מקור מתח קבוע של 12 וולט הוא מכשיר שימושי לבית, קוטג' או מוסך. מכשיר כזה קל להכין בעצמך. להלן תרשים של ספק כוח 12V להרכבת עשה זאת בעצמך, וכן טיפים לחישוב ובחירת רכיבים.

סוגי ספקי כוח

עד כה, מקורות מתח פועם הפכו נפוצים. יש להם יתרון משמעותי על פני מעגלי שנאים מסורתיים מבחינת יעילות אנרגטית ומשקל וגודל. הוא האמין כי בזרמי עומס של יותר מ 5 אמפר, יש להם העדפות שאין להכחישה. אבל יש להם גם חסרונות - למשל, יצירת הפרעות RF לרשת האספקה ולעומס.והמכשול העיקרי להרכבה ביתית הוא מורכבות המעגלים והצורך במיומנויות מיוחדות לייצור חלקים מתפתלים. לכן, עדיף למאסטר ביתי מיומן בינוני לייצר ספק כוח על פי העיקרון הרגיל עם שנאי מטה רשת.

היכן משמש מקור המתח

ההיקף של PSU כזה במשק הבית הוא רחב:

אספקת חשמל של מנורות מתח נמוך;
טעינת סוללה;
ספק כוח להתקני שמע.

כמו גם מטרות רבות אחרות הדורשות מתח קבוע של 12 וולט.

תכנית של ספק כוח שנאי

איך להכין ספק כוח 12 וולט במו ידיך - דוגמאות למעגלים

תרשים סכמטי של ספק הכוח.

מעגל אספקת חשמל 12 וולט הפועל מרשת 220 וולט מורכב מהצמתים הבאים:

שנאי מטה. הוא מורכב מברזל, ראשוני ומשניים (ייתכנו כמה) פיתולים. מבלי להיכנס לעיקרון הפעולה, יש לציין שמתח המוצא תלוי ביחס הסיבובים של הפיתולים הראשוניים (n1) והמשניים (n2). כדי להשיג 12 וולט, יש צורך שהפיתול המשני יכיל 220/12 = פי 18.3 פחות סיבובים מהראשי.
מיישר. לרוב מבוצע בצורה של מעגל גל מלא (גשר דיודה). ממיר מתח חילופין לפועם. הזרם עובר דרך העומס פעמיים באותו כיוון.
פעולתו של מיישר גל מלא.
לְסַנֵן. ממיר מתח פועם ל-DC. הוא נטען כאשר מופעל מתח, ונפרק במהלך הפסקות. הוא מורכב מקבל תחמוצת בעל קיבולת גבוהה, שבמקביל אליו מחובר לרוב קבל קרמי בקיבולת של כ-1 μF. כדי להבין את הצורך באלמנט נוסף זה, יש לזכור כי קבל התחמוצת מסודר בצורה של רצועות נייר כסף מגולגלות לגליל.לגליל זה יש השראות טפילית, אשר פוגעת באופן משמעותי באיכות סינון הרעשים בתדר גבוה. לשם כך, מופעל קבל נוסף לקיצור פעימות ה-RF.
מעגל שווה ערך של המסנן עם תחמוצת וקבלים נוספים.
מְיַצֵב. יכול להיות שחסר. ערכות של צמתים פשוטים אך יעילים נדונות להלן.

הסעיפים הבאים דנים כיצד לבחור ולחשב כל אלמנט של מקור 12 וולט DC.

בחירת שנאי

ישנן שתי דרכים להשיג שנאי מתאים. ייצור עצמאי של בלוק מטה ובחירת מתאים במפעל. בכל מקרה, זכור:

במוצא של פיתול ההורדה של השנאי, בעת מדידת המתח, מד המתח יראה את המתח האפקטיבי (פי 1.4 פחות מהמשרעת);
על קבל המסנן ללא עומס, המתח הקבוע יהיה שווה בערך לאמפליטודה (אומרים שהמתח על הקבל "עולה" פי 1.4);
אם אין מייצב, אז תחת עומס המתח על הקיבול יירד בהתאם לזרם;
כדי שהמייצב יעבוד, נדרש עודף מסוים של מתח כניסה על מתח המוצא, היחס שלהם מגביל את היעילות של ספק הכוח בכללותו.

משתי הנקודות האחרונות נובע שלפעולה רגילה של ה-PSU, המתח של השנאי חייב לעלות על 12 V.

שנאי מתפתל עצמית

החישוב והייצור המלא של שנאי כוח תוצרת בית הוא מורכב, גוזל זמן, דורש כלים ומיומנויות. לכן, ישקול מסלול פשוט - בחירת בלוק המתאים לברזל ושינויו ל-12 V.

אם יש שנאי מוכן, אבל אין דיאגרמה של החיבור שלו, אתה צריך להתקשר לבודק המתפתל שלו עם בודק.הפיתול עם ההתנגדות הגבוהה ביותר עשוי להיות רשת. יש להסיר את שאר הפיתולים.

לאחר מכן, עליך למדוד את עובי מערך הברזל b ואת רוחב הלוח המרכזי a ולהכפיל אותם. שטח החתך של הליבה מתקבל S \u003d a * b (בס"מ רבוע). הוא קובע את ההספק של השנאי P=. לאחר מכן, מחושב הזרם המרבי באמפר, אותו ניתן להסיר מפיתול במתח של 12 וולט: I \u003d P / 12.

קביעת שטח הליבה.

לאחר מכן, מספר הסיבובים לוולט מחושב באמצעות הנוסחה n=50/S. עבור 12 וולט, יש צורך לפתול 12 * n סיבובים עם מרווח של כ 20% עבור הפסדים בנחושת ועל המייצב. ואם לא, אז ירידת המתח בעומס. והשלב האחרון הוא לבחור את החתך של החוט המתפתל לפי הגרף עבור צפיפות זרם של 2-3 mA / מ"ר מ"ר.

בחירה של חוטי נחושת.

לדוגמה, יש שנאי עם פיתול ראשוני של 220 וולט עם סט ברזל בעובי 3.5 ס"מ ורוחב לשון אמצעית של 2.5 ס"מ. מכאן ש- S = 2.5 * 3.5 = 8.75 והספק השנאי =3 W (בערך). אז הזרם המקסימלי האפשרי ב-12 וולט הוא I=P/U=3/12=0.25 A. לליפוף ניתן לבחור חוט בקוטר 0.35..0.4 מ"ר. עבור 1 וולט יש 50 / 8.75 = 5.7 סיבובים, יש צורך לרוח 12 * 5.7 = 33 סיבובים. בהתחשב במלאי - כ-40 סיבובים.

בחירת שנאי מוגמר

אם יש שנאי מוכן עם סלילה משנית המתאים לזרם ולמתח, אתה יכול לנסות להרים אחד מוכן. לדוגמה, בסדרת CCI ישנם מוצרים מתאימים עם מתח פיתול משני הקרוב ל-12 וולט.

שַׁנַאי	ייעוד המסקנות של הפיתול המשני	מתח, V	זרם מותר, א
לשכת המסחר והתעשייה48	11-12, 13-14, 15-16, 17-18	13,8	0,27
CCI209	11-12, 13-15	11,5	0,0236
CCI216	11-12, 13-14, 15-16, 17-18	11,5	0,072

היתרון של פתרון זה הוא עוצמת העבודה המינימלית והאמינות של ביצוע המפעל. מינוס - השנאי מכיל פיתולים אחרים, ההספק הכולל מחושב גם עבור העומס שלהם.לכן, מבחינת משקל וגודל, שנאי כזה יאבד.

בחירת דיודה וייצור מיישרים

דיודות במיישר נבחרות לפי שלושה פרמטרים:

המתח קדימה המותר הגבוה ביותר;
המתח ההפוך הגבוה ביותר;
זרם הפעלה מקסימלי.

על פי שני הפרמטרים הראשונים, 90 אחוז מהתקני המוליכים למחצה הזמינים מתאימים לפעולה במעגל 12 וולט, הבחירה נעשית בעיקר על ידי הזרם הרציף המרבי. העיצוב של מארז הדיודה ושיטת ייצור המיישר תלויים גם הם בפרמטר זה.

אם זרם העומס אינו עולה על 1 A, ניתן להשתמש בדיודות אמפר אחד זרות ומקומיות:

1N4001-1N4007;
HER101-HER108;
KD258 ("טיפה");
KD212 ואחרים.

עבור זרמים נמוכים יותר (עד 0.3 A), התקני KD105 (KD106) מיועדים. כל הדיודות המפורטות יכולות להיות מורכבות הן אנכית והן אופקית על מעגל מודפס או על לוח מעגלים, או פשוט על פינים. הם לא צריכים רדיאטורים.

גשר דיודה מאלמנטים בעלי הספק נמוך.

אם אתה צריך זרמי הפעלה גדולים, אתה צריך להשתמש בדיודות אחרות (KD213, KD202, KD203 וכו '). מכשירים אלה מיועדים לפעולה על גופי קירור, בלעדיהם הם יעמדו לא יותר מ-10% מהזרם המרבי של לוחית השם. לכן, אתה צריך לבחור גופי קירור מוכנים או להכין אותם בעצמך מנחושת או אלומיניום.

עיצוב נוסף של גשר הדיודה.

נוח גם להשתמש במכלולי דיודות גשר מוכנים KTS405, KVRS או דומים. אין צורך להרכיב אותם - מספיק להפעיל מתח חילופין על היציאות המתאימות ולהסיר את הקבוע.

הרכבה של KVRS3510.

קיבולת קבלים

הקיבול של קבל תלוי בעומס ובאדווה שהוא מאפשר.לחישוב מדויק של הקיבולת, יש נוסחאות ומחשבונים מקוונים שניתן למצוא באינטרנט. לתרגול, אתה יכול להתמקד במספרים:

בזרמי עומס נמוך (עשרות מיליאמפר), הקיבול צריך להיות 100..200 uF;
בזרמים של עד 500 mA, יש צורך בקבל 470..560 uF;
עד 1 A - 1000..1500 uF.

עבור זרמים גבוהים יותר, הקיבול גדל באופן פרופורציונלי. הגישה הכללית היא שככל שהקבל גדול יותר, כך ייטב. אתה יכול להגדיל את הקיבולת שלו בכל מידה, מוגבל רק בגודל ובעלות. מבחינת מתח, יש צורך לקחת קבל עם מרווח רציני. אז, עבור מיישר 12 וולט, עדיף לקחת אלמנט של 25 וולט מאשר 16 וולט.

שיקולים אלה נכונים לגבי מקורות לא יציבים. עבור PSU עם מייצב קיבולת, ניתן להפחית אותו בכמה פעמים.

ייצוב מתח היציאה

לא תמיד יש צורך במייצב במוצא ספק הכוח. לכן, אם הוא אמור להשתמש ביחידת אספקת חשמל בשילוב עם ציוד להפקת קול, אז לפלט חייב להיות מתח יציב. ואם גוף החימום משמש כעומס, המייצב מיותר בבירור. ל ספק כוח פס LED אתה יכול להסתדר בלי מודול אספקת החשמל המורכב ביותר, אבל מצד שני, מתח יציב מבטיח את עצמאות בהירות הזוהר במהלך עליות מתח ומאריך את חיי מנורת ה-LED.

אם ההחלטה להתקין מייצב מתקבלת, הדרך הקלה ביותר היא להרכיב אותו על שבב LM7812 מיוחד (KR142EN5A). מעגל המיתוג פשוט ואינו דורש התאמה.

מייצב על 7812.

ניתן להפעיל מתח מ-15 עד 35 וולט לכניסה של מייצב כזה. יש להתקין קבל C1 בקיבולת של לפחות 0.33 מיקרופארד בכניסה, לפחות 0.1 מיקרופארד ביציאה.הקבל של בלוק המסנן פועל בדרך כלל כ-C1 אם אורך החוטים המחברים אינו עולה על 7 ס"מ. אם לא ניתן לשמור על אורך זה, יהיה צורך להתקין אלמנט נפרד.

לשבב 7812 יש הגנה מפני התחממות יתר וקצר חשמלי. אבל היא לא אוהבת היפוך קוטביות בכניסה ואספקת מתח חיצוני למוצא - הזמן שלה בחיים במצבים כאלה מחושב בשניות.

חָשׁוּב! עבור זרם עומס מעל 100 mA, התקנת מייצב אינטגרלי על גוף קירור היא חובה!

הגדלת זרם המוצא של המייצב

הסכימה לעיל מאפשרת לך לטעון את המייצב בזרם של עד 1.5 A. אם זה לא מספיק, אתה יכול להפעיל את הצומת עם טרנזיסטור נוסף.

מעגל עם טרנזיסטור מבנה n-p-n

טרנזיסטור חיצוני n-p-n.

מעגל זה מומלץ על ידי המפתחים והוא כלול בגיליון הנתונים של השבב. זרם המוצא לא יעלה על זרם האספן המרבי של הטרנזיסטור, אשר חייב להיות מסופק עם גוף קירור.

מעגל טרנזיסטור P-n-p

אם אין שלישיית מוליכים למחצה של מבנה n-p-n, ניתן להגביר את המייצב עם שלישיית מוליכים למחצה p-n-p.

טרנזיסטור חיצוני p-n-p.

דיודת הסיליקון VD בהספק נמוך מגדילה את מתח המוצא של ה-7812 ב-0.6 וולט ומפצה על נפילת המתח על פני צומת הפולט של הטרנזיסטור.

מייצב פרמטרי

אם מסיבה כלשהי הרגולטור המשולב אינו זמין, אתה יכול להפעיל את הצומת על דיודת הזנר. יש צורך לבחור דיודת זנר עם מתח ייצוב של 12 וולט ומיועדת לזרם העומס המתאים. הזרם הגבוה ביותר עבור כמה דיודות זנר ביתיות ומיובאות של 12 וולט מצוין בטבלה.

סוג זנר	D814G	D815D	KS620A	1N4742A	BZV55C12	1N5242B
זרם עומס	5 mA	0.5 א	50 mA	25 mA	5 mA	40 mA
מתח ייצוב	12 וולט

תכנית של מייצב פרמטרי פשוט.

ערך הנגד מחושב לפי הנוסחה:

R \u003d (Uin min-Ust) / (In max + Ist min), כאשר:

Uin min - מתח קלט מינימלי בלתי מיוצב (צריך להיות לפחות 1.4 Ust), וולט;
Ust - מתח ייצוב של דיודת הזנר (ערך ייחוס), וולט;
במקסימום - זרם העומס הגבוה ביותר;
Ist min - זרם ייצוב מינימלי (ערך ייחוס).

אם אין דיודת זנר למתח הרצוי, היא יכולה להיות מורכבת משניים המחוברות בסדרה. במקרה זה, המתח הכולל צריך להיות 12 וולט (לדוגמה, D815A ב-5.6 וולט בתוספת D815B ב-6.8 וולט יתנו 12.4 וולט).

חָשׁוּב! אי אפשר לחבר דיודות זנר (אפילו מאותו סוג) במקביל "כדי להגביר את זרם הייצוב"!

דיודות זנר אינן מחוברות במקביל.

אתה יכול להפעיל את המייצב הפרמטרי באותו אופן - על ידי הפעלת טרנזיסטור חיצוני.

תכנית של מייצב חזק.

עבור טרנזיסטור חזק, יש לספק רדיאטור. מתח האספקה במקרה זה יהיה פחות מ-Ust של דיודת הזנר ב-0.6 V. במידת הצורך, ניתן להתאים את מתח המוצא כלפי מעלה על ידי הפעלת דיודת סיליקון (או שרשרת דיודות). כל אלמנט בשרשרת יגדיל את Vout בכ-0.6 V.

מעגל מייצב עם דיודת זנר ודיודה.

ויסות מתח מוצא

אם המתח של ספק הכוח חייב להיות מווסת מאפס, אז המעגל האופטימלי יהיה מייצב פרמטרי עם תוספת של נגד משתנה.

ויסות מתח חלק.

נגד 1 kΩ המחובר בין בסיס הטרנזיסטור לחוט המשותף יגן על הטריודה מכשל אם מעגל המנוע הפוטנציומטר יישבר.כאשר הכפתור של הנגד המשתנה מסובב, המתח בבסיס הטרנזיסטור ישתנה מ-0 ל-Ust של דיודת הזנר בפיגור של כ-0.6 וולט. יש לקחת בחשבון שהפרמטרים של הצומת יהיו גרועים יותר בגלל השימוש בפוטנציומטר - נוכחות של מגע נע (אפילו באיכות טובה) תפחית בהכרח את יציבות המתח בבסיס הטרנזיסטור.

קרא גם

כיצד ליצור אספקת חשמל מנורה חסכונית באנרגיה

השגת ויסות 0 עד 12 וולט עם הרגולטור המשולב מסדרת 78XX היא הרבה יותר קשה. אם מספיק טווח ויסות של 5 עד 12 V, אתה יכול להשתמש בשבב 7805 ולהפעיל אותו בהתאם למעגל הפוטנציומטר. דיודת הזנר צריכה להיות במתח של כ-7 וולט (KS168 עם או בלי דיודה, KS175 וכו'). במיקום התחתון של מחוון הפוטנציומטר, סיכת ה-GND מחוברת לחוט המשותף, והיציאה תהיה 5 וולט. כאשר המנוע מועבר לפלט העליון, המתח בו יגדל עד ל-Ust של דיודת הזנר ויצטבר עם מתח הייצוב של המיקרו-מעגל.

ויסות חלק מ-5 עד 12 וולט.

אתה יכול להשתמש בשבב LM317. יש לו גם שלושה מסופים והוא תוכנן במיוחד ליצירת מקורות מוסדרים. אבל למייצב הזה יש סף מתח נמוך יותר שמתחיל ב-1.25 וולט. ישנם מעגלים רבים באינטרנט ב-LM317 עם התאמה מאפס, אך 90+ אחוז מהמעגלים הללו אינם פועלים.

תרשים חיווט סטנדרטי LM317.

קרא גם:ספק כוח תוצרת בית עם ויסות מתח וזרם 0 עד 30V

פריסת מכשיר

לאחר בחירת כל הצמתים, או שיש מושג ברור מה הם יהיו, אתה יכול להמשיך לפריסה של המכשיר. כמו כן, חשוב להבין איך יהיה המארז העתידי של המכשיר.אתה יכול לבחור מוכן, אתה יכול לעשות את זה בעצמך אם יש לך חומרים וכישורים.

אין כללים מיוחדים לפריסה של צמתים בתוך המארז. אבל רצוי לסדר את הצמתים כך שהם מחוברים על ידי מוליכים בסדרה, כמו בתרשים, ולאורך המרחק הקצר ביותר. חיבורי היציאה ממוקמים בצורה הטובה ביותר בצד שממול לכבל החשמל. עדיף לתקן את מתג ההפעלה והנתיך בגב המכשיר. לשימוש רציונלי בחלל הבין-מקרה, ניתן להתקין חלק מהצמתים בצורה אנכית, אך עדיף לתקן את גשר הדיודה בצורה אופקית. בהרכבה אנכית, זרמי הסעה של אוויר חם מהדיודות התחתונות יזרמו סביב האלמנטים העליונים ובנוסף יחממו אותם.