Простий блок живлення

1. Малопотужний блок живлення

Малопотужний блок живлення

Наши партнеры ArtmMisto

Новеньке - ще один блок живлення.

Для харчування конструкцій на операційних підсилювачах (ОП) найчастіше потрібен малопотужний джерело, що видає двухполярной напруга 12-15 Вольт і струм до 100 мА. Слово "біполярний" означає, що насправді він складається з двох однакових джерел, з'єднаних разом так, що "плюс" одного з'єднаний з "мінусом" іншого, утворюючи їх загальну "землю". Таким чином, в ланцюг щодо "землі" надходить як "+", так і "-", що дуже зручно - посилюємо адже змінний струм.

Блок живлення може бути лінійним, а може імпульсним. Імпульсний блок складніше у виготовленні і налаштуванні, а головне, він створює занадто багато перешкод, від яких потім не відбудешся (особливо в малосигнальних аналогових ланцюгах - суща мука, весь час вилазять, де не чекали). Тому розглянемо лінійний блок живлення. Серед лінійних іноді зустрічаються безтрансформаторні блоки, але я настійно не рекомендується їх робити - з техніки безпеки ніяк не можна! Навіть якщо нікого не вб'є струмом (а така небезпека є), апаратура може горіти на раз-два. Воно нам потрібно?

Тобто виходить ось така штука:

Рис.1. Структурна схема блоку живлення.

Пам'ятайте, що напруга 220 Вольт, присутнє на елементах ланцюга, небезпечно для життя!

Пройдемося по складовим блоку живлення.

Мережевий фільтр послаблює (практично пригнічує) перешкоди по мережі. Ці перешкоди можуть бути як високочастотні (порівняно низька напруга в діапазоні 50кГц - 5 МГц), так і високовольтні (за ГОСТом нечасті імпульси до 3кВ, якщо мені не зраджує пам'ять, це регулярно, а до 25кВ - це зрідка). З іншого боку, короткі імпульси перенапруги мають широкий спектр, так що цілком можна говорити про те, що перешкоди і високовольтні, і високочастотні одночасно. Для "вбивання" високовольтних перешкод найкращий засіб на сьогоднішній день - це варістор.

Варистор - напівпровідниковий прилад, який при низькій напрузі струм не пропускає - практично ізолятор. Якщо ж напруга на ньому перевищить певну величину, то опір варистора різко падає до сотень і навіть десятків Ом. І струм через нього, природно, тече. Варистор вибирають таким чином, щоб він відкривався при напрузі вище 300 вольт (для надійності від помилкових спрацьовувань на 220В). Якщо з'явиться будь-якої високовольтний імпульс, він пройде крізь варістор, а на самій схемі напруга зросте вольт до 350-400 на дуже короткий час. Це для схеми абсолютно безпечно (без варістора було б не 400, а 4000 вольт, і то зазвичай без наслідків). Природно, що варістор повинен бути найпершим елементом, підключеним до мережі (після запобіжника і вимикача).

Пропускаючи через себе імпульс струму, варістор нагрівається, і, якщо перевантаження занадто велика, може згоріти (захистивши собою решту схему). Тому варистори випускаються на різну потужність (точніше, енергію). При цьому більш "потужні" варистори мають більші розміри. (Ще трохи про варистори см. Мережевий фільтр з подовжувача )

Однак низьковольтну високочастотну перешкоду варістор придушити практично не в змозі. Зазвичай така перешкода на блоки живлення впливає слабо, але в наш час, коли будь-яких електромагнітних випромінювань і перешкод стає все більше, від них теж краще позбутися. Для цього використовується або LC, або RC фільтр. Перший ефективніше, другий дешевше і доступніше. Для малопотужних систем простіше використовувати RC фільтр, для потужних він вже не підійде - на ньому будуть великі втрати потужності.

Зрозуміло, що без мережевого фільтра можна і обійтися, але не потрібно бути вже настільки оптимістом ...

Трансформатор перетворює напругу змінного струму 220 вольт в низьковольтне - 9-16 вольт в залежності від обраної схеми. Трансформатор може мати одну або дві однакові вторинні обмотки (первинної називається та, на яку напругу подається, тобто 220В, а вторинної - та з якої напруга знімається). Дві вторинні обмотки в даному випадку краще, але вистачить і однієї, якщо немає відповідного двохобмотувальні трансу. Трансформатор має певну номінальну потужність. Чим вона вища, тим більше розміри і ціна трансформатора. По конструкції (в залежності від форми заліза) він може бути або броньовим, або тороідальним (є ще стрижневі, але малої потужності їх зазвичай не роблять). Тороїдальний менше, але дорожче. На таких маленьких потужностях принципової різниці між ними ніякої.

Дуже важливо, щоб трансформатор був розрахований на частоту 50 Гц. ВЧ і імпульсні трансформатори при включенні в мережу відразу випускають цівку смердючого диму. Пробки при цьому вибиває не завжди.

Випрямляч призначений для перетворення змінної напруги в постійне. Точніше, не в постійне, а в "односпрямоване" - у змінного струму напрямок (і величина) змінюється, а тут отримуємо пульсуючу напругу - величина змінюється, а напрямок немає. За кількістю використовуваних для роботи полупериодов струму (напівперіод - це половина періоду змінного струму - плюсик або мінусики на рис. 2), випрямлячі поділяються на однополуперіодні і двухполуперіодні.

Рис.2. Однонапівперіодне і двохнапівперіодне випрямлення.

Зрозуміло, що двонапівперіодний випрямляч краще, але для нього буде потрібно трансформатор в двома вторинними обмотками (ми ж хотітм отримати ще й два напруги, не забули?). Якщо такого немає, то в нашому випадку цілком можна обійтися однополуперіодним - потужності маленькі, конденсатори великої ємності для згладжування пульсацій доступні. Переваги двухполуперіодного випрямляча на такій маленькій потужності практично непомітно.

Якщо трансформатор однообмоточний, можна ще запропонувати двонапівперіодний випрямляч з віртуальної середньою точкою. Але все ж краще зробити однополуперіодний випрямляч, але з реальної середньої точкою, а не з віртуальної. Це мені мій більш ніж 25-річний досвід підказує. Є в віртуальної точці щось від гумової жінки ...

Напруга на вторинній обмотці залежить від того, чи буде використовуватися стабілізатор, чи ні. У будь-якому випадку з напругою не так все просто.

Ту напругу, яка показує вольтметр змінного струму, називається діючим значенням і в 1,4142 ... (це корінь з двох) рази менше, ніж максимальне (на малюнку зліва чинне показано червоною лінією). Тому на виході випрямляча напруга буде більше, ніж на вторинній обмотці трансформатора. Максимум в 1,4 рази. А може і більше - під навантаженням напруга на трансі зменшується, значить на холостому ходу воно може бути більше номінального. І тоді на холостому ходу напруга на випрямлячі може бути більше чинного в 1,5 і навіть 2 рази!

При підключенні навантаження напруга на випрямлячі знижується, причому тут впливають відразу кілька причин:

• Знижується напруга на вторинній обмотці (для малопотужних трансформаторів це зниження може бути значним).
• Падає напруга на випрямних діодах (від 0,5 до 2 вольт).
• Конденсатор фільтра розряджається струмом навантаження, і середня напруга на ньому зменшується (див. Рис.3).

Тому, якщо використовується нестабілізований блок живлення, потрібно бути готовим до того, що напруга точь-в-точь таке, яке потрібно (+ -15В) отримати не вдасться. Воно буде десь від 12 до 15 вольт. Лише б не більше - більшість мікросхем витримують максимум 16,5 В.

Фільтр являє собою конденсатор великої ємності. Він заряджається, коли напруга, що надходить від випрямляча (чорна лінія на рис.3) максимально, а потім повільно розряджається, підживлюючи навантаження (напруга конденсатора - синя лінія):

однополуперіодний випрямляч

двонапівперіодний випрямляч

Рис.3. Напруга на конденсаторі фільтра.

Зміна напруги називається пульсацією. У однополуперіодним випрямлячі пульсації більше - довше час розряду. Чим більше ємність фільтра - тим пульсації менше, так як за цей же час конденсатор розряджається на меншу величину.

Цікаво, що струм через діоди протікає тільки в момент заряду конденсаторів фільтра. При цьому струм досить великий - він йде і на харчування навантаження, і повинен забезпечити потрібний заряд (рис.4).

Рис.4. Струм діода випрямляча.

Добре видно, що струм через діоди протікає лише короткий час. Твір струму заряду конденсаторів (це струм діода мінус струм навантаження, який також протікає через діод) на час заряду приблизно дорівнює добутку струму розряду (тобто навантаження) на час розряду (це все решту часу). Ось і виходить, що діоди випрямляча, що працює на ємнісне навантаження повинні витримувати струм набагато більший, ніж струм навантаження.

На форму струму діода, моменти його початку і закінчення впливають ряд факторів: ємність фільтра, напруга живлення, струм навантаження, опір (точніше вольт-амперна характеристика) діода, індуктивність і активний опір обмотки трансформатора. Тому сам графік струму виходить з рішення нелінійного диференціального рівняння, в яке входять всі ці параметри. На щастя, для основних випадків життя це рівняння вирішено, і для розрахунків використовуються результати цього рішення - формули і графіки, наведені в спеціальній літературі.

До речі, і зворотна напруга на діоді (коли він закритий і не пропускає струм) досить велика - там підсумовується з одного боку вхідна напруга, а з іншого - вихідна (не вираховуються, а саме підсумовуються). Тому не дивуйтеся, коли для випрямляча на 15 вольт і 0,1 ампер використовується діод, розрахований на 50 вольт і 1 ампер.

Стабілізатор - спеціальна схема, що пропускає напругу зі входу на вихід хитрим чином. Вона працює так, що напруга на виході завжди однакове. Ця напруга виходить з вхідного, і тому вхідна напруга має бути більше - надлишок погасить стабілізатор. Цей надлишок повинен бути більше 3 вольт - інакше стабілізатор працювати не буде. Наприклад, якщо стабілізатор 15 вольта, то на вхід ми можемо подавати від 18 вольт (= 15 + 3) до 30 вольт (більше не витримає, хоча у різних стабілізаторів по-різному). Якщо ж на вхід подамо 12 В - на виході буде 12-3 = 9 вольт. Цей стан не робочий, і ніякої стабілізації не буде. У робочому режимі напруга на виході дуже стабільно і практично не залежить ні від вхідної напруги (надходить з випрямляча), ні від струму навантаження (в робочих межах).

Отже, виходить аж чотири варіанти схем: однополуперіодний / двонапівперіодний випрямляч і при цьому стабілізований або нестабілізований:

Рис.5. Схема блоку живлення.

Найпершим елементом, рахуючи від мережі, повинен бути запобіжник!

Струм запобіжника повинен бути 0,068 - 0,15 А. Якщо трансформатор не дуже добрий, то в момент включення трансформатора в мережу, запобіжник може згоряти. Тоді його (запобіжника) номінал можна збільшити до 0,25 - 0,5 А. Якщо і такий запобіжник згорає, стОит замінити трансформатор - нехороша він! На більший струм, ніж 0,5 А, запобіжник ставити не можна - він залишиться єдиною незгорілої деталлю, якщо щось трапиться. Та й 0,5 ампера, це вже забагато, я б уже не радив - все ж мова йде про безпеку.

Запобіжники різних типів мають різний швидкодію. Тому, якщо, наприклад, подати струм 1,2 ампера і тривалістю 0,5 секунди на скляний запобіжник в 1А, то він швидше за все не згорить. А одноамперний "керамічний" згоріти встигне. Тому в цій схемі найкраще використовувати традиційні скляні запобіжники.

Тип випрямляча слід вибирати виходячи з трансформатора. Якщо є двохобмотувальні трансформатор (або з відведенням від середньої точки), то випрямляч краще використовувати двонапівперіодний. Напруга кожної обмотки (або єдиною) 9-11 вольт для нестабілізованого джерела, і 14-22 вольт для стабілізованого. Причому це напруга повинна бути на обмотці ні до чого не підключеної і виміряний вольтметром. (До речі, дві обмотки можна з'єднати неправильно, переплутавши початок і кінець однієї з них. На схемі між точками А і Б повинно бути подвоєне напруга. Якщо між цими точками напругу маленьке (близьке до нуля) - поміняйте місцями кінці однієї з обмоток.)

Потужність трансформатора 5-8 Вт (можна і більше, тільки габарити збільшаться). Замість трансформатора в разі однополупериодного випрямляча можна використовувати мережевий адаптер змінного струму на відповідне напруга. В такому адаптері всередині знаходиться тільки трансформатор, так що доведеться обійтися без мережевого фільтра. Вихід адаптера підключається туди, куди підключена вторинна обмотка трансформатора - один кінець до спільної точки діодів, інший - до спільної точки конденсаторів. Якщо використовувати відповідний роз'єм, то адаптер можна "не ламати", і використовувати і для інших цілей.

Якщо джерело буде нестабілізований, то треба бути обережним з "китайськими" адаптерами (та трансформаторами). Їх іноді дуже погано роблять, і у них під навантаженням напруга сильно падає. При цьому на холостому ходу напруга може бути набагато більше, ніж потрібно. Наприклад, під навантаженням 9 вольт, а на холостому ходу 15 вольт. Такий трансформатор використовувати не можна (хіба що в стабілізованому джерелі, попередньо все гарненько промірявши і прорахувавши).

Рис.6. Тороїдальний трансформатор з двома обмотками потужністю 6 Вт.

Тип варістора я рекомендую TVR 05 471. Можна використовувати TVR 07 471 - він більше, але і переважна енергія у нього вище. Останні цифри повинні бути 471. Менше і більше дуже не рекомендую - в першому випадку будуть помилкові спрацьовування (тобто буде грітися сильно на звичайному напрузі), а в другому - занадто велика напруга спрацьовування - пропустить зайву перенапруження на схему.

Резистори R1 і R2 будь-якого типу. Номінальна потужність 0,5 Вт і вище. Брати резистори потужністю більше 2 Вт не коштує - користі ніякої, а розміри більші. Опір в межах 2-20 Ом. Можна навіть різного опору в зазначених межах. Важливий момент - у всіх без винятку резисторів не надто надійна ізоляція. Тому їх не можна розміщувати впритул один до одного. Відстань між ними має бути не менше 1 см.

Конденсатор С3 може бути й іншого типу, головне неелектролітіческіх. Його максимальна напруга має бути не менше 600 вольт (це надійність і безпеку). Ємність 0,068 - 0,47 мкФ. Не рекомендую ставити старі і б.у. конденсатори.

Рис.7. Конденсатори К73-17 (синього кольору вгорі) і аналогічні імпортні (червонуваті внизу). Жоден з них не підходить по напрузі.

Діоди або діодний місток повинні бути розраховані на напруги і струми зазначені на схемі. Це основні параметри - максимальна зворотна напруга і максимальний прямий струм, які витримує діод. Можна і на більші - це все одно. Адже якщо діод витримує зворотне напругу 1000 вольт, а у нас в схемі 50, то він всього лише буде працювати в надлегких умовах. Просто у більш потужних діодів більше габарити і ціна. Від "високочастотний" діода робота схеми абсолютно не залежить! При бажанні, можна використовувати високочастотні випрямні діоди, різницю помітно буде тільки в ціні. А ось малогабаритні (скляні) універсальні діоди (так вони називаються) використовувати не можна, незважаючи на те, що вони прекрасно працюють на радіочастотах - великі напруги і струми вони витримують насилу - не для того вони створені.

У двопівперіодним випрямлячі краще використовувати готовий діодний місток. Я використовую імпортні діоди - вони маленькі і дешеві. На містках написано де "+", де "-", де "~". На діодах смуга, нанесена на корпус, відповідає катода:

Рис.8. Малопотужні діоди і діодні містки. Все не гірше 1000В; 0,5 А.

Далі у нас йде фільтр. Для нього використовуються електролітичні конденсатори - при малих розмірах вони мають велику ємність. Їх найважливіше властивість - вони полярні. Тобто мають свої "плюс" і "мінус". І підключатися повинні відповідно: "+" джерела підключається до "+" конденсатора, а "-" джерела - до "-" конденсатора і ні в якому разі не навпаки! Інакше конденсатор не просто вийде з ладу, а може вибухнути! На торці корпусу у нього є спеціальні насічки для того, щоб корпус розірвався в цьому місці і не заподіяв нікому шкоди. Точно також конденсатор може себе повести, якщо на напругу ньому перевищить максимально допустимий.

Маркування який висновок "+", а який "-" нанесена на корпусі. У вітчизняних конденсаторів наносять "+", а в імпортних, як на рис.9, наносять "-". Це прямо така біла смуга, що йде уздовж негативного електрода, з нанесеними на неї стилізованими знаками "-". Цікава деталь - на схемах білим позначають позитивний висновок конденсатора, а на корпусі білим маркують негативний висновок! Чому так робиться - не знаю!

Розміри конденсаторів залежать крім ємності і допустимого напруги ще від виробника. Конденсатори з однаковою ємністю і напругою у різних виробників можуть відрізнятися за габаритами рази в два! Це потрібно враховувати при розробці друкованих плат і монтажних роботах. Особисто мені подобаються конденсатори Jamicon - недорогі, малогабаритні і пристойні.

Зрозуміло, що виграючи в габаритах, програєш в чомусь іншому. Іноді більш малогабаритні конденсатори в чомусь гірше (наприклад, по частотним властивостями, або якимось іншим параметрам), іноді просто дорожче. У нашому випадку це все абсолютно не має значення.

Рис.9. Електролітичні конденсатори імпортного виробництва.

Мінімальна ємність конденсаторів для блоку живлення становить 2200 мкФ. У разі однополупериодного нестабілізованої випрямляча можна застосувати 3300 (рідкісне значення ємності) або 4700 мкФ. Буде трохи краще. Подальше зростання ємності практично не потрібен. Менша ємність призведе до зростання пульсацій. У стабілізованому блоці живлення це не страшно (тільки напруга трансформатора потрібно брати не 14-22 вольт, а 16-22 В. У принципі, при цьому допустима ємність навіть 470 мкФ, але такий екстрим ні до чого. Вже якщо робити, так робити добре .

Про максимальна напруга конденсатора потрібно сказати особливо. Можна звичайно взяти конденсатор на 35 або навіть 50 вольт, і не морочити голову. Ціна і габарити при цьому кілька зростуть, але не так вже й сильно. Тобто конденсатори на будь-яку напругу яка дорівнює або перевищує 35 вольт підійдуть! Для нестабілізованої блоку підійдуть конденсатори на 16 вольт (там же у нас 12-15, не забули?), Але я б все ж рекомендував їх брати з запасом - 25-ти вольт (16В можна, це просто моя перестраховка, ну люблю я зайву надійність - характер такий!). Якщо блок стабілізований, то 16-ти вольт конденсатори використовувати не можна! Або на 25 вольт, або вище. Виміряйте напругу на вторинній обмотці трансформатора на холостому ходу, помножте на 1,4142 ..., і якщо вийде 22 вольта і менше, то можна брати конденсатор на 25В. Звідки взялася цифра 22? А напруга в мережі може зрости максимум на 5%. 22 вольта + 5% = 23,1. Ось вам і 25 вольт максимуму (з запасом)! Або не морочитися, і відразу використовувати 35 ... 50 вольт конденсатори.

У будь-якому випадку максимальне допустиме напруження конденсаторів повинно бути принаймні в 1,2 рази більше, ніж то найбільшу напругу, яке ми на них подаємо!

Ось витяг з листа технічних даних по конденсаторів "Samsung" одного інтернет-магазину.

Якщо блок живлення нестабілізований, то все! Але стОит почитати далі. Там захована ще парочка рад.

А у нас на черзі стабілізатор.

Мікросхеми стабілізаторів випускаються різними фірмами. Їх дуже багато різних типів. Нас цікавлять так звані "трехвиводние" стабілізатори - найпростіші у використанні, дешеві й доступні. Ці стабілізатори, незважаючи на виробника, мають буквено-цифрові назви 78Lxx, 79Lxx, 78хх, 79хх, де замість хх присутні дві цифри, що означають вихідну напругу в вольтах. Наприклад: 78L12 = 12 вольт, 7905 = 5 вольт. Початкові цифри 78 означають, що мікросхема працює з позитивним, щодо землі, напругою (стабілізує "плюс"), цифри 79 - що з негативним (стабілізує "мінус"). Нарешті, латинська буква L всередині назви означає, що мікросхема в малогабаритному корпусі, а без букви L корпус буде більше. Вітчизняні аналоги мають набагато більш плутане позначення - напруга і полярність зашифрованістю в буквах і цифрах так, що без спеціальної таблиці (пляшка не допоможе! ) Не розберешся (літери А, Г відповідають напрузі 12 вольт; Б, Д - 15 вольт і т.п.).

Рис.10. Мікросхеми стабілізаторів. Зліва направо, зверху вниз: -15В; +15 В; +12; -9В.

Мікросхеми, виконані в маленькому корпусі (тобто з буквою L в позначенні), за своєю конструкцією точно такі ж, але розраховані на менші струми і потужності, ніж у великому:

корпус

маленький

великий

Uвх.макс, В

30

35

Iнагр.макс, А

0,1

1

Рмакс, Вт

0,5-0,7

1-2 без радіатора, до 10 з радіатором

З напругою і струмами зрозуміло, а ось потужність, виделяемвая на мікросхемі (розсіюється мікросхемою), визначається так:

Рмакс = (Uвх - U вих) * Iнагр

Все в вольтах, амперах, ВАТ. Якщо виходить більше, ніж 0,5-0,7 Вт, то потрібно використовувати "велику" мікросхему:

У цих мікросхем розташування висновків також розрізняються для позитивного стабілізатора і негативного. Крім того в 78хх металева частина корпусу з'єднана з землею, а у 79хх зі входом - НЕ влаштуйте замикання!

Зверніть увагу - у "великих" мікросхем максимальна вхідна напруга дорівнює 35 вольт. Тому якщо трансформатор видає досить велика напруга - краще використовувати їх.

В принципі можна використовувати 12-ти вольт мікросхеми: 78L12 і 79L12 (7812 і 7912). Якщо довжина дроту, що йде від конденсаторів фільтра більше 7 см, то і зі входу мікросхеми на землю потрібні такі ж конденсатори (див. Рис.13), як С4, С5. Відповідно і дроти, що сполучають вихід стабілізатора з С4, С5 повинні бути короткими.

Дуже було б добре, якщо в тій схемі, яку будете живити від цього джерела в ланцюзі харчування також стояли такі конденсатори (вони покращують життя на високих частотах). Такий підхід до конструювання пристроїв повинен стати звичкою і стати стандартом.

Якщо джерело робимо нестабілізований, то конденсатори С4 і С5 теж добре було б використовувати. При цьому вони підключаються паралельно С1 і С2 і допомагають їм на високих частотах - електролітичні конденсатори погано працюють, починаючи з 3 ... 7 кГц (це розплата за велику питому ємність).

Ємності С4 і С5 беремо в діапазоні від 0,1 мкФ до 4,7 мкФ. Менше не можна - не подіють, більше - конденсатори такої ємності рідкісні і дорогі, а різниці не помітно. Оптимальний діапазон ємностей 0,33 ... 1 мкФ. Конденсатори ємністю 0,1 ... 0,22 ... 0,33 мкФ мають однакові розміри і ціну. Тому і вибрав 0,33 мкФ.

Тип конденсатора може викликати деякі суперечки. Чи потрібно ставити сюди "аудіофільскій" по 5-10 $ штука? Вірішуйте Самі. Я рекомендую звичайні керамічні по 3-5 рублів за штуку:

Рис.11. Малогабаритні керамічні конденсатори. Ємності зліва направо: 15нФ; 0,22 мкФ; 1,5 мкФ; 4,7 мкФ.

Як визначити ємність по тризначного числа на корпусі? Перші дві цифри - ємність конденсатора в пікофарад (1е-12 Фаради). Остання цифра - кількість нулів, яке потрібно приписати до ємності (або показник ступеня числа 10, тоді ємність, виражена першими двома цифрами множиться на 10 ^ N).

Наприклад, ємності на рис.11

• 153 тобто 15_3, це означає: 15 000 пФ = 15 * 10 ^ 3 пФ = 15 нФ
• 224 тобто 22_4, це означає: 22 0 000 пФ = 22 * ​​10 ^ 4 пФ = 220 нФ = 0,22 мкФ
• 155 тобто 15_5, це означає: 15 00 000 пФ = 15 * 10 ^ 5 пФ = 1,5 мкФ

Конденсатори на рис.7 внизу

• 106 тобто 10_6, це означає: 10 000 000 пФ = 10 * 10 ^ 6 = 10 мкФ
• 685 тобто 68_5, це означає: 68 00 000 пФ = 68 * 10 ^ 5 = 6,8 мкФ

До речі, порівняйте розміри конденсаторів 0,22 мкФ і 1,5 мкФ на рис.11. Так що С4 і С5 можна запросто ставити 1,5 мкФ (я так і зробив).

Для індикації включення (а також для краси і "солідності") блок живлення можна доповнити світлодіодними індикаторами. В принципі світлодіоди можна використовувати будь-які, які подобаються зовні. Але бажано не брати миготливі і інші "перелівалкі" - це все ж серйозна конструкція. У світлодіодів важливо не переплутати полярність. Перед підключенням добре б поміряти тестером, включеним в режим перевірки діодів, або омметра, куди потрібно подати "+", щоб світлодіод горів. При неправильному включенні вони легко виходять з ладу.

Мені подобаються світлодіоди в прозорому корпусі, які "набувають колір" коли світяться - завжди дуже добре видно, світяться вони, чи ні. Це ж індикатори, і вони несуть важливу інформаційну навантаження.

Резистори потужністю 0,12 Вт (більше за потужністю запросто, але і більше за габаритами) будь-якого типу. Чим опір менше, тим яскравість більше. Але для більшості сучасних світлодіодів цілком вистачить опору 3,3 кОм (багато світлодіоди будуть нормально працювати при опорі від 10 кому!). Так що це я взяв ток з запасом на всякий випадок.

При бажанні завжди можна визначити значення опорів R3 і R4 із закону Ома:

R = (U п - Uпрямое_діода) / Iпрямой_діода.

Прямий струм діода залежить від його типу (зазвичай 0,5 ... 25 мА, номінальні значення 1 ... 5 ... 10 мА). Пряме напруга на діоді залежить від типу діода, і, дуже сильно, від кольору його світіння. Дуже приблизно можна вважати (хоча їх зараз випускається стільки типів, що розкид прямих напруг може бути дуже великим: незалежно від кольору світіння до 4 вольт запросто!):

Колір світіння світлодіода Пряме напруга, В Червоний

0,8

жовтий

1,0

зелений

1,2 ... 1,5

синій

1,5 ... 2,5

білий

1,5 ... 3,5

Все це господарство підключається до самого-самого виходу схеми.

Як приклад реального блоку живлення, приведу блок, який я зробив для себе. Я його робив "на швидку руку", більше дбаючи про швидкість виготовлення, ніж про який-небудь красивості та інше. Він виконаний у вигляді "мережевого адаптера", щоб живити макети і не займати місце на столі (я в ньому використовував один світлодіод в прозорому корпусі, який світиться червоним - він стирчить таким собі горбиком з верхньої поверхні блоку).

Цей блок не є "прикладом для наслідування" - в його конструкції є деякі недоліки, які можуть в певний момент проявитися (наприклад, незручний для заміни запобіжник; мікросхеми стабілізаторів, закріплені термоклеем, який при перегріванні може розплавитися). Просто я напевно впевнений, що у мене буде все ОК (деякий досвід, однак, і знання слабких місць блоку). Це хороша ілюстрація, де показані реальні елементи, їх встановлення та підключення. Спробуйте кілька поліпшити конструкцію, і отримаєте майже ідеал!

Рис.12. Реальний блок живлення. Зовнішній вигляд.

Зсередини він являє собою описаний вище стабілізований блок з однополуперіодним випрямлячем:

Рис.13. Блок живлення. Вид всередині.

Мережевий фільтр не помістився (його ще потрібно гарненько ізолювати, щоб коли корпус закритий, нічого ні до чого не доторкнулося), тому я не став його встановлювати.

Завдані маркером на корпус знаки "+" і "-" допомагають нічого не переплутати. Зверніть увагу на провід, що виходить з блоку: він згорнутий всередині петлею, так що якщо за нього смикнути, то нічого не відірветься.

Трансформатор однообмоточний на 16 вольт, звідси випрямляч однополуперіодний (діоди ті ж, що на рис.8 1000 вольт 1 ампер). Конденсатори 4700 мкФ на 25 вольт (рис.9) добре так влізли в корпус. Мікросхеми стабілізаторів взяв великі з двох причин: 1) маленьких на 15 вольт не було під рукою; 2) умови охолодження погані, щоб не перегрівалися (великий корпус має велику поверхню і охолоджується краще) ні за яких умов. На висновках мікросхем встановлені конденсатори 1,5 мкФ (С4, С5 за схемою) і на вході, і на виході, тому що дроти, що сполучають мікросхеми з електролітичними конденсаторами, досить довгі. Я так думаю, що без вхідних конденсаторів можна було б цілком і обійтися, але так напевно.

Налагодження пристрою.

Блок, зібраний з справних деталей, починає працювати відразу. Якщо щось не працює (відразу видно не горять світлодіоди) - пройдемося вольтметром по блокам (рис.1) зліва направо. Після запобіжника має бути 220 вольт змінного струму, після мережевого фільтра теж. На кожній з вторинних обмоток трансформатора - 9-22 вольта (це напруження вже відомо, залишилося тільки порівняти). Після випрямляча вимірюємо постійну напругу: на конденсаторах, потім на виході стабілізаторів. Якщо все напруги в нормі, а світлодіоди згасають - значить переплутали полярність світлодіодів, які, швидше за все, вже згоріли (ніжні вони). Якщо по шляху проходження в якійсь точці напруги немає, значить проблема в попередньому елементі.

"На численні прохання трудящих", додатково описую регульований стабілізатор. Порівняно нові мікросхеми LM317 / LM337 працюють так само, як і 78хх / 79хх (в паспорті написано, що усіляких захистів більше), але ще й дозволяють регулювати вихідну напругу. Ці мікросхеми трохи дорожче, ніж 78хх / 79хх, і вимагають трохи більше складної схеми, але зате можна отримати будь-яке нестандартне вихідна напруга в діапазоні 1,25 ... 30 вольт.

Рис.14. Стабілізатор на мікросхемах LM317 / LM337.

Тут будьте уважні - цоколевка відрізняється від 78хх / 79хх (це виробники над нами знущаються, не інакше - все мікросхеми по-різному!). І ще, літери в кінці назви мікросхеми дуже важливі - від них залежить тип корпусу. Там купа різних корпусів під друкований і автоматизований монтаж - не попадіться!

Вихідна напруга залежить від співвідношення опорів R1 і R2, причому величина R1 = 240 Ом рекомендується виробником:

U вих = 1,25 * (1 + R2 / R1).

Звідси можна знайти значення опору R2 для отримання будь-якого необхідного напруги. В принципі, якщо в якості R2 використовувати здвоєний резистор 3,3 кОм, то можна плавно регулювати вихідну напругу в діапазоні 1,25 ... 18 вольт. Але я б не рекомендував таке:

1. У здвоєних змінних резисторів опір змінюється не синхронно, в результаті напруги в позитивному і негативному плечах будуть помітно відрізнятися
2. При обертанні змінного резистора инода може пропадати контакт (чули, як "тріщать" регулятори гучності?). Що при цьому з напругою відбудеться ...

Успіхів!

Ще дещо. Невелике додавання рік по тому.

Нещодавно було потрібно зробити такий ось блок живлення з промислового блоку живлення від чогось там. Вихідний блок видавав стабілізовану напругу +5 вольт. З усіх його потрухів підходящим виявився тільки трансформатор - напруга на вторинній обмотці у нього було 17,5 вольт. Все інше я викинув, додав мережевий фільтр (один тільки конденсатор, там було дуже мало місця і розпаювати все не хотілося), однополуперіодний випрямляч (тому що у трансформатора була всього одна вторинна обмотка), стабілізатор і світлодіодний індикатор:

В даному випадку було дуже важливо, щоб вихідна напруга було виведено на гніздо. У нього різні пристрої включаються дуже легко.

Результат той же - якісне харчування, швидко і недорого.

26.08.2007