Наши партнеры ArtmMisto
Дуже часто для живлення різних пристроїв, наприклад, дитячі електронні іграшки, новорічні гірлянди, виникає необхідність в малопотужному блоці живлення 5 В, це досить поширений тип джерела і, якщо для налагодження зібраного пристрою підійде лабораторний блок живлення , То живити готову конструкцію звичайно ж потрібно власним БП 5В.
У даній статті я постараюся покроково розписати побудова трансформаторного блоку живлення на 5 вольт спеціально для початківців радіоаматорів. Взагалі написати статтю про БП мене спонукали попередні публікації:
Проста мигалка на світлодіодах
Найпростіша мигалка на світлодіоді
Програмований перемикач гірлянд
Світлодіодна гірлянда на мікроконтролері
Перемикач ялинкової гірлянди на ШІМ
У всіх перерахованих схемах потрібно блок живлення 5 В як основний або додатковий джерело. Наш БП 5 В буде трансформаторних, а не імпульсним. На мою скромну думку трансформаторний блок живлення зібрати і налаштувати легше, можливо за вартістю і габаритами імпульсний краще, але якщо у вас завалявся старенький і до того, ж тороидальний «транс» на 7 - 10 В, то як то кажуть сам бог велів.
Структурна схема блоку живлення на 5 В:
Кожен блок пронумерований А1-А6. На принциповій схемі кожен блок буде виділено, так би мовити для наочності. Розглянемо, що являє з себе кожен блок.
Мережевий фільтр (А1).
Призначений для придушення високовольтних і високочастотних мережевих перешкод. З високовольтними перешкодами успішно справляється варістор. А високочастотними перешкодами займеться RC фільтр.
Варистор - це напівпровідниковий елемент, що характеризується опором. Працює наступним чином: в робочому режимі опір варистора досить велике, напруга не перевищує порогове значення варістора, і струм через нього не тече. Як тільки напруга досягає «порога» - опір варистора знижується практично до декількох десятків Ом і струм починає протікати через нього. Короткочасні високовольтні імпульси гасяться варистором, а більш тривалий перенапруження, як правило, виводить його з ладу, іноді навіть з гучним бавовною.
У нашій схемі блоку живлення 5 В використовуватимемо RC фільтр, він поступається за ефективністю LC фільтру, але зате дешевше і для нашого малопотужного БП цілком підійде.
Раніше ніхто не «морочився» мережевим фільтром, а тепер, яку б ви побутову техніку не розібрали, обов'язково побачите варістор, RC або LC фільтри теж зустрічаються, але рідше. Викликано це масовим використанням імпульсних блоків живлення, які передають в мережу таку «кашу» перешкод, що не всякий споживач витримає, тому виробники електротехніки намагаються хоч якось убезпечити свою продукцію. Одним словом не рекомендую прибирати зі схеми блоку живлення мережевий фільтр.
Трансформатор (А2).
У нашому БП 5 В трансформатор грає ключову роль, саме він знижує (перетворює) мережеве живлення 220 В в низьковольтне. Трансформатор повинен бути силовим, розрахований на мережеву частоту 50 Гц, з первинної обмоткою на 220 В і однієї вторинної обмоткою на 7 - 10 В. Номінальна потужність трансформатора 4 - 8 Вт. Конструкція (тороидальний, броньовий) в принципі особливої ролі не грає, який знайдете.
Ще такий момент, на трансформаторі вказують діюче значення напруги (Uд), яке можна перевірити, вимірявши вольтметром. А на виході після фільтра (блок А4), по суті після діодного моста і згладжує конденсатора, ми отримаємо амплітудне значення (Uа). Залежність між амплітудним і чинним напругою така:
Uа = 1,41xUд
Тобто якщо в блоці живлення вторинна обмотка трансформатора видає 7 - 10 В, то на фільтрі-конденсаторі (А4) ми приблизно отримаємо 10 - 14 В. Забігаючи наперед скажу, що для нас це не небезпечно, тому що стабілізатор напруги (А5) працює до 40 В на вході. Теоретично, та й практично, ми можемо взяти трансформатор з великим напруженням і на виході стабілізатора отримати необхідні 5 В. Куди подінеться різниця? Правильно - в тепло! А нам це не треба, ми будуємо раціональний блок живлення 5 В.
Випрямляч (А3).
Перетворює змінну напругу на вході в постійне на виході. Будемо використовувати двонапівперіодний випрямляч - діодний міст.
Фільтр (А4).
Призначений для згладжування напруги після випрямляча. Використовується звичайний електролітичний конденсатор досить великої ємності. Чим більше ємність конденсатора, тим менше пульсації. У конденсатора крім ємності є ще такий параметр як напруга, будьте уважні і беріть конденсатори з запасом. Ми домовилися, що в блоці живлення на 5 В вторинна обмотка трансформатора (А2) буде на 7 - 10 В і з урахуванням підвищення напруги в 1,41 раз візьмемо конденсатор не менше 25 В. В момент, коли конденсатор заряджається, що протікає через діодний міст ток збільшується тому необхідно забезпечити і заряд і навантаження. Зворотна напруга діода теж важливе - відбувається підсумовування вхідного і вихідного напруг. Тому діоди для випрямляча потрібно підбирати з запасом по параметрам.
Стабілізатор напруги (А5).
Це мікросхема, служить для стабілізації діапазону напруг на вході в чітко встановлений значення на виході. Логічно, що вхідна напруга має бути більше вихідного, як правило, не менше ніж на 3 В. Максимальний поріг зазвичай обмежений 30 - 40 В. Стабілізатор краще брати в корпусі TO220 і встановити на радіатор, по крайней мере, в нашому блоці живлення на 5 В я рекомендую це зробити.
Індикатор (А6).
У повсякденному житті ми вже настільки звикли, що будь-яка техніка нам весело підморгує світлодіодом, коли ми її включаємо, то я вирішив, що індикатор робочого режиму не завадить в БП 5 В. Він складається з світлодіода і струмообмежувального резистора. Світлодіод червоного або зеленого кольору світіння на напругу 1,5 або 3В, тільки порахуйте правильно опір резистора. Опір струмообмежувального резистора розраховується за формулою:
R = (Uпит - Uсвет) / Iсвет, де
Uпит - напруга джерела живлення;
Uсвет - пряма напруга світлодіода;
Iсвет - прямий струм світлодіода.
Рекомендую скористатися відмінним калькулятором для розрахунку струмообмежувального резистора .
Пора переходити від теорії до практики. Вашій увазі пропонується принципова схема блоку живлення 5 В:
Для наочності на схемі БП виділені блоки згідно структурної схеми. Пройдемося по схемі.
Першим йде запобіжник FU1, не забувайте про нього в своїх конструкціях, це дуже важливий елемент. Нерідко, жертвуючи собою, він рятує всю схему. Запобіжник повинен бути розрахований на струм 0,15 А, можна взяти і потужніше, але до 0,5 А, це на той крайній випадок коли 0,15 А згоряє. Все залежить від якості трансформатора. Більше 0,5 А не ставте ні в якому разі!
Вимикач SA1 будь-який відповідний, краще звичайно якщо у нього буде дві групи контактів як показано на схемі. Відмінно підійде на 250 В, 6 А. Ставити з підсвічуванням в блок живлення не раджу, у нас в якості індикатора буде світлодіод який стоїть на виході БП і на відміну від неонки в кнопці сигналізує про роботу всіх майбутніх компонентів.
Далі по схемі блоку живлення 5 В йде варістор RU1. Можна будь-, я поставив JVR-07N471K. Головне щоб так зване класифікаційне напруга була 470 В, не менше - буде грітися, і не більше - буде пропускати перенапруження.
Опір резисторів R1 і R2 5 - 20 Ом, потужність до 2 Вт. Якщо при складанні блоку живлення ці резистори у вас виявляться поруч - одягніть на них термоусадку або кембрік, таким чином, їх потрібно ізолювати один від одного, тому що власна ізоляція резисторів штука ненадійна. На пропонованої нижче друкованій платі ці резистори рознесені, проте, зайва ізоляція не зашкодить.
Конденсатор C1 неелектролітіческіх плівковий серії К73-17 номінальну напругу 630 В, ємність 0,1 - 0,47 мкФ.
Про трансформатор Т1 для блоку живлення 5 В уже говорили, коротко нагадаю - первинна обмотка 220 В, вторинна 7 - 10 В, потужність 4 - 8 Вт.
Діодний міст VD1 рекомендую купувати готовий, звичайно якщо є бажання можна спаяти з діодів. При підключенні дивіться маркування на корпусі. Якщо все ж вирішили зібрати з діодів, нагадаю, що на корпусі діода смужкою маркується катод, як визначити катод на схемі дивіться малюнок, червоним відзначена буква «К» це він і є. Що стосується параметрів, для нашого БП 5 В беремо міст з запасом, я вибрав KBL01.
Фільтр блоку живлення, він же конденсатор електролітичний C2 типу К50-35. Електролітичні конденсатори мають полярність, на корпусі маркується мінус, в схемі вказується плюс, будьте уважні, якщо переплутати ба-бах забезпечений. Теж відбудеться, якщо напруга живлення перевищить номінальне конденсатора. Ємність 2200 - 4700 мкФ, менше не можна через зростання пульсацій, більше - немає сенсу. Напруга 25 В і вище. Не забувайте ми домовилися, що в збираному БП вторинна обмотка на 10 В, не більше, з огляду на підвищення в 1,41 раз, отримуємо з запасом 25 В. Взагалі, при підборі трансформатора множте приблизно на 1,5 подається на конденсатор напруга (т. е. з урахуванням 1,41) - це буде запас на міцність.
Стабілізатор напруги також важливий компонент схеми блоку живлення на 5 В. Є вітчизняні, є імпортні аналоги вибирати вам. Я зупинився на L7805A, максимальна вхідна напруга - 35 В, вихідна - 5 В, вихідний струм до 1 А, корпус TO220. Конденсатор C3 рекомендується для запобігання самозбудження стабілізаторів. Підійде звичайний керамічний багатошаровий серії К10-17б, ємність 0,1 - 4,7 мкФ.
Останній елемент блоку живлення 5 В - індикатор роботи. Світлодіод HL1 і струмообмежуючі резистор R3. Світлодіод АЛ307БМ, опір резистора згідно з розрахунками 300 Ом, потужність 0,125 Вт. У світлодіода, як і у діода, є катод, і анод не переплутайте при підключенні. Визначити полярність допоможе мультиметр в режимі омметра або в режимі перевірки діодів, при правильному підключенні світлодіод загориться.
5 У блок живлення зібраний на односторонньому фольгированном стеклотекстолите розмірами 60х26 мм. Запобіжник FU1, вимикач SA1 і трансформатор Т1 розташовуються окремо. Світлодіод HL1 за бажанням, його можна винести на корпус.
Друкована плата блоку живлення 5 В з боку елементів виглядає так:
А з боку висновків елементів виглядає наступним чином:
Пропоную вам завантажити друковану плату блоку живлення 5 В в форматі .lay в кінці цієї статті.
У налагодженні правильно зібраний блок живлення 5 В не потребує.
список файлів
bp_5v.lay
Друкована плата блоку живлення 5 В
- Завантажень: 1 478
- Розмір: 23 Kb
