Tápegység a zener diódán és a tranzisztoron

Az alábbiakban bemutatott stabilizált tápegység az egyik első eszköz, amelyet kezdő sonkák állítanak össze. Ez egy nagyon egyszerű, de nagyon hasznos eszköz. Az összeszereléshez nincs szükség drága alkatrészekre, amelyeket kezdőnek elég könnyű felvenni, az áramellátás szükséges tulajdonságaitól függően.
Az anyag hasznos lesz azok számára is, akik részletesebben meg akarják érteni a legegyszerűbb rádióelemek célját és számítását. Különösen megismerheti az áramellátás olyan alkotóelemeit, mint például:

• teljesítménytranszformátor;
• dióda híd;
• simító kondenzátor;
• zener dióda;
• ellenállás a zener dióda számára;
• tranzisztor;
• terhelési ellenállás;
• LED és ellenállás ehhez.

Ugyancsak a cikkben részletesen ismertetjük, hogyan válasszuk ki a tápegység rádiókomponenseit, és mit tegyünk, ha nincs kötelező besorolás. Világosan megmutatja a nyomtatott áramköri lap fejlesztését, és felfedik a művelet árnyalatait. Néhány szó kimondottan a rádiókomponensek forrasztás előtti ellenőrzéséről, valamint az eszköz összeszereléséről és teszteléséről szól.

Tipikus stabilizált tápegység

Ma nagyon sokféle tápegység van a feszültségstabilizálással. De az egyik legegyszerűbb konfiguráció, amellyel a kezdőnek meg kell kezdenie, csak két kulcsfontosságú elemre épül - egy zener diódára és egy erős tranzisztorra. Természetesen vannak más részletek is az áramkörben, de ezek kiegészítők.
Az elektronika áramköreit szokásos módon szétszerelni abban az irányban, ahogyan az áram áramlik rajtuk. A feszültségstabilizált tápegységben minden transzformátorral kezdődik (TR1). Több funkciót hajt végre egyszerre. Először: a transzformátor csökkenti a hálózati feszültséget. Másodszor, biztosítja az áramkör működését. Harmadszor, ez biztosítja az egységhez csatlakoztatott eszközt.
Dióda híd (BR1) - a csökkentett hálózati feszültség helyrehozására szolgál. Más szavakkal, váltakozó feszültség lép be, és a kimenet már állandó. Sem a tápegység, sem a hozzá csatlakozó eszközök nem működnek diódahíd nélkül.
Egy simító elektrolitkondenzátorra (C1) van szükség a háztartási hálózatban fellépő hullámok eltávolításához. A gyakorlatban olyan interferenciát hoznak létre, amely hátrányosan befolyásolja az elektromos készülékek működését. Ha például egy tápegységről táplált hangerősítőt veszünk fel simítókondenzátor nélkül, akkor ezek a hullámok egyértelműen hallhatók lesznek az oszlopokban idegen zaj formájában. Más eszközök interferenciát, meghibásodást és egyéb problémákat okozhatnak.
A Zener-dióda (D1) az áramellátás olyan része, amely stabilizálja a feszültségszintet. A helyzet az, hogy a transzformátor csak akkor hozza létre a kívánt 12 V-ot (például), ha az áramellátás pontosan 230 V-os. A gyakorlatban azonban ilyen feltételek nem léteznek. A feszültség csökkenhet és növekedhet. Ugyanaz a transzformátor adja a kimenetet. Tulajdonságai miatt a zener-dióda kiegyenlíti az alacsony feszültséget, függetlenül a hálózat feszültségétől. Ahhoz, hogy ez az alkatrész helyesen működjön, egy áramkorlátozó ellenállásra (R1) van szükség. Erről részletesebben az alábbiakban.
Tranzisztor (Q1) - szükséges az áram erősítéséhez. A helyzet az, hogy a zener-dióda nem képes áthaladni az eszköz által fogyasztott összes áramon. Ráadásul csak bizonyos tartományban, például 5 és 20 mA közötti tartományban fog helyesen működni. Bármely eszköz tápellátásához ez őszintén szólva nem elég. Egy erős tranzisztor foglalkozik ezzel a problémával, amelynek kinyitását és bezárását egy zener-dióda vezérli.
Simító kondenzátor (C2) - ugyanazhoz készült, mint a fenti C1. A tipikus stabilizált tápegységek terhelési ellenállást (R2) is tartalmaznak. Erre azért van szükség, hogy az áramkör működőképes maradjon, ha semmi nincs csatlakoztatva a kimeneti csatlakozókhoz.
Az ilyen rendszerekben más alkotóelemek is jelen lehetnek. Ez egy biztosíték, amelyet a transzformátor elé helyeznek, és az egységet jelző LED be van kapcsolva, valamint további simítókondenzátorok és egy másik erősítő tranzisztor, valamint egy kapcsoló. Mindegyik bonyolítja az áramkört, azonban növeli az eszköz funkcionalitását.

Rádiós komponensek kiszámítása és kiválasztása a legegyszerűbb tápegységhez

A transzformátort két fő kritérium alapján választják meg - a másodlagos tekercs feszültsége és a teljesítmény. Vannak más paraméterek, de az anyagon belül ezek nem különösebben fontosak. Ha szüksége van egy tápegységre, mondjuk 12 V feszültségre, akkor a transzformátort úgy kell megválasztani, hogy kissé jobban eltávolítható legyen a másodlagos tekercséből. Ugyanúgy, mint a hatalommal - veszünk egy kis tartalékot.
A diódahíd fő paramétere a maximális áram, amelyet képes átadni. Elsőként érdemes erre a jellemzőre összpontosítani. Nézzünk meg néhány példát. Az egységet 1 A áramot fogyasztó eszközök tápellátására használják. Ez azt jelenti, hogy a diódahídot körülbelül 1,5 A feszültségre kell venni. Tegyük fel, hogy egy 12 voltos készüléket 30 watt teljesítményű energiára tervez. Ez azt jelenti, hogy az áramfelvétel körülbelül 2,5 A lesz. Ennek megfelelően a diódahídnak legalább 3 A-nak kell lennie. Egyéb jellemzői (maximális feszültség stb.) Egy ilyen egyszerű áramkörben elhanyagolhatók.
Ezenkívül érdemes azt mondani, hogy a diódahidat nem lehet készen állni, hanem négy diódaból össze kell állítani. Ebben az esetben mindegyiket meg kell jelölni az áramkörön áthaladó áramra.
A simítókondenzátor kapacitásának kiszámításához meglehetősen összetett képleteket használunk, amelyek ebben az esetben haszontalanok. Általában 1000–2200 μF kapacitást vesznek, és ez elegendő egy egyszerű tápegységhez. Vesz egy kondenzátort és még sok más, de ez jelentősen növeli a termék költségeit. Egy másik fontos paraméter a maximális feszültség. Ennek megfelelően a kondenzátort az áramkör feszültségének függvényében választják meg.
Ne feledje, hogy a kiegyenlítő kondenzátor bekapcsolása után a diódahíd és a Zener-dióda közötti intervallumban a feszültség körülbelül 30% -kal magasabb lesz, mint a transzformátor kapcsán. Vagyis ha 12 V-os tápellátást hajt végre, és a transzformátor 15 V-os margóval bocsát ki, akkor ebben a szakaszban a simító kondenzátor miatt körülbelül 19,5 V lesz. Ennek megfelelően ehhez a feszültséghez kell tervezni (a legközelebbi szabványos besorolás 25 V).
Az áramkör második kiegyenlítő kondenzátora (C2) általában kis kapacitással - 100-470 mikrotávú - vesz fel. Az áramkör ezen szakaszában a feszültség már stabilizálódik, például 12 V-os szintre. Ennek megfelelően a kondenzátort erre kell megtervezni (a legközelebbi standard névleges névleges érték 16 V).
És mi van, ha nem állnak rendelkezésre a szükséges névleges kapacitású kondenzátorok, és nem szívesen mennek a boltba (vagy egyszerűen nincs kívánságuk vásárolni őket)? Ebben az esetben sok kisebb kapacitású kondenzátor párhuzamos csatlakoztatását lehet használni. Meg kell jegyezni, hogy egy ilyen csatlakozásnál a maximális üzemi feszültség nem lesz összegezve!
A zener dióda kiválasztása attól függően, hogy milyen feszültséget kell kapnunk a tápegység kimenetén. Ha nincs megfelelő besorolás, akkor több darabot sorba lehet kapcsolni. Ebben az esetben a stabilizált feszültség összeadódik. Vegyük például azt a helyzetet, amikor 12 V-ot kell kapnunk, és csak két Zener-dióda van 6 V-nál, és soros csatlakoztatással kapjuk a kívánt feszültséget. Érdemes megjegyezni, hogy egy átlagos névleges érték eléréséhez két Zener dióda párhuzamos csatlakoztatása nem működik.
A zener-dióda áramerősség-ellenállását a lehető legpontosabban lehet kiválasztani, csak kísérletileg. Ehhez hozzávetőleg 1 kOhm ellenállást kell beilleszteni a már működő áramkörbe (például kenyérlapra), és egy árammérőt és egy változó ellenállást kell elhelyezni az áramkör és a Zener-dióda között. Az áramkör bekapcsolása után addig kell forgatni a változó ellenállás fogantyúját, amíg az előírt névleges stabilizáló áram át nem áramlik az áramköri szakaszon (a Zener-dióda jellemzői megmutatják).
Az erősítő tranzisztor kiválasztása két fő kritérium alapján történik. Először, a vizsgált áramkörnek szükségszerűen n-p-n struktúrának kell lennie. Másodszor, a meglévő tranzisztor jellemzőiben meg kell vizsgálni a maximális kollektoráramot. Ennek kissé nagyobbnak kell lennie, mint az a maximális áram, amelyre az összeszerelt tápegységet tervezik.
A tipikus sémákban a terhelési ellenállást 1 kOhm-10 kOhm névleges értékkel veszik. Nem szabad kisebb ellenállást venni, mert abban az esetben, ha a tápegység nincs betöltve, túl sok áram áramlik ezen az ellenálláson, és megég.

Nyomtatott áramköri lapok tervezése és gyártása

Röviden mutasson be egy jó példa egy stabilizált tápegység fejlesztésére és összeszerelésére. Mindenekelőtt meg kell találni az áramkörben található összes komponenst. Ha nincsenek a kívánt névleges teljesítményű kondenzátorok, ellenállások vagy zener-diódák, akkor a fent leírt módon léphetünk ki a helyzetről.
Ezután meg kell terveznie és el kell készítenie nyomtatott áramköri kártyáját készülékünkhöz. A kezdőknek a legjobb az egyszerű és, ami a legfontosabb, ingyenes szoftver, például a Sprint Layout.
Helyezzük a virtuális táblára az összes komponenst a kiválasztott séma szerint. Optimalizáljuk a helyüket, és beállíthatjuk, hogy milyen konkrét részletek állnak rendelkezésre. Ebben a szakaszban javasoljuk, hogy ellenőrizze újra az alkatrészek tényleges méreteit, és hasonlítsa össze azokat a kidolgozott rendszerhez hozzáadottakkal. Különös figyelmet kell fordítani az elektrolit kondenzátorok polaritására, a tranzisztor, a zener dióda és a dióda híd kapcsaira.
Ha hozzáad egy jelzőfényt a tápegységhez, akkor beilleszthető az áramkörbe mind a zener-dióda előtt, mind pedig (lehetőleg) után. Az áramkorlátozó ellenállás kiválasztásához a következő számítást kell elvégezni. Vonjuk le a LED feszültségcsökkenését az áramköri szakasz feszültségéből, és osszuk meg az eredményt a tápegység névleges áramával. Egy példa. A területen, ahova a jelző LED-et csatlakoztatni tervezzük, stabilizált 12 V van. A standard LED-ek feszültségcsökkenése körülbelül 3 V, a névleges tápáram 20 mA (0,02 A). Megállapítottuk, hogy az áramkorlátozó ellenállás ellenállása R = 450 Ohm.

Alkatrészek ellenőrzése és tápegység szerelése

Miután kidolgozta a táblát a programban, vigye át üvegszálba, maratja, ragassza fel a sávokat és távolítsa el a felesleges folyadékot.
Ezután telepítjük a rádió alkatrészeket. Érdemes itt mondani, hogy nem lesz felesleges azonnal megismételni teljesítményüket, főleg ha nem újak. Hogyan és mit kell ellenőrizni?
A transzformátor tekercseit ohmmérővel ellenőrzik. Ahol nagyobb az ellenállás, ott van az elsődleges tekercs. Ezután csatlakoztassa a hálózathoz, és ellenőrizze, hogy biztosítja-e a szükséges csökkentett feszültséget. Mérésekor legyen nagyon óvatos. Azt is vegye figyelembe, hogy a kimeneti feszültség változó, ezért a megfelelő üzemmódot aktiválja a voltmérőn.
Az ellenállásokat ohmmérővel ellenőrizzük. A zener-diódának csak egy irányban kell "csengetnie". A sémát a séma szerint ellenőrizzük. A beépített diódáknak csak egy irányban kell vezetniük az áramot. A kondenzátorok ellenőrzéséhez szükség van egy speciális eszközre az elektromos kapacitás mérésére. Egy n-p-n szerkezet tranzisztorában az áramnak az alapról az emitterre és a kollektorra kell áramolnia. Más irányba nem szabad áramolni.
A legjobb az összeszerelést kisméretű alkatrészekkel kezdeni - ellenállásokkal, egy Zener diódával, egy LED-del. Ezután a kondenzátorokat megforrasztják, a diódahíd.
Különös figyelmet kell fordítani egy erős tranzisztor telepítési folyamatára. Ha összekeveri a következtetéseit, a rendszer nem fog működni. Ezenkívül ez az alkatrész terhelés közben nagyon erősen melegszik, mert radiátorra kell felszerelni.
Az utóbbi a legnagyobb része - a transzformátor - kerül telepítésre. Emellett az elsődleges tekercs következtetéseihez egy huzallal ellátott hálózati csatlakozót megforrasztunk. A tápegység kimenetén vezetékek is vannak ellátva.
Csak az kell, hogy alaposan ellenőrizze az összes alkatrész megfelelő telepítését, mossa le a fluxusmaradványokat és kapcsolja be az áramellátást. Ha minden helyesen történik, akkor a LED világít, és a kimenetnél a multiméter megmutatja a kívánt feszültséget.