R1) gereklidir. Aşağıda daha ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.
Transistör (Q1) – akımı yükseltmek için gereklidir. Gerçek şu ki, zener diyot, cihaz tarafından tüketilen akımın tamamını kendi içinden geçemez. Üstelik yalnızca belirli bir aralıkta, örneğin 5 ila 20 mA arasında doğru şekilde çalışacaktır. Bu açıkçası herhangi bir cihaza güç sağlamak için yeterli değil. Bu sorun, açılması ve kapanması bir zener diyot tarafından kontrol edilen güçlü bir transistör ile çözülür.
Yumuşatma kapasitörü (C2) - yukarıda açıklanan C1 ile aynı şey için tasarlanmıştır. Stabilize güç kaynaklarının tipik devrelerinde ayrıca bir yük direnci (R2) bulunur. Çıkış terminallerine hiçbir şey bağlı olmadığında devrenin çalışır durumda kalması için gereklidir.
Bu tür devrelerde başka bileşenler de mevcut olabilir. Bu, transformatörün önüne yerleştirilen bir sigortadır ve Işık yayan diyot, ünitenin açık olduğunu gösteren sinyal ve ek yumuşatma kapasitörleri, başka bir yükseltici transistör ve bir anahtar. Hepsi devreyi zorlaştırıyor ancak cihazın işlevselliğini artırıyor.
Basit bir güç kaynağı için radyo bileşenlerinin hesaplanması ve seçimi
Transformatör iki ana kritere göre seçilir - ikincil sargı voltajı ve gücü.Başka parametreler de var, ancak materyal çerçevesinde bunlar özellikle önemli değil. Örneğin 12 V'luk bir güç kaynağına ihtiyacınız varsa, transformatörün sekonder sargısından biraz daha fazlasını çıkarabilecek şekilde seçilmesi gerekir. Güçle her şey aynı - onu küçük bir farkla alıyoruz.
Bir diyot köprüsünün ana parametresi geçebileceği maksimum akımdır. İlk önce bu özelliğe odaklanmaya değer. Örneklere bakalım. Blok, 1 A akım tüketen bir cihaza güç sağlamak için kullanılacaktır. Bu, diyot köprüsünün yaklaşık 1,5 A'da alınması gerektiği anlamına gelir. Diyelim ki 12 voltluk bir cihazı 30 W güçle çalıştırmayı planlıyorsunuz. Bu, akım tüketiminin yaklaşık 2,5 A olacağı anlamına gelir. Buna göre diyot köprüsünün en az 3 A olması gerekir. Bu kadar basit bir devre çerçevesinde diğer özellikleri (maksimum voltaj vb.) ihmal edilebilir.
Ek olarak, hazır bir diyot köprüsü almanıza gerek olmadığını, onu dört diyottan birleştirmeniz gerektiğini söylemeye değer. Bu durumda her birinin devreden geçen akıma göre tasarlanması gerekir.
Düzeltme kapasitörünün kapasitesini hesaplamak için oldukça karmaşık formüller kullanılır ve bu durumda bunların hiçbir faydası yoktur. Genellikle 1000-2200 uF'lik bir kapasitans alınır ve bu, basit bir güç kaynağı için oldukça yeterli olacaktır. Daha büyük bir kapasitör alabilirsiniz ancak bu, ürünün maliyetini önemli ölçüde artıracaktır. Bir diğer önemli parametre maksimum voltajdır. Buna göre kapasitör, devrede hangi voltajın bulunacağına bağlı olarak seçilir.
Burada, diyot köprüsü ile zener diyot arasındaki segmentte, yumuşatma kapasitörünü açtıktan sonra voltajın, transformatör terminallerine göre yaklaşık% 30 daha yüksek olacağını düşünmeye değer.Yani 12 V güç kaynağı yapıyorsanız ve transformatör rezerv ile 15 V üretiyorsa bu bölümde yumuşatma kapasitörünün çalışması nedeniyle yaklaşık 19,5 V olacaktır. Buna göre bunun için tasarlanmalıdır. voltaj (en yakın standart değer 25 V).
Devredeki (C2) ikinci yumuşatma kapasitörü genellikle 100 ila 470 μF arasında küçük bir kapasitansla alınır. Devrenin bu bölümündeki voltaj, örneğin 12 V'luk bir seviyeye kadar zaten stabilize edilecektir. Buna göre, kapasitör bunun için tasarlanmalıdır (en yakın standart değer 16 V'tur).
Ancak gerekli değerde kapasitörler mevcut değilse ve mağazaya gitmek istemiyorsanız (veya yalnızca bunları satın almak istemiyorsanız) ne yapmalısınız? Bu durumda, daha küçük kapasiteli birkaç kapasitörün paralel bağlantısını kullanmak oldukça mümkündür. Böyle bir bağlantıyla maksimum çalışma voltajının toplanmayacağını düşünmeye değer!
Zener diyot, güç kaynağının çıkışında hangi voltajı almamız gerektiğine bağlı olarak seçilir. Uygun bir değer yoksa, birkaç parçayı seri olarak bağlayabilirsiniz. Stabilize edilmiş voltaj toplanacaktır. Örneğin, 12 V almamız gereken bir durumu ele alalım, ancak yalnızca iki adet 6 V zener diyot mevcut, bunları seri bağlayarak istenen voltajı elde edeceğiz. Ortalama derecelendirmeyi elde etmek için iki zener diyotunu paralel bağlamanın işe yaramayacağını belirtmekte fayda var.
Zener diyot için akım sınırlama direncini yalnızca deneysel olarak mümkün olduğunca doğru bir şekilde seçmek mümkündür.Bunu yapmak için, halihazırda çalışan bir devreye (örneğin, bir devre tahtasına) yaklaşık 1 kOhm nominal değere sahip bir direnç bağlanır ve bununla açık devredeki zener diyot arasına bir ampermetre ve değişken bir direnç yerleştirilir. Devreyi açtıktan sonra, değişken direnç düğmesini devre bölümünden gerekli nominal stabilizasyon akımı akana kadar (zener diyotun özelliklerinde belirtilmiştir) döndürmeniz gerekir.
Yükseltici transistör iki ana kritere göre seçilir. İlk olarak, ele alınan devre için bir n-p-n yapısı olması gerekir. İkinci olarak, mevcut transistörün özelliklerinde maksimum kolektör akımına bakmanız gerekir. Monte edilmiş güç kaynağının tasarlanacağı maksimum akımdan biraz daha büyük olmalıdır.
Tipik devrelerdeki yük direnci 1 kOhm'dan 10 kOhm'a kadar nominal değerde alınır. Daha küçük bir direnç almamalısınız çünkü güç kaynağı yüklenmezse bu dirençten çok fazla akım akacak ve yanacaktır.
PCB tasarımı ve üretimi
Şimdi stabilize bir güç kaynağını kendi ellerinizle geliştirmenin ve monte etmenin net bir örneğine kısaca bakalım. Öncelikle devrede bulunan tüm bileşenleri bulmanız gerekiyor. Gerekli değerde kapasitör, direnç veya zener diyot yoksa yukarıda açıklanan yöntemleri kullanarak durumdan çıkarız.
Daha sonra cihazımız için bir baskılı devre kartı tasarlayıp üretmemiz gerekecek. Yeni başlayanlar için, Sprint Layout gibi basit ve en önemlisi ücretsiz yazılımı kullanmak en iyisidir.
Tüm bileşenleri seçilen devreye göre sanal kart üzerine yerleştiriyoruz. Konumlarını optimize ediyoruz ve hangi belirli parçaların mevcut olduğuna bağlı olarak bunları ayarlıyoruz.Bu aşamada bileşenlerin gerçek boyutlarının tekrar kontrol edilmesi ve geliştirilen devreye eklenenlerle karşılaştırılması önerilir. Elektrolitik kapasitörlerin polaritesine, transistör terminallerinin konumuna, zener diyotuna ve diyot köprüsüne özellikle dikkat edin.
Güç kaynağına bir sinyal eklemek istiyorsanız Işık yayan diyot, daha sonra hem zener diyottan önce hem de sonra (tercihen) devreye dahil edilebilir. Bunun için bir akım sınırlayıcı direnç seçmek için aşağıdaki hesaplamayı yapmanız gerekir. Devre bölümünün voltajından LED üzerindeki voltaj düşüşünü çıkarıyoruz ve sonucu, kaynağının nominal akımına bölüyoruz. Örnek. Sinyali bağlamayı planladığımız alanda Işık yayan diyot, stabilize 12 V vardır. Standart için voltaj düşüşü LED'ler yaklaşık 3 V ve nominal besleme akımı 20 mA'dır (0,02 A). Akım sınırlayıcı direncin direncinin R = 450 Ohm olduğunu buluyoruz.
Bileşenlerin kontrol edilmesi ve güç kaynağının montajı
Paneli programda geliştirdikten sonra fiberglas laminata aktarıyoruz, aşındırıyoruz, izleri kalaylıyoruz ve fazla akıyı temizliyoruz.
Bundan sonra radyo bileşenlerini kuruyoruz. Burada, özellikle yeni değillerse, performanslarını hemen iki kez kontrol etmenin yanlış olmayacağını söylemekte fayda var. Nasıl ve ne kontrol edilmeli?
Transformatör sargıları bir ohmmetre ile kontrol edilir. Direncin daha büyük olduğu yer birincil sargıdır. Daha sonra, onu ağa bağlamanız ve gerekli azaltılmış voltajı ürettiğinden emin olmanız gerekir. Ölçerken çok dikkatli olun. Ayrıca çıkış voltajının değişken olduğunu, dolayısıyla ilgili modun voltmetrede açıldığını unutmayın.
Dirençler bir ohmmetre ile kontrol edilir. Zener diyotu yalnızca bir yönde "çalmalıdır". Diyot köprüsünü şemaya göre kontrol ediyoruz.İçine yerleştirilmiş diyotlar akımı yalnızca bir yönde iletmelidir. Kapasitörleri test etmek için elektrik kapasitansını ölçen özel bir cihaza ihtiyacınız olacaktır. Bir n-p-n transistöründe akımın tabandan emitöre ve oradan da kollektöre akması gerekir. Başka yönlere akmamalıdır.
Montaja küçük parçalarla başlamak en iyisidir - dirençler, zener diyot, LED. Daha sonra kapasitörler ve diyot köprüsü lehimlenir.
Güçlü bir transistörün kurulum sürecine özellikle dikkat edin. Sonuçlarını karıştırırsanız devre çalışmaz. Ayrıca bu bileşen yük altında oldukça ısınacağından radyatöre takılması gerekir.
En büyük parça en son monte edilir - transformatör. Daha sonra, birincil sargısının terminallerine telli bir elektrik fişi lehimlenir. Güç kaynağının çıkışında da kablolar bulunur.
Geriye kalan tek şey, tüm bileşenlerin doğru kurulumunu iyice kontrol etmek, kalan akıyı yıkamak ve ağa giden güç kaynağını açmaktır. Her şey doğru yapılırsa LED yanacak ve çıktı multimetre İstenilen voltajı gösterecektir.
