Categories: Articles destacats » Electrònica pràctica
Nombre de visualitzacions: 66615
Comentaris sobre l'article: 1
Com fer un rectificador i una font d’alimentació senzilla
Un rectificador és un dispositiu per convertir la tensió de corrent alterna a corrent continu. Es tracta d’una de les parts més habituals en electrodomèstics, que van des d’un assecador de cabell fins a tot tipus d’alimentació amb tensió de corrent continu. Hi ha diferents esquemes de rectificadors i cadascun d'ells tracta en certa mesura de la seva tasca. En aquest article, parlarem de com fer un rectificador monofàsic i per què cal.
Definició
Un rectificador és un dispositiu dissenyat per convertir CA a corrent continu. La paraula "constant" no és del tot correcta, el fet és que a la sortida del rectificador, en el circuit d'una tensió alterna sinusoïdal, en qualsevol cas hi haurà una tensió d'ondulació no estabilitzada. En paraules simples: constant en signe, però que varia en magnitud.
Hi ha dos tipus de rectificadors:
-
Mitja onada. Només rectifica una mitja onada del voltatge d’entrada. Es caracteritza per una forta ondulació i reduïda respecte a la tensió d’entrada.
-
Bianual. Per tant, es redrecen dues mitges ones. L’ondulació és menor, el voltatge és més alt que a l’entrada del rectificador: aquestes són dues característiques principals.
Què significa tensió estabilitzada i no estabilitzada?
Estabilitzat és un voltatge que no canvia de magnitud independentment de la càrrega o de les pujades del voltatge d’entrada. Això és especialment important per a les fonts d'alimentació del transformador, ja que la tensió de sortida depèn de l'entrada i difereix d'ella segons els temps de transformació.
Tensió no estabilitzada: varia en funció dels augments de la xarxa de subministrament i de les característiques de càrrega. Amb una font d’alimentació, a causa de la baixada, es pot produir un funcionament incorrecte dels dispositius connectats o la seva completa inoperabilitat i fallada.
Tensió de sortida
Els valors principals del voltatge alternatiu són l'amplitud i el valor efectiu. Quan diuen "a la xarxa de 220V" significa la tensió actual.
Si parlem del valor d’amplitud, volem dir quants volts són des de zero fins al punt superior de la mitja ona d’una ona sinusoïdal.
Omitint la teoria i diverses fórmules, podem dir-ho tensió de corrent 1,41 vegades menys que l'amplitud. O:
Uа = Uд * √2
La tensió d'amplitud a la xarxa de 220V és:
220*1.41=310
Esquemes
Reductor de mitja ona consisteix en un díode. Simplement no troba a faltar la mitja onada de retorn. La sortida és un voltatge amb fortes ondulacions de zero al valor d’amplitud del voltatge d’entrada.
Parlant amb un llenguatge molt senzill, llavors en aquest circuit, la meitat del voltatge d’entrada entra en la càrrega. Però això no és del tot correcte.
Els circuits de dues meitats d'ones transmeten les dues mitges ones des de l'entrada a la càrrega. A l’article anterior, es mencionava el valor d’amplitud de la tensió, de manera que el voltatge a la sortida del rectificador és el mateix menor que la variable activa a l’entrada.
Però si suavitzem la ondulació utilitzant condensador, com més petites siguin les ondulacions, més proper serà el voltatge a l'amplitud.
Més endavant parlarem de suavitzar les ondulacions. Ara consideri circuit de pont de díodes.
Hi ha dos d’ells:
1. Rectificador segons l’esquema de Gretz o pont de díodes;
2. Rectificador amb punt mig.
El primer esquema és més comú. Consisteix en un pont de díodes - quatre díodes interconnectada per un "quadrat", i una càrrega està connectada a les espatlles. El rectificador del pont es munta segons l'esquema següent:
Es pot connectar directament a una xarxa de 220V, tal com es fa a fonts modernes d’alimentacióo als enrotllaments secundaris d’un transformador de xarxa (50 Hz).Segons aquest esquema, els ponts de díodes es poden muntar a partir de diodes discrets (separats) o utilitzar un conjunt de ponts de díodes confeccionat en un sol estoc.
El segon circuit és un rectificador de mig punt que no es pot connectar directament a la xarxa. El seu significat és utilitzar un transformador amb una aixeta des del centre.
Es tracta de dos rectificadors de mitja ona connectats als extrems del bobinat secundari, la càrrega amb un contacte està connectada al punt d'unió dels díodes i la segona està connectada a l'aixeta des del mig dels enrotllaments.
El seu avantatge respecte al primer circuit és un nombre menor de díodes semiconductors. I l’inconvenient és l’ús d’un transformador amb un punt mig o, com l’anomenen, una branca des del centre. Són menys comuns que els transformadors secundaris convencionals que no són de tipus tap.
Suavització de les ondulacions
El subministrament de tensió per ondulació és inacceptable per a diversos consumidors, per exemple, fonts de llum i equips d’àudio. A més, les pulsacions de llum permeses estan regulades en documents reguladors de l'estat i de la indústria.
Utilitzeu les polsacions per suavitzar filtres - un condensador muntat en paral·lel, un filtre LC, una gran varietat de filtres P i G ...
Però l’opció més comuna i senzilla és un condensador instal·lat paral·lelament a la càrrega. El seu desavantatge és que per reduir les ondulacions a una càrrega molt potent, cal instal·lar condensadors de gran capacitat - desenes de milers de microfarads.
El seu principi de funcionament és que el condensador es carrega, el seu voltatge arriba a l'amplitud, el voltatge d'alimentació comença a disminuir després del punt d'amplitud màxima, a partir d'aquest moment la càrrega és alimentada pel condensador. El condensador es descarrega segons la resistència de càrrega (o la seva resistència equivalent, si no és resistent). Com més gran sigui la capacitança, més petita serà la ondulació, si es compara amb un condensador amb una capacitat més baixa connectada a la mateixa càrrega.
En paraules simples: com més lent es descarrega el condensador, menys ondulació.
La velocitat de descàrrega del condensador depèn del corrent que consumeix la càrrega. Es pot determinar mitjançant la fórmula de la constant de temps:
t = RC
on R és la resistència de càrrega i C és la capacitat del condensador de suavització.
Així, des d’un estat totalment carregat fins a un descarregador completament descarregat en 3-5 t. Es carrega a la mateixa velocitat si la càrrega es produeix mitjançant un resistor, de manera que en el nostre cas no importa.
Es dedueix que per assolir un nivell acceptable d’ondulació (es determina pels requisits de la càrrega a la font d’energia), es necessita una capacitança que es descarregarà en un temps diverses vegades superior a t. Com que la resistència de la majoria de càrregues és relativament petita, es necessita, doncs, una gran capacitat per suavitzar les ondulacions a la sortida del rectificador condensadors electrolítics, també s’anomenen polar o polaritzat.
Tingueu en compte que no es recomana confondre la polaritat del condensador electrolític, perquè està farcit de la seva fallada i fins i tot d’una explosió. Els condensadors moderns estan protegits contra l'explosió: tenen una estampació a la coberta superior en forma de creu, al llarg de la qual la caixa és simplement esquerdada. Però sortirà un raig de fum del condensador, serà dolent si et posa als ulls.
El càlcul de la capacitat es basa en el tipus de coeficient de ondulació que heu de proporcionar. En termes simples, el coeficient de ondulació mostra la quantitat de tensió que disminueix (pulsant).
Per calcular la capacitat d’un condensador de suavització, podeu utilitzar la fórmula aproximada:
C = 3200 * In / Un * Kp,
On corrent de càrrega, tensió sense càrrega, factor ondulador Kn.
Per a la majoria d’equips, el coeficient d’ondulació es pren 0,01-0,001. A més, és desitjable instal·lar condensador ceràmic la màxima capacitat possible per al filtratge d’interferències d’alta freqüència.
Com fer un subministrament elèctric?
L'alimentació de corrent més senzilla consta de tres elements:
1. Transformador;
2. Pont de díodes;
3. Condensador.
Si necessiteu una alta tensió i deixeu de banda l’aïllament galvànic, podeu excloure el transformador de la llista, així obtindreu una tensió constant fins a 300-310V. Un circuit d’aquest tipus és a l’entrada de fonts d’alimentació de commutació, com per exemple, a l’ordinador. Recentment hem escrit un gran article sobre ells, Com funciona la font d’alimentació d’un ordinador.
Es tracta d’una alimentació de corrent continu no estabilitzada amb un condensador de suavització. La tensió a la sortida és superior a la tensió alterna del bobinat secundari. Això vol dir que si teniu un transformador de 220/12 (primari a 220V i secundari a 12V), a la sortida obtindreu una constant de 15-17V. Aquest valor depèn de la capacitat del condensador de suavització. Aquest circuit es pot utilitzar per alimentar qualsevol càrrega, si no és important per a això, el voltatge pot "surar" quan canvia la tensió de la xarxa.
Important:
El condensador té dues característiques principals: la capacitança i la tensió. Vam esbrinar com seleccionar la capacitat, però no amb la selecció de la tensió. La tensió del condensador ha de superar almenys la meitat de la tensió d'amplitud a la sortida del rectificador. Si la tensió real de les plaques del condensador supera el voltatge nominal, és probable que falli.
Els antics condensadors soviètics es feien amb un bon marge de tensió, però ara tothom utilitza electròlits barats de la Xina, on com a molt hi ha un marge petit i, en el pitjor dels casos, no poden suportar la tensió nominal especificada. Per tant, no estalvieu en fiabilitat.
Una unitat d’alimentació estabilitzada difereix de l’anterior només en presència d’un estabilitzador de tensió (o corrent). L’opció més senzilla és utilitzar L78xx o altres. estabilitzadors lineals, com ara Banc nacional.
Així que podeu obtenir qualsevol tensió, l’única condició quan s’utilitzen aquests estabilitzadors és que la tensió a l’estabilitzador hagi de superar el valor estabilitzat (sortida) com a mínim 1,5V. Considereu el que hi ha escrit al full de dades Estabilitzador 12V L7812:
La tensió d’entrada no hauria de superar els 35V, per als estabilitzadors de 5 a 12V, i els 40V per als estabilitzadors a 20-24 V.
La tensió d'entrada ha de superar la tensió de sortida entre 2-2,5 V.
I.e. Per a una font d’alimentació estabilitzada de 12 V amb un estabilitzador de la sèrie L7812, és necessari que la tensió rectificada estigui dins dels 14,5-35 V, per evitar la subsidència, seria una solució ideal utilitzar un transformador amb bobinatge secundari a 12V.
Però el corrent de sortida és bastant modest, només 1,5A, es pot amplificar amb un transistor de pas. Si ho teniu Transistors PNP, podeu fer servir aquest esquema:
Mostra només que la connexió de la part “esquerra” del circuit estabilitzador lineal amb un transformador i un rectificador s’omet.
Si teniu transistors NPN com KT803 / KT805 / KT808, aquest farà:
Val la pena assenyalar que en el segon circuit, la tensió de sortida serà inferior a la tensió d’estabilització en 0,6V - es tracta d’una baixada a la unió de la base de l’emissor, vam escriure més sobre això en un article sobre transistors bipolars. Per compensar aquesta caiguda, es va introduir un díode D1 al circuit.
És possible instal·lar dos estabilitzadors lineals en paral·lel, però no és necessari. A causa de possibles desviacions durant la fabricació, la càrrega es distribuirà de forma desigual i una d’elles pot produir-se una combustió a causa d’aquest.
Instal·leu tant el transistor com l'estabilitzador lineal al radiador, preferiblement en diferents radiadors. Són molt calorosos.
Fonts d’energia regulables
La font d’alimentació regulable més senzilla es pot fer amb un estabilitzador lineal regulable LM317, el seu corrent també és de fins a 1,5 A, es pot amplificar el circuit amb un transistor de pas, tal com s’ha descrit anteriorment.
A continuació, es mostra un diagrama més intuïtiu per muntar una font d’alimentació regulable.
Per obtenir més actualitat, podeu utilitzar un estabilitzador regulable LM350 més potent.
En els dos últims circuits, hi ha un indicador on que mostra la presència de tensió a la sortida del pont del díode, un interruptor de 220V i un fusible primari.
A continuació, es mostra un carregador de bateries regulable amb regulador de tiristors en la bobinada primària, essencialment la mateixa font d’alimentació regulable.
Per cert, el corrent de soldadura també està regulat per un circuit similar:
Aquest article estava exposat anteriorment: Com fer un regulador de corrent simple per a un transformador de soldadura
Conclusió
S'utilitza un rectificador en fonts d'alimentació per produir corrent directe a partir d'un corrent altern. Sense la seva participació, no serà possible alimentar una càrrega de corrent continu, per exemple, una tira LED o un receptor de ràdio.
També s'utilitza en diversos carregadors per a bateries de cotxes, hi ha diversos circuits que utilitzen un transformador amb un grup d'aixetes del bobinatge primari, que es canvien per un commutador de clau, i només s'instal·la un pont de díodes al bobinat secundari. L’interruptor s’instal·la al costat d’alta tensió, ja que allà el corrent és moltes vegades inferior i els seus contactes no es cremaran.
Segons els esquemes de l'article, podeu muntar la unitat d'alimentació més simple tant per al treball permanent amb algun dispositiu com per provar els vostres productes electrònics casolans.
Els circuits no difereixen per una alta eficiència, però produeixen un voltatge estabilitzat sense ondulacions especials, haureu de comprovar la capacitança dels condensadors i calcular per a una càrrega específica. Són perfectes per amplificadors d’àudio de baix consum i no crearan un fons addicional. Una alimentació regulable serà útil per a entusiastes del vehicle i electricistes per provar el relé del regulador de tensió del generador.
S'utilitza una font d'alimentació regulable en totes les àrees de l'electrònica, i si es millora mitjançant una protecció de curtcircuit o un estabilitzador de corrent amb dos transistors, obtindreu una font d'alimentació de laboratori gairebé completa.
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: