Categories: Articles destacats » Electrònica pràctica
Nombre de visualitzacions: 89707
Comentaris sobre l'article: 3
Subministraments elèctrics per a laboratori
Vegeu la primera part de l'article aquí: Fonts d’energia per a dispositius electrònics
Pel que fa a tot el que es va dir més amunt, sembla ser el més raonable i el menys costós fabricació d'alimentació per a transformadors. Es pot seleccionar un transformador adequat per a alimentar estructures de semiconductors entre cintes gravadores, televisors de tub, altaveus de tres programes i altres equips obsolets. Els transformadors de xarxa preparats es venen als mercats de ràdio i en botigues en línia. Sempre podeu trobar l’opció correcta.
Exteriorment, el transformador és un nucli en forma de W format per làmines d'acer especial del transformador. Al nucli hi ha un marc de plàstic o cartró sobre el qual es troben els enrotllaments. Les plaques generalment estan envernissades de manera que no hi hagi contacte elèctric entre elles. D’aquesta manera combaten els corrents tordidors o els corrents de Foucault. Aquests corrents només escalfen el nucli, és només una pèrdua.
Amb els mateixos propòsits, el ferro transformador està format per cristalls grans, que també estan aïllats els uns dels altres mitjançant pel·lícules d'òxid. Aquests sistemes de cristall són visibles a simple vista amb ferro transformador de mides molt grans. Si aquest ferro es talla amb tisores de sostre, el tall s’assembla a una fulla de serra per a metall, conté dents petites.
El transformador de la font d’alimentació realitza dues funcions alhora. En primer lloc, es tracta d’una disminució del voltatge de xarxa fins al nivell desitjat. En segon lloc, proporciona un aïllament galvànic de la xarxa elèctrica: els bobinats primaris i secundaris no estan connectats entre si, la resistència elèctrica és idealment infinita. La connexió dels enrolaments primaris i secundaris es realitza mitjançant un camp magnètic alternant del nucli creat per l’enrotllament primari.
Disseny del transformador simplificat
Quan es compra o es desenrotlla un transformador, us haureu de guiar pels paràmetres següents, que només s’expressen amb quatre fórmules.
La primera d'elles es pot anomenar llei de la transformació.
U1 / U2 = n1 / n2 (1),
Un exemple senzill. Com que només es tracta d’un transformador de xarxa, la tensió del bobinatge primari sempre serà de 220V. Suposem que la bobinada primària conté 220 voltes i la secundària 22 voltes. Es tracta d’un transformador força gran, de manera que té poques voltes per un volt.
Si s’aplica una tensió de 220V al bobinat primari, el bobinat secundari produirà 22V, que correspon plenament al coeficient de transformació n1 / n2, que en el nostre exemple és 10. Suposem que una càrrega que consumeix exactament 1A de corrent està inclosa en el bobinatge secundari. Aleshores el corrent primari serà de 0,1 A, ja que els corrents estan en la relació inversa.
La potència consumida pels bobinatges: per a la secundària 22V * 1A = 22W, i per a la primària 220V * 0.1A = 22W. Aquest càlcul mostra que la potència dels bobinats primari i secundari són iguals. Si hi ha diversos enrotllaments secundaris, hauríeu d’afegir-lo, quan serà el poder de l’enrotllament principal.
D’aquesta mateixa fórmula es desprèn que és molt senzill determinar el nombre de voltes per volt: n’hi ha prou amb enrotllar una prova, per exemple, 10 voltes, mesurar el voltatge al damunt, dividir el resultat per 10. tensió. Cal tenir en compte que els enrotllaments s’han d’enrotllar amb un cert marge, tenint en compte la tensió de “descens” dels propis enrotllaments i dels elements reguladors dels estabilitzadors. Si la tensió mínima requereix 12V, llavors el bobinat es pot classificar a 17 ... 18V. Cal observar la mateixa regla a l’hora de comprar un transformador acabat.
La potència total del transformador es calcula com la suma de la potència de tots els bobinats secundaris, tal com es descriu anteriorment. A partir d’aquest càlcul, podeu triar un nucli adequat, o més aviat, la seva àrea. La fórmula per triar l’àrea principal:.
Aquí S és l’àrea principal en centímetres quadrats i P és la potència de càrrega total en watts. Per a un nucli en forma de W, la zona és la secció transversal de la vareta central sobre la qual es troben els enrotllaments, i per a la secció toroidal, el toro. A partir de l’àrea calculada del nucli, podeu seleccionar el ferro del transformador adequat.
El valor calculat s’ha d’arrodonir al valor estàndard més gran més proper. Tots els altres valors calculats en el procés de càlcul també s’arrodonen. Si, suposem, la potència és de 37,5 watts, aleshores s’arrodoneix fins a 40 watts.
Un cop coneguda l’àrea principal, es pot calcular el nombre de voltes en la bobinada primària. Aquesta és la tercera fórmula de càlcul.
Aquí n1 és el nombre de voltes del bobinat primari, U1 - 220V - tensió del bobinat primari, S és l’àrea del nucli en centímetres quadrats. Mereix una atenció especial un coeficient empíric de 50, que pot variar dins de certs límits.
Si es requereix que el transformador no entri en saturació, no creï interferències electromagnètiques innecessàries (especialment rellevant per a equips de reproducció de so), aquest coeficient es pot augmentar fins a 60. En aquest cas, el nombre de voltes en les bobinades augmentarà, el mode de funcionament del transformador es facilitarà, el nucli ja no podrà entrar en saturació. El més important és que caben totes les bobines.
Després de determinar la potència del transformador, es calculen els girs i els corrents dels enrotllaments, és el moment de determinar la secció transversal del fil dels enrotllaments. Se suposa que els enrotllaments s’enrotllen amb un fil de coure. Aquest càlcul ajudarà a complir la fórmula:
Aquí, di mm, Ii A, respectivament, el diàmetre del filferro i el corrent de la bobina i-th. El diàmetre del fil calculat també s'ha d'arrodonir al valor estàndard més gran més proper.
Aquest és realment tot el càlcul simplificat d’un transformador de xarxa, amb fins pràctics, fins i tot molt suficients. Tot i això, cal destacar que aquest càlcul només és vàlid per a transformadors de xarxa que operen a una freqüència de 50 Hz. Per als transformadors realitzats en nuclis de ferrita i que funcionen a alta freqüència, el càlcul es realitza mitjançant fórmules completament diferents, excepte potser el coeficient de transformació segons la fórmula 1.
Després que el transformador s'hagi dissenyat, acabat o acabat de comprar la mida adequada, podeu començar a fabricar una font d'alimentació, sense la qual no hi ha cap circuit.
Subministraments elèctrics no estabilitzats
El circuit més senzill són les fonts d’alimentació no estabilitzades. S'utilitzen bastant sovint en diversos dissenys, cosa que simplifica el circuit sense afectar la seva funcionalitat. Per exemple, poderós amplificadors d’àudio sovint s’alimenten a partir d’una font no estabilitzada, ja que és gairebé impossible notar per oïda que la tensió d’alimentació ha canviat en 2 ... 3 volts. Tampoc hi ha diferència en quina tensió funcionarà el relé: si només funcionés, i en el futur no es cremarà.
Les fonts d’alimentació no estabilitzades són simples, el circuit es mostra a la figura 1.
Un pont rectificador amb díodes està connectat al bobinat secundari del transformador. Tot i que hi ha molts circuits rectificadors, el circuit pont és el més habitual. A la sortida del pont s’obté una tensió pulsant amb una doble freqüència de la xarxa, típica per a tots els circuits de rectificadors d’ona de mitja ona (figura 2, corba 1).
Naturalment, una tensió d’ondulació no és adequada per alimentar circuits de transistors: imagineu-vos com l’amplificador s’enrotlla amb tanta potència! Per tal d'ajustar la ondulació a un valor acceptable, s'instal·len filtres a la sortida del rectificador (figura 2, corba 2).En el cas més senzill, pot ser condensador electrolític d’alta capacitat. L'anterior s'indica a la figura 2.
El càlcul de la capacitança d’aquest condensador és força complicat, per tant és possible recomanar els valors provats a la pràctica: per a cada amperi de corrent en la càrrega, cal una capacitat del condensador de 1000 ... 2000 μF. Un valor de capacitança inferior és vàlid per al cas quan es proposa utilitzar un estabilitzador de tensió després del pont rectificador.
A mesura que augmenta la capacitat del condensador, la ondulació (figura 2, corba 2) disminuirà, però no desapareixerà del tot. Si l’aixecament és inacceptable, cal introduir estabilitzadors de tensió al circuit d’alimentació.
Alimentació bipolar
En el cas que es necessiti la font per obtenir una tensió bipolar, s’haurà de canviar lleugerament el circuit. El pont seguirà igual, però el bobinat secundari del transformador hauria de tenir un punt mig. Condensadors de suavització ja n’hi haurà dos, cadascun per la seva pròpia polaritat. Aquest esquema es mostra a la figura 3.
La connexió dels enrotllaments secundaris ha de ser en sèrie (consonant). El començament del bobinat III està connectat al final del bobinat II. Els punts marquen, per regla general, el començament de les bobines. Si el transformador industrial i totes les sortides estan numerades, podeu seguir aquesta regla: tots els nombres imparells dels terminals són el començament dels enrotllaments, respectivament, fins als extrems. És a dir, amb una connexió en sèrie, cal connectar la sortida uniforme d'un bobinat amb la sortida estranya d'una altra. Com és natural, en cap cas no es poden curtcircuitar les troballes d’un bobinat, per exemple, l’1 i el 2.
Subministraments elèctrics estabilitzats
Però sovint, els estabilitzadors de tensió són indispensables. El més senzill és estabilitzador paramètricque només conté tres parts. Després del díode zener, s’instal·la un condensador electrolític, l’objectiu del qual és suavitzar les pulsacions residuals. El seu circuit es mostra a la figura 4.
En general, aquest condensador s’instal·la fins i tot a la sortida estabilitzadors de tensió integrats tipus LM78XX. Això ho requereix fins i tot les especificacions tècniques (Fitxa tècnica) per als estabilitzadors de microcircuits.
Un estabilitzador paramètric pot proporcionar fins a diversos mil·límetres de corrent en la càrrega, en aquest cas una vintena. En circuits de dispositius electrònics, aquest estabilitzador s'utilitza amb força freqüència. Coeficient d'estabilització (relació entre el canvi de tensió d'entrada en %% i canvi de sortida, també en %%) d'aquests estabilitzadors, per regla general, no més de 2.
Si es complementa l'estabilitzador paramètric seguidor emissor, amb un sol transistor, com es mostra a la figura 5, les capacitats de l'estabilitzador paramètric seran molt més elevades. El coeficient d’estabilització d’aquests esquemes arriba a un valor de 70.
Amb els paràmetres indicats al diagrama i el corrent de càrrega 1A, es dissiparà una potència suficient al transistor. Aquesta potència es calcula de la manera següent: la diferència de tensió del col·lector-emissor es multiplica pel corrent de càrrega. En aquest cas, aquest és el corrent del col·leccionista. (12V - 5V) * 1A = 7W. Amb aquesta potència, caldrà col·locar el transistor al radiador.
La potència donada a la càrrega serà només de 5V * 1A = 5W. Els nombres que es mostren a la figura 5 són prou suficients per fer aquest càlcul. Així, l’eficiència d’una font d’alimentació amb un estabilitzador amb una tensió d’entrada de 12V és només del 40%. Per augmentar-lo lleugerament, podeu reduir la tensió d’entrada, però no menys de 8 volts, en cas contrari l’estabilitzador deixarà de funcionar.
Per muntar un estabilitzador de tensió de polaritat negativa, n'hi ha prou al circuit considerat per substituir el transistor de conductivitat n-p-n per la conductivitat p-n-p, canviar la polaritat del díode zener i la tensió d'entrada. Però aquests circuits ja s’han convertit en un anacronisme, actualment no s’utilitzen, sinó que es van substituir per reguladors de tensió integrats.
Semblava que era suficient per completar el circuit considerat a la versió integrada i tot aniria bé. Però els desenvolupadors no van començar a repetir l'esquema poc efectiu, la seva eficiència és massa petita i l'estabilització és baixa. Per augmentar el coeficient d’estabilització, s’ha introduït una retroalimentació negativa en estabilitzadors integrals moderns.
Aquests estabilitzadors es van desenvolupar en amplificadors opcionals de propòsit general, mentre que el dissenyador i desenvolupador de circuits R. Widlar no va proposar integrar aquest op-amperi en l'estabilitzador. El primer estabilitzador d’aquest tipus va ser el llegendari UA723, que requeria un cert nombre de peces addicionals a la instal·lació.
Una versió més moderna dels estabilitzadors integrals són Estabilitzadors de la sèrie LM78XX per a tensió de polaritat positiva i LM79XX per a negatius. En aquesta marca 78, aquest és realment el nom de l'estabilitzador de microcircuits, les lletres LM davant dels números poden ser diferents, segons el fabricant. En lloc de les lletres XX s’insereixen números que indiquen la tensió d’estabilització en volts: 05, 08, 12, 15, etc. A més de l'estabilització de tensió, els microcircuits tenen protecció contra curtcircuits en la càrrega i protecció tèrmica. El que es necessita per crear una font elèctrica de laboratori simple i fiable.
La indústria electrònica nacional produeix aquests estabilitzadors sota la marca KR142ENXX. Però les marques sempre es xifren amb nosaltres, de manera que el voltatge d’estabilització només es pot determinar mitjançant referència o memoritzar-los com a poemes a l’escola. Tots aquests estabilitzadors tenen un valor de tensió de sortida fixa. A la figura 6 es mostra un esquema de cablejat típic per als estabilitzadors de la sèrie 78XX.
Tot i això, també es poden utilitzar per crear fonts regulades. Un exemple és el diagrama que es mostra a la figura 7.
El desavantatge del circuit es pot considerar que la regulació es realitza no des de zero, sinó des de 5 volts, és a dir. a partir de microcircuits d'estabilització de tensió. No està clar per què els fils estabilitzadors es numereixen com a 17, 8, 2, quan de fet només n’hi ha tres!
A la figura 9 es mostra com muntar una font d’alimentació regulable basada en la burgesa original LM317, que es pot utilitzar com a laboratori.
Si es necessita una font regulada bipolar, és més fàcil muntar dos estabilitzadors idèntics en un sol cargol, alimentant-los de diferents enrotllaments del transformador. Al mateix temps, emet la sortida de cada estabilitzador al panell frontal de la unitat amb terminals separats. Serà possible canviar les tensions simplement amb saltadors de filferro.
Boris Aladyshkin
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: