Блок питания 12в 2а схема своими руками. Блок питания 12В 2А своими руками: пошаговая инструкция по изготовлению

1. Метод последовательных батарей

Один из самых простых способов создания двойного источника питания — использование двух комплектов батарей. Аккумуляторы соединены последовательно, так что положительный полюс одного аккумулятора присоединен к отрицательному полюсу второго аккумулятора. Когда это среднее соединение используется в качестве опорного заземления для цепи, вы сможете получить положительное и отрицательное напряжение от батарей, как показано на принципиальной схеме ниже. Для небольших и портативных синтезаторов это часто делается с помощью двух 9V батареи, как я продемонстрировал на макетной плате на изображении ниже. Поскольку напряжение обеих батарей будет падать по мере разрядки, нам также необходимо включить регуляторы напряжения, которые обеспечивают подачу стабильного напряжения на синтезатор. На изображении ниже вы можете видеть, что батареи, которые я использую, почти разряжены, так как напряжение, измеренное моим мультиметром, составляет всего -7,11 В.

Этот метод работает, только если один или оба источника напряжения считаются «плавающими». Это означает, что источник питания не подключен к какому-либо абсолютному эталонному напряжению, например, к заземлению. Все батареи являются плавающими источниками питания, однако проводные источники питания часто таковыми не являются. Например, если отрицательный вывод обоих источников напряжения соединен с землей, то соединение положительного и отрицательного выводов обоих источников вместе просто создаст короткое замыкание; это то, чего я бы посоветовал вам избегать!

• Преимущества:
  • Очень просто внедрить и устранить неполадки.
  • Относительно портативный.
  • Напряжение можно увеличить путем последовательного добавления большего количества батарей.
  • Срок службы батареи и максимальный выходной ток могут быть увеличены путем параллельного подключения дополнительных батарей.
• Недостатки:
  • Батарейки постоянно нужно менять!
  • Напряжение батарей будет падать по мере их разрядки (как видно на изображении), поэтому по-прежнему потребуется дополнительная микросхема регулятора мощности.

2. Двойное выпрямление переменного тока в постоянный

Электричество, подаваемое в сетевую розетку, меняет положительное на отрицательное напряжение много раз в секунду (230 В 50 Гц в Европе, 120 В 60 Гц в США). Что мы хотим сделать, так это уменьшить это напряжение до более низкого и более управляемого напряжения, используя положительную половину сигнала переменного тока для питания положительного выхода, а отрицательную половину для отрицательного выхода. Этот процесс требует следующих шагов:

• Понизьте высокое напряжение, подаваемое от сети, до более низкого напряжения с помощью трансформатора.
• Выпрямите сигнал переменного тока на положительный и отрицательный с помощью диодов.
• Сглаживание напряжения с помощью конденсаторов.
• Создание стабильного выходного напряжения с помощью регуляторов мощности.

а. Схема однополупериодного выпрямителя

Это схема блока питания, которую я использовал в своем синтезаторе, и это, вероятно, наиболее распространенная схема, используемая сборщиками синтезаторов своими руками. Этот дизайн часто предпочитают Двухполупериодный выпрямитель , так как вы можете использовать коммерческий сетевой трансформатор для преобразования сетевого питания в 12 В переменного тока, который используется источником питания. Это означает, что ваша схема не вступает в прямой контакт с сетевым питанием, что делает работу с ней немного безопаснее (но вы все равно должны быть осторожны!).

Важно: Вы должны убедиться, что трансформатор, который вы используете, выдает 12В переменного тока , а не 12В постоянного тока. Вилки 12 В постоянного тока встречаются гораздо чаще, поэтому может потребоваться некоторое время, чтобы найти правильный тип вилки 12 В переменного тока. Также убедитесь, что вилка, которую вы получаете, рассчитана на силу тока не менее 1000 мА и что номинальное входное напряжение сети соответствует стране, в которой вы находитесь.

Пример схемы однополупериодного выпрямителя показан на схеме 2 ниже. Схема принимает сигнал 12 В переменного тока от настенной розетки и преобразует его в стабильный положительный и отрицательный выходной сигнал 12 В. Я видел множество вариаций этой схемы, использующих самые разные номиналы конденсаторов.

Как это работает?

1. Цепь принимает сигнал переменного тока 12 В от трансформатора сетевой розетки. 12 В переменного тока относится к среднеквадратичному (RMS) значению сигнала. Этот сигнал имеет пиковое напряжение ± 17 В, как показано на диаграмме формы сигнала ниже.
2. Диод D1 пропускает только положительную половину сигнала переменного тока, а D2 пропускает отрицательные напряжения. Этот процесс известен как полуволновое выпрямление или полумостовое выпрямление , поскольку только половина формы волны переменного тока используется для питания каждого из выходов напряжения. В результате каждый выход теоретически может выдавать только половину мощности (и, следовательно, тока), выдаваемой трансформатором настенной розетки. Пиковое напряжение выпрямленных сигналов равно ± 16,3В, так как диоды вносят в цепь падение 0,7В.
3. Конденсаторы сглаживают форму сигнала, обеспечивая подачу на регуляторы напряжения более непрерывного напряжения. Обоснование выбора именно этого значения емкости обсуждается в следующем разделе.
4. Регуляторы напряжения LM7812 и LM7912 обеспечивают стабильное напряжение на выходе источника питания +12 В и -12 В соответственно. Если вместо этого вы хотите получить выходы +15 В и -15 В, вы можете использовать вилку питания переменного тока на 15 В и заменить ее на LM7815 и LM79.15 регуляторов. Если вы собираете свою собственную схему, следите за тем, чтобы входные, выходные и заземляющие контакты на положительном и отрицательном стабилизаторах напряжения находились в другом порядке.
5. Конденсаторы C3 и C4 в основном включены для улучшения переходных характеристик источника питания; конденсатор может обеспечивать кратковременные всплески высокого тока при внезапных изменениях нагрузки, приложенной к источнику питания. Согласно техпаспорту на стабилизатор отрицательного напряжения LM7912, для стабильности конденсатор С4 должен быть не менее 1мкФ (при использовании танталового конденсатора) или 10мкФ (при использовании электролитического конденсатора). Было выбрано более высокое значение 100 мкФ, чтобы обеспечить дополнительный запас прочности по сравнению с этим минимальным значением.
6. Два светодиода указывают на наличие питания на выходах. Некоторые регуляторы отрицательной мощности также требуют минимальной нагрузки на выходе перед запуском, поэтому светодиоды помогают обеспечить эту нагрузку.
7. Согласно техпаспорту LM7912, диод Д4 необходим, когда на входе используются большие конденсаторы типа С10 . Диод предотвращает мгновенные короткие замыкания на входе, которые могут возникнуть при включении или выключении цепи. Для LM7812 это не обязательно, но я поставил D6 на всякий случай.
8. В технических характеристиках LM7812 и LM7912 указано, что D5 и D3 должны присутствовать для предотвращения проблем с фиксацией . Эти компоненты действуют как фиксирующие диоды, помогая защитить регуляторы от обратной полярности на выходах. Если один регулятор запускается раньше другого, такие устройства, как операционные усилители (операционные усилители), могут защелкнуться и вызвать короткое замыкание между обеими шинами питания. Это может помешать запуску второго регулятора. Диоды (предпочтительно Шоттки) предотвращают опускание положительного выхода ниже -0,3 В и отрицательного выхода выше 0,3 В, позволяя запускать оба регулятора и останавливать состояние фиксации.

Как выбрать номинал конденсатора?

Почему на входе каждой шины питания установлено два конденсатора (C1 и C7, C2 и C10)? Как были выбраны номиналы этих конденсаторов? Я просмотрел несколько схем однополупериодных выпрямителей, и, похоже, существует много различий в том, каким должно быть значение емкости.

Как правило, рядом с входом каждого регулятора мощности находится один небольшой неэлектролитический конденсатор, который помогает стабилизировать, фильтровать и сглаживать вход (C1 и C2). Обычно это от 100 нФ до 1 мкФ. Небольшие конденсаторы (керамические, полиэфирные, танталовые и т. д.), как правило, лучше, чем большие электролитические пленочные конденсаторы, фильтруют высокочастотный шум из сигнала.

Затем имеется группа больших электролитических конденсаторов, соединенных параллельно (C7 и C10; при необходимости можно подключить больше конденсаторов), обеспечивающих относительно постоянный запас мощности, даже когда входной сигнал переменного тока находится в противоположной половине волна, а новая энергия не подается. Эти конденсаторы хорошо удаляют низкочастотный шум и стабилизируют колебания постоянного напряжения. Общая емкость этого резервуара зависит от величины нагрузки, которую вы ожидаете от источника питания. Вот как рассчитать, какая емкость вам может понадобиться:

Согласно техническому описанию, 12-вольтовые регуляторы требуют минимального входного напряжения 14,5 В, чтобы обеспечить стабильное выходное напряжение 12 В. Поскольку 16,3 В — это максимальное напряжение, обеспечиваемое нашим трансформатором и схемой выпрямления, при полной нагрузке мы стремимся к среднему входному напряжению постоянного тока (V _DC ) 15,4 В и максимальным пульсациям напряжения (p _% ) 5,8%.

 V_{DC}=\frac{16.3+14.5}{2}=15.4V 

 \rho_\%=\frac{15.4-14.5}{15.4}\times100=5.8\% 

Далее нужно вычислить эффективное сопротивление нагрузки. Поскольку регулятор может выдавать максимальный ток (I _DC ) около 1 А, это означает, что эквивалентное сопротивление нагрузки (R _L ) составляет 15,4 Ом. Рассеиваемая мощность (P _D ) на регуляторе (в виде тепла) составляет 3,4 Вт. Сам по себе регулятор может рассеивать только ~1 Вт, поэтому нам обязательно нужно прикрепить к нему радиатор для отвода лишнего тепла.

 R_L=\frac{V_{DC}}{I_{DC}}=\frac{15.4}{1}=15.4\Omega 

 P_D = (V_{DC}-V_O )(I_{DC})\ newline=(15.4-12)(1)=3.4W 

Затем мы можем рассчитать минимальное значение емкости (C _s ), которые могут обеспечить желаемую пульсацию напряжения. Формула, которую я использую, предполагает, что разрядка конденсатора является приблизительно линейной, а частота переменного тока составляет 50 Гц. Значение оказывается около 11 000 мкФ! Теоретически нам потребуется соединить 3 больших конденсатора емкостью 4700 мкФ вместе параллельно, чтобы регулятор мощности мог достичь максимального выходного тока 1 А. Только с одним конденсатором 4700 мкФ максимальный выходной ток, вероятно, составляет около 0,4 А на шину.

 C_s=\frac{1}{\rho _\%R_L}=\frac{1}{5,8\times 15,4}=0,011F 

 \text{Если } \quad C_s=0,0047F \quad \text{то :} 

 R_L=\frac{1}{5,8\times 0,0047}=36,7\Omega 

 I_{DC}=\frac{15,4}{36,7}=0,42A 

Итак, подведем итоги… если мы хотим получить полный 1А выходного тока от нашего источника питания, суммарное значение емкости на входе регулятора должно быть не менее 11000 мкФ.

Полумостовой выпрямитель: дополнительная литература

• Музыка из космоса: Блок питания Wall-wart
• Схемы Сегодня: Теория схем однополупериодного выпрямителя

Тестирование полумостового выпрямителя на макетной плате.

б. Схема двухполупериодного выпрямителя

В «мостовой» или «двухполупериодной» схеме выпрямления как положительные, так и отрицательные участки переменного сигнала используются для питания обоих выходов. Это означает, что схема теоретически может управлять вдвое большей нагрузкой по сравнению с полумостовым выпрямителем. Как видно на Схема 3 , большая часть схемы идентична полумостовому выпрямителю. Единственное отличие состоит в том, что были добавлены два дополнительных выпрямительных диода и используется трансформатор с тремя выходами (называемый «трансформатор с центральным отводом»). Центральный выход трансформатора используется в качестве опорного заземления, в то время как два других соединения выводят идентичный сигнал 12 В переменного тока, но сдвинутый по фазе на 180°. Это означает, что когда один из выходов находится в положительной части переменного сигнала, другой — в отрицательной, и наоборот.

Этот тип схемы часто используется в профессиональном оборудовании, но не так часто используется сборщиками синтезаторов своими руками. Трансформаторы с центральным отводом недоступны в виде предварительно упакованных настенных розеток, поэтому вам нужно будет подключить их самостоятельно. Поскольку один конец трансформатора подключен к сети, построение этой схемы сопряжено с большим риском, и его следует предпринимать только в том случае, если у вас есть подходящее оборудование и вы знаете, что делаете! При покупке трансформатора убедитесь, что номинальное входное напряжение сети соответствует стране, в которой вы находитесь.

Как это работает?

1. Трансформатор принимает сетевой сигнал переменного тока и снижает напряжение, выдавая два сигнала переменного тока 12 В, которые сдвинуты по фазе на 180°.
2. Четыре диода используются для разделения положительной и отрицательной частей переменного сигнала, направляя положительные половины на регулятор +12 В, а отрицательные — на регулятор -12 В. Поскольку оба сигнала переменного тока не совпадают по фазе, это приводит к непрерывной подаче питания для обеих полярностей.
3. Остальная часть схемы идентична «полумостовому выпрямителю», поэтому вы можете обратиться к моему описанию выше, чтобы увидеть, как он работает и что делает каждый компонент.

Полномостовой выпрямитель: дополнительная информация Теория

3. Преобразующий зарядный насос постоянного тока в постоянный

Также возможно генерировать двойной источник питания 12 В только от одной вилки питания +12 В постоянного тока. Это полезно, поскольку штепсельные вилки постоянного тока гораздо более распространены и, следовательно, их дешевле покупать. Также легче найти вилки 12 В постоянного тока с высоким номинальным током, что позволяет питать большее количество модулей синтезатора от одного и того же источника питания. Этот тип конструкции блока питания часто встречается в портативных модульных наборах синтезаторов и небольших модулях питания, совместимых с Eurorack. Поскольку схема трансформатора и выпрямления (большие конденсаторы) находятся во внешней вилке, площадь основания электроники, используемой в этой конструкции, может быть намного меньше, чем в модели 9.0024 Двойные цепи выпрямления постоянного и переменного тока .

а. Как это работает?

В самой простой форме инвертирующий зарядовый насос использует «плавающий» конденсатор для переноса заряда со стороны +12 В на сторону -12 В цепи. Конденсатор заряжается от входа +12 В, обеспечиваемого штепсельной вилкой. После заполнения конденсатор отключается от входа +12 В, а положительный вывод вместо этого подключается к земле. Поскольку заряд (и, следовательно, падение напряжения) на конденсаторе остается прежним, это означает, что отрицательная клемма конденсатора теперь находится под напряжением -12 В. Затем конденсатор начинает разряжаться, и это используется для питания отрицательной шины. В нашем блоке питания этот процесс зарядки и разрядки повторяется много раз в секунду. Схема 4 показывает эквивалентную схему, демонстрирующую, как работает эта система. В реальной схеме переключение конденсатора осуществляется с помощью интегральной микросхемы.

1. Первоначально переключатели S1 и S3 замкнуты, а переключатели S2 и S4 разомкнуты. Конденсатор С1 подключен к Вин и заземляют , вызывая увеличение заряда в конденсаторе.
2. Через определенный интервал переключатели S1 и S3 снова размыкаются, а S2 и S4 замыкаются. Верхняя ножка конденсатора теперь подключена к заземлению вместо Vin . Поскольку заряд конденсатора не изменился, падение напряжения на конденсаторе остается прежним. В результате напряжение -Vin присутствует на нижней ножке конденсатора.
3. Этот механизм переключения постоянно повторяется, заряжая конденсатор C1 положительным входным напряжением и снова разряжая его на инвертированном выходе. Конденсатор, по сути, перекачивает заряд с положительного входа на инвертированный выход.
4. Конденсатор C2 действует как буфер/аккумулятор мощности, сглаживая напряжение на выходе и обеспечивая непрерывное питание на инвертированном выходе.

б. Реализация на практике

переключение инвертирующего нагнетательного насоса. Конденсатор C6 используется для инвертирования заряда, а C5 действует как резервуар, так что отрицательный выход имеет более стабильный выход. На графиках показано, как схема реагирует на запуск. Ток через конденсатор C6 чередуется с положительного на отрицательный через равные промежутки времени, поскольку он заряжается от положительного источника питания и разряжается на отрицательном выходе. Напряжение отрицательного выхода быстро уменьшается по мере того, как накопительный конденсатор C5 заряжается, выравниваясь со временем на уровне -12 В.

В микросхеме LTC1144 частоту сигнала переключения можно увеличивать или уменьшать, изменяя номинал конденсатора, подключенного к входному контакту OSC. Накачки заряда могут работать в широком диапазоне частот переключения, обычно от 1 кГц до 200 кГц.

Эти ребята везде — всевозможные номиналы напряжения и тока. Они доступны для продажи в любом магазине, но есть некоторые важные вещи, на которые стоит обратить внимание! Во-первых, выходное напряжение не будет 9 В (например) из коробки, это номинальное напряжение является просто минимальным выходным значением для номинального тока (например, 200 мА). Кроме того, на выходе будет много пульсаций!

Прежде чем мы поговорим именно об этих ребятах, давайте вернемся в то время, когда инженерам приходилось создавать блоки питания голыми руками!

Старые добрые времена!

Еще пару десятилетий назад единственным способом построить источник питания было запустить большой коренастый трансформатор 120 В переменного тока / 12 В переменного тока. Трансформатор использовался для снижения высокого напряжения от стены до менее опасного уровня. Затем диоды и конденсаторы использовались для преобразования переменного тока в постоянный.

Трансформеры

Мы не будем вдаваться в подробности электромагнитной теории, лежащей в основе трансформаторов, за исключением того, что они сделаны из двух катушек проволоки вокруг куска железа. Если количество витков одинаковое с обеих сторон, то переменное напряжение одинаково с обеих сторон. Если на одной стороне в два раза больше катушек, на ней в два раза больше напряжения. Их можно использовать «назад» или «вперед»! Для получения более подробной информации обязательно посетите страницу Википедии.

Чтобы использовать его, одна половина должна быть подключена к стене («основная» «высокая сторона»)

, а другая половина будет выдавать 12 В переменного тока («вторичная» «низкая сторона»). Трансформатор работал двумя способами: во-первых, он принимал опасное высокое напряжение и преобразовывал его в гораздо более безопасное низкое напряжение, во-вторых, изолировал две стороны. Это сделало его еще безопаснее, потому что горячая линия не могла появиться в вашей электронике и, возможно, убить вас электрическим током.

Мы будем использовать схематический символ для обозначения трансформатора, его две катушки внутри вытянуты, схематический символ будет иметь одинаковое количество катушек с обеих сторон, поэтому используйте здравый смысл и любые схематические индикаторы, чтобы помочь вам понять что первично, а что вторично!

Однополупериодное выпрямление

Теперь, когда напряжение находится на уровне около 12 В переменного тока, не связанном с электрическим током, его можно преобразовать в постоянный ток. Самый простой и дешевый способ преобразовать (также называемый выпрямить ) переменный ток в постоянный — использовать один диод. Диод — это простой электронный «клапан», пропускающий ток только в одну сторону. Поскольку переменное напряжение меняется от положительного к отрицательному, а нам нужен только положительный, мы можем подключить его так, чтобы цепь получала только положительную половину 9. 0022 цикла переменного тока.

Вы можете использовать силовой диод, такой как 1N4001, они чрезвычайно распространены и могут выдержать много злоупотреблений. Сторона с серебряной полосой соответствует стороне схематического символа, на которую указывает «стрелка» в символе диода. Это единственное направление, в котором может течь ток. Затем выходной сигнал делится пополам, так что напряжение становится только положительным.

Это преобразует

в

То, что у нас сейчас есть, на самом деле не переменный ток и не постоянный ток, а бугристая волна. Хорошей новостью является то, что теперь это только положительное напряжение, а это значит, что на него можно безопасно поставить конденсатор.

Это конденсатор на 2200 мкФ (0,0022 Фарад), рядом с одной ногой стоят знаки (-), это отрицательная сторона. Другая сторона положительная, и на ней никогда не должно быть напряжения, чтобы отрицательный контакт был «выше», чем положительный, иначе он выйдет из строя!

Конденсатор сглаживает напряжение, убирая комки, вроде того, как пружинные толчки в автомобиле или горном велосипеде уменьшают неровности дороги. Конденсаторы хороши для этого, но большие конденсаторы, которые хороши для этого (электролитические), не выдерживают отрицательного напряжения — они взорвутся!

Поскольку напряжение очень неравномерное (большие пульсации), нам нужен действительно большой конденсатор электролитического типа. Насколько велик? Ну, за этим стоит много математики, о которой вы можете прочитать, но грубая формула, которую вы должны иметь в виду, выглядит так:

Напряжение пульсаций = Потребляемый ток / ((Частота пульсаций) * (Размер конденсатора))

или по-другому

Размер конденсатора = потребляемый ток / ((частота пульсаций) * (напряжение пульсаций))

Для однополупериодного выпрямителя (один диод) частота составляет 60 Гц (или 50 Гц в Европе). Текущее потребление — это максимальное количество тока, которое потребуется вашему проекту. Напряжение пульсаций — это то, сколько пульсаций будет на выходе, с которым вы готовы жить, а размер конденсатора указан в фарадах.

Допустим, у нас есть потребляемый ток 50 мА и максимальное напряжение пульсаций 10 мВ, с которым мы готовы жить. Для однополупериодного выпрямителя конденсатор должен быть не менее = 0,05/(60*0,01) = 0,085 Фарад = 85 000 мкФ ! Это массивный и дорогой конденсатор. По этой причине редко можно увидеть пульсации напряжения ниже 10 мВ. Чаще всего можно увидеть, может быть, 100 мВ пульсаций, а затем использовать какой-либо другой метод для уменьшения пульсаций, например, микросхему линейного регулятора.

Вам не нужно запоминать эту формулу, но вы должны помнить следующее: Когда ток возрастает с до , а емкость конденсатора остается неизменной, пульсации увеличиваются с до . Если ток идет до а вы хотите чтобы пульсации были одинаковые, конденсатор тоже должен увеличить .

Двухполупериодные выпрямители

Одна вещь, которую можно сделать, чтобы уменьшить размер пульсаций/конденсатора вдвое, — это использовать двухполупериодный выпрямитель вместо полупериодного. В двухполупериодном выпрямителе используются 4 диода, расположенных особым образом, так что он пропускает положительное напряжение через и , «переворачивая» отрицательное напряжение в положительное.

Итак, теперь мы получаем:

Как вы можете видеть, горбов в два раза больше — нет того, что происходит «половина времени, нет напряжения». Это означает, что мы можем разделить рассчитанный размер конденсатора на половину того, что было в предыдущем случае.

По сути, двухполупериодный выпрямитель намного лучше, чем однополупериодный! Так зачем вообще говорить о выпрямителях полуволнового типа? Ну, потому что они полезны для нескольких других целей. В общем, вы вряд ли увидите преобразователь переменного тока в постоянный, который использует полуволну, поскольку стоимость диодов компенсирует экономию на размере и стоимости конденсатора!

Трансформатор AC/DC на практике

Хорошо, теперь, когда мы рассмотрели трансформаторы, диоды, используемые в качестве выпрямителей, и большие конденсаторы, давайте снова взглянем на массивный штепсельный блок. На этот раз мы заглянем внутрь, разрезав его пополам! Этот источник питания рассчитан на 9 В постоянного тока при 200 мА.

Мы можем полностью вытащить его, чтобы увидеть детали печатной платы.

Вау, это выглядит очень знакомо, не так ли? Слева направо видны провода, идущие к трансформатору от розетки, на выходе трансформатора есть два силовых диода и большой конденсатор (2200 мкФ). Вы можете быть немного озадачены  два диода — разве не должно быть четыре для двухполупериодного выпрямителя? Оказывается, если у вас есть специальный трансформатор, сделанный с «центральным отводом» (провод, идущий к центру), вы можете обойтись двумя диодами. Так что это действительно двухполупериодный выпрямитель, только с трансформатором с центральным отводом.

Эти блоки вилок на основе трансформатора очень дешевы в изготовлении  — порядка менее 1 доллара!

Проверка источника питания 9 В

Итак, теперь мы возьмем свежий блок питания (не используйте, конечно, распиленный пополам) и измерим выходное напряжение мультиметром.

Йоу! 14В? Это не похоже на 9V на упаковке, это сломанная бородавка? Нет! Это совершенно нормально! Настенные адаптеры на основе трансформатора не предназначены для получения точных выходных сигналов. Во-первых, трансформатор, если вы помните, сделан из мотков проволоки. Катушки по большей части действуют как катушки индуктивности, но все же имеют небольшое сопротивление. Например, если катушка имеет сопротивление 10 Ом, то ток 200 мА приведет к потере V = I * R = (0,2 Ампер) * (10 Ом) = 2 Вольта только в медной обмотке! Еще одна вещь, которая вызывает потери, заключается в том, что металлический сердечник трансформатора становится менее эффективным по мере увеличения величины преобразуемого тока. В целом, существует много неэффективных факторов, из-за которых объем выпускаемой продукции будет колебаться. Как правило, результат может достигать 9 0021 дважды  номинальное напряжение при потребляемом токе менее 10 мА.

Рассмотрим подробно

Давайте посмотрим на осциллограф, таким образом мы сможем увидеть в деталях, что происходит.

При отсутствии тока в источнике питания выходное напряжение составляет около 14 В

Когда я подключил резистор на 100 Ом (потребление 110 мА) от положительного контакта к отрицательному, напряжение упало до 11,2 В

Подключение резистора 60 Ом (потребление ~160 мА), напряжение снижается до 10,3 В

При нагрузке 35 Ом (потребление 230 мА) напряжение падает до 7,7 В!

По мере того, как сопротивление становится все меньше и меньше, потребляемый ток становится все выше и выше, а напряжение падает (это технический термин для этого!) Вы также можете видеть увеличение пульсаций по мере увеличения тока.

Теперь мы можем, по крайней мере, понять мысль, стоящую за надписью «9 В 200 мА» на этикетке. Пока мы рисуем менее 200 мА , напряжение будет выше 9В.

Что это значит для тебя?

Итак, после всей этой работы вы задаетесь вопросом, какое это вообще имеет значение? Причина, по которой это важно, заключается в том, что куда бы вы ни посмотрели, эти бородавки на стенках «неконтролируемы» и, следовательно, крайне подозрительны. Вы просто не можете доверять им, чтобы дать вам напряжение, которое вы хотите!

Например, предположим, что у вас есть проект микроконтроллера, и для него требуется питание 5 В, как и для многих самодельных проектов. Вы не должны пойти и купить трансформатор на 5 В, как показано выше, и просто вставить выходную мощность в свой микроконтроллер — вы его уничтожите! Вместо этого вам нужно будет построить стабилизатор на 5 В, такой как обычный LM7805, который будет принимать где-то около 9V от трансформатора и преобразуйте его в хорошее стабильное напряжение 5 В почти без пульсаций.

Итак, вот что вы всегда должны делать:

1. Всегда проверяйте блок питания с помощью мультиметра, чтобы узнать максимальное напряжение
2. Предположим, что напряжение может быть в два раза выше ожидаемого
3. Предположим, что напряжение будет падать по мере увеличения тока.
4. Если вы используете блок для маломощного использования, скажем, ваша схема потребляет максимум 100 мА, найдите блок с очень похожим номинальным током.

Вам может быть интересно, почему кто-нибудь не сделает штепсельную вилку с трансформатором, несколькими диодами и LM7805, которая даст вам хорошее выходное напряжение 5 В, вместо того, чтобы все встраивали ее в схему проекта? Хотя это интересная идея, есть несколько причин, по которым они этого не делают. Во-первых, закрытый настенный адаптер будет перегреваться. Другое дело, что для некоторых проектов требуется более одного напряжения, скажем, 5 В и 3,3 В. Но, в конце концов, это, наверное, для простоты изготовления. Фабрика, производящая штепсельные вилки, производит сотни тысяч штепсельных вилок предсказуемых размеров и цен, в каждой стране есть множество фабрик, производящих вилки, подходящие для сетевого напряжения и типа штепсельной вилки. Разработчикам, скажем, DVD-плеера легче, когда они могут просто сказать: «Все, что на входе выше 7 В и ниже 20 В, будет работать для нас», и производитель штекеров сопоставляет их с наиболее близкими вещами, которые они уже делают.

В настоящее время существуют переключаемые вилки питания, которые решают большую часть этой проблемы. Они тоньше и легче трансформаторов и почти не имеют проблем с нагревом, поэтому они могут иметь точные выходные параметры, которые не колеблются. Однако с точки зрения схемы они намного сложнее, что означает, что они также намного дороже трансформаторных источников питания, возможно, в 5-10 раз дороже, и имеют недостаток, заключающийся в том, что они «более шумные» в электрическом отношении. Но поскольку стоимость деталей и сборки снижается, они стали намного популярнее, чем даже 10 лет назад.

 Обзор

Это руководство было впервые опубликовано 29 июля 2012 г. Оно было последним. обновлено 29 июля 2012 г.

Эта страница (Преобразователи переменного тока в постоянный на основе трансформаторов) последний раз обновлялась 14 октября 2022 г.

Текстовый редактор на базе tinymce.

Выбор правильного адаптера переменного тока и вилки для вашего устройства постоянного тока.

Вы только что приобрели гаджет, но адаптер переменного тока не входит в комплект, и вы постоянно жрете батарейки? В этом руководстве рассматриваются основы выбора блока питания, соответствующего вашему устройству.

Что такое адаптер переменного тока?

По сути, он преобразует напряжение сети переменного тока 110-240 В переменного тока в меньшее обычное постоянное напряжение, необходимое для работы вашего небольшого устройства. Часто они требуются для зарядки или питания устройств с батарейным питанием.

Взгляд на типичное устройство

Безусловно, самый простой способ — проверить, есть ли в вашем устройстве конкретный адаптер питания. Если вы не можете найти его, то это краткое руководство охватывает основные вещи, которые нужно искать.

Первое, что вы хотите сделать, это выяснить, что нужно вашему устройству для работы, поэтому осмотрите устройство и найдите любые метки или символы, указывающие либо на напряжение, либо на мАч/А. Если вы не можете ничего найти, загляните в руководство пользователя или воспользуйтесь быстрым поиском в Google.

Этот ноутбук имеет

• В = Входное напряжение 19,5 В.
• AC или DC – DC , как указано символом.
• мАч/А – потребляет ток от 3,34 до 4,62 А.

Когда у вас есть эти ключевые данные, вы готовы начать поиск адаптера.

Выбор подходящих характеристик адаптера.

Общее правило состоит в том, чтобы соответствовать V и быть равным или превосходить мАч, поэтому, если вы выбираете адаптер переменного тока, убедитесь, что вы проверили следующее: .

Обычно вся эта информация находится на наклейке адаптера, помните, что вы всегда ищете выходную мощность В и мАч или А. Выход 8В 2.5А.

Если это все, что вам нужно, и вы чувствуете себя уверенно, начните поиск вашего адаптера сейчас, если вы все еще хотите получить более подробное описание функций адаптера, у нас есть более подробное объяснение ниже;

Проверка напряжения (В)

• Переменный или постоянный ток – Большинство адаптеров преобразуют переменный ток в постоянный, но все же важно проверить выходной сигнал.

Эти символы показывают тип выхода адаптера; обычно он помечен как AC/DC или с указанными выше символами.

• Вольт – Обычно это указывается на наклейке адаптера или рядом с портом разъема питания и может быть указано как В, В переменного тока или VCD.

При выборе адаптера важно использовать правильное напряжение, поскольку устройство может работать только при номинальном напряжении. Наиболее распространены 18В, 12В, 9В, 6В, 5В и 3В.

Проверка (A)mps

После того, как вы подтвердите напряжение устройства, нам нужно найти величину потребляемого им тока. Ток говорит нам, сколько энергии требуется устройству для работы.

• Ампер: Это также обычно написано на наклейке устройства или рядом с портом питания, измеряется в А или мАч. Выбранный вами адаптер должен обеспечивать по крайней мере номинальный ток устройства. Не беспокойтесь, если адаптер имеет более высокий рейтинг, так как устройство будет потреблять только то, что ему нужно. Обычно адаптер с более высокой мощностью будет дороже, поэтому, если у вас есть возможность, просто выберите мощность устройства.

Маловероятно, что ваше устройство будет работать, если у вас есть адаптер с меньшей выходной мощностью в амперах или мА·ч, чем у устройства, и если он работает, адаптер, вероятно, сильно нагреется и может быть опасным.

Ампер и вольт как насчет ватт?

Напряжение передает мощность, а ампер измеряет, сколько энергии она потребляет, думайте об этом как о реке, V — это ширина реки, а A — скорость течения воды, поэтому низкое напряжение высокое. Схема усилителя — это маленькая река, текущая быстро.

Если мы посмотрим на реку, то сможем подсчитать, сколько воды впадает в реку в час. Это будут Уоттс. Между этими тремя переменными существует прямая зависимость.

Адаптер 12 В 2 А (река длиной 12 м со скоростью 2 м в час) будет иметь мощность 12 х 2 = 24 Вт. Основные уравнения приведены здесь но нужно, чтобы другое использовало основное уравнение для преобразования.

Чтение полярности разъема

После того, как у вас есть V и A, наступает сложная часть, большинство бытовых приборов имеют круглый разъем с внутренним отверстием для одного полюса и внешним отверстием для другого.

Наиболее распространенными являются центральные положительные (+) разъемы.

Существует также менее популярный центральный отрицательный (-) разъем.

Адаптер и устройство должны совпадать, поэтому всегда дважды проверяйте символ на адаптере переменного тока, и устройство показывает одинаковую полярность.

Центральный отрицательный разъем.

Надеюсь, у вас есть размер вилки устройства и вы можете просто проверить размеры адаптеров, для этих типов разъемов есть два размера.

• OD – Внешний диаметр заглушки.
• ID – Внутренний диаметр заглушки.

Внешний диаметр 5 мм x внутренний диаметр 2 мм говорит о том, что внешний диаметр составляет 5 мм, а внутренний — 2 мм. Если вы идете в магазин, вы можете сравнить и протестировать размер разъема, или, если вы технически подкованы, вы можете измерить размер порта и штифт самостоятельно.

Если вы измеряете, вам нужен диаметр центрального штифта для (ID) и внутренний диаметр порта (OD).

Если вы не уверены в типе контактов или хотите использовать его для нескольких устройств, упростите задачу с помощью универсального адаптера, который позволяет использовать различные напряжения, полярности и соединители.