Стабілізований блок живлення на 9 вольт

1. Доповнення від 25.02.16
2. Доповнення від 05.06.16

Наши партнеры ArtmMisto

Блок живлення потрібен всім. Музиканту-металістові треба чимось живити свої «примочки» до електрогітари, радіоаматори - приймачі або всякі вироби на світлодіодах-транзисторах, простому люду - антенні підсилювачі до телевізора і так далі. Але купити готовий пристрій не завжди виходить - хоча б навіть через ціни. Тим більше немає на це бажання, коли точно знаєш, що без діла валяється справний понижуючий трансформатор. Ось його-то ми і пристосуємо давати чисті дев'ять вольт.

З доповненнями та змінами від 09.11.15

Блок живлення зібраний вже незліченну кількість разів. При правильному монтажі і справних компонентах запускається завжди. Допускаються відхилення в номіналах елементів.

Даташит на всю L78-ю серію стабілізаторів .

«Серцем» блоку живлення (далі - БП) є понижуючий трансформатор, без нього немає сенсу городити город. Називається він так тому, що знижує змінну розеточное напруга 220 вольт в змінне ж іншої напруги. Наприклад, до 36, або 12, або навіть 5. Але для наших цілей необхідний трансформатор, у якого на вторинній, вихідний обмотці (НЕ мережевий, та - вхідні та первинна) буде 12-15 вольт «перерви». Можна і трохи більше, до 20, але недоцільно. Добре підходять трансформатори з відслужили своє магнітофонів, радіоприймачів, інших блоків живлення, особливо, якщо раніше пристрій якраз і жило під напругою дев'ять вольт. В ілюстраціях до цієї статті, наприклад, я використав напівзгорілий трансформатор від роутерного БП. Від стрибка напруги в ньому спрацював термопредохранитель, і напруга на виході зникло (в сучасні трансформатори вбудовують такі одноразові запобіжники, які розривають ланцюг у разі перегріву. А перегрів може настати або тоді, коли через запобіжник «первинки» тече великий струм (надовго підвищилася напруга в мережі або трансформатору дали непідйомну навантаження), або коли перегрівається сам трансформатор (його перевантажили або в корпусі БП дуже-дуже жарко). Запобіжник прихований на початку первинної обмотки, і можна б ило його замінити аналогічним, але я просто кинув перемичку в обхід. А для безпеки можна додати звичайну плавку вставку 0,2 - 0,5 А).

Ще одна важлива характеристика трансформатора - видається їм струм. Тут вже треба приблизно знати, скільки буде споживати пристрій, якому ми робимо БП. Для невеликих світлодіодних виробів вистачить і 100 мА (а це п'ять світлодіодів, приєднаних паралельно один до одного, причому встановлені максимальні для них 20 мА), радіоприймачі теж багато не їдять (до 250 мА), найпростіша гітарна «примочка» -дісторшн, що живиться від «Крони», потребує 10-20 мА. Вже за зовнішнім виглядом трансформатора можна приблизно судити, на який струм він розрахований. Головне - не перевантажувати його, а якщо потрібно живити щось ненажерливе (струм більше 1 А), то і блок живлення повинен бути відповідний. Симптоми перевантаження, коли трансформатор, що називається, «не вивозить» - падає напруга, гріється муздрамтеатр і обмотки, з'являється гудіння, і, нарешті, дим. А електроніка вся на димі працює. І як тільки він з неї виходить - вона і перестає ...

Далі потрібен випрямляч. Його завдання - перетворення змінного струму в постійний. Всі описані раніше пристрої живляться постійним струмом. Я використовую готовий діодний міст, але можна замінити його чотирма однаковими діодами з адекватним запасом струму (1N4004 вистачить з головою). Підключивши діодний міст до «вторинці» трансформатора, можна побачити, що її 12 змінних вольт перетворюються в 11 або навіть 10,8 постійних. Так і має бути. Це діоди відкриваються при напрузі 0,6 вольта, а в діодному мосту одночасно працюють два діода з чотирьох. Ось і пропадає по 1,2 вольта на кожному напівперіод коливань.

І тепер, власне, та частина, через яку блок носить горду назву «стабілізований», тобто має постійну напругу на своєму виході незалежно від того, що у нього на вході (в розумних межах, звичайно). З табілізатор. Я використовую триногу мікросхему 7809, де 78 вказує на стабілізацію позитивної полярності напруги, а 09 - число стабілізованих вольт (неважко здогадатися, що якщо потрібно живити якийсь пятівольтового пристрій, то в магазині треба питати 7805, а трансформатор можна взяти з трохи меншою напругою на «вторинці»). Три ноги у неї не випадково - на одну приходить нестабілізована вхідна напруга, інша приєднується до загальної шини ( «мінуса»), а з третьої знімається стабілізовану постійну напругу. Для нормальної роботи мікросхем цієї серії необхідно, щоб вхідна напруга було хоча б на 2 вольта вище вихідного. Тобто 9 + 2 = 11 В. Стільки ж і залишається після діодного моста, ми відмінно сюди потрапляємо.

Дивлячись на графік випрямленої доданими мостом напруги, язик не повернеться назвати його постійним. Воно пульсує. Для згладжування цих «горбів» потрібні конденсатори. В принципі, цілком вистачить двох електролітичних, але за правилами хорошого тону, щоб продовжити їм життя, добре б ще вставити і два керамічних на 100-200 нФ. Електролітичні я використовую на 470-1000 мкФ, 25 вольт по входу і 16 вольт по виходу. Чому так, в чому різниця? Відповідаю. Якщо до діодному мосту почепити електролітичний конденсатор, то на його ніжках утворюється напруга, в 1,41 рази більше, ніж на мосту. 11 * 1,41 = 15,51 В. Ставити конденсатор на максимальних 16 вольт, чесно кажучи, з таким «запасом» трохи неправильно. Якщо на "первинку" потрапить не 220, а 240 вольт, то і на «вторинці» вже буде явно не 11. І ріпу шестнадцатівольтового конденсатора може розірвати. Закидавши його дрантя все, що поруч. З цієї ж причини пробний пуск будь-якого пристрою, що містить електролітичні конденсатори, треба здійснювати так, щоб вони не були спрямовані в бік рук, осіб і очей. Бажано навіть накрити чимось «шайтан-машину» і начепити захисні окуляри. А ось по девятівольтовой виходу конденсатор на 16 вольт - саме воно. Можна, звичайно, і стовольтовий поставити, але він: а) дорожче, б) більше розмірами. Ніщо не заважає і не 470 мкФ поставити, а більше. 1000 мкФ, 4700 мкФ, 10000 мкФ, нарешті. Чим більше - тим менше буде схильна до впливу перепадів напруги ланцюг. Часто можна спостерігати, що, висмикнувши з розетки шнур радіоприймача, він ще співає кілька секунд, стихаючи. Але з часом при таких же махінаціях приймач співає все коротшими і коротшими. Це конденсатори старіють, втрачають ємність. Можна, звичайно, змусити всю кімнату спараллеленнимі конденсаторами на 10000 мкФ, і тоді приймач, мабуть, зможе автономно пропрацювати цілий день після їх зарядки, але чим більше ємність конденсатора, тим він: а) дорожче, б) більше розмірами. Десь це вже читали? Така ось кореляція (зв'язок між кількома величинами).

Тепер - що стосується «продовження життя». Як в випрямленном, так і стабілізованому напрузі можуть існувати високочастотні змінні складові. Так, при стандартній частоті пульсацій мережі 50 Гц після діодного моста вже буде 100 Гц, а якось пробралися ВЧ-шки - це кілогерц частоти. Грозові розряди, іскри від щітково-колекторного вузла електродвигунів, «гучні» блоки живлення ... електролітичні конденсатори дуже не люблять високочастотні коливання і швидше деградують, якщо схильні до такого впливу. Їхня доля - згладжування повільних пульсацій. Тому паралельно кожному електролітичному конденсатору припаивается керамічний, який якраз і розрахований на роботу з високими частотами. Виходить дуже ефективний тандем.

Ще знадобляться з'єднувальні дроти і плата, на яку це все буде монтуватися. Використовуйте проводку з «кручений пари» не рекомендую - «дідусевим» паяльником (з мідним жалом, оловом і каніфоллю) вони погано паяются, та й взагалі - дуже ламкі. Що стосується плати - в будь-якому поважному радіомагазині є така штука, як «макетна плата». Це текстолітовими або гетинаксовій підставу з контактними майданчиками, розташованими в строгому порядку. Розставляй елементи, як хочеш, з'єднуй проводками, перемичками, або просто запаюють невикористовувані майданчика. Профі можуть витравити плату (я думаю, що для такого стабілізатора є чимало варіантів «печаток»), але профі і без моїх порад, мабуть, вже давним-давно зібрали такий БП, і не один.
Гаразд, слів тисяча, а справ поки немає. Просто хотілося дати трохи теорії.

Приступаємо?

Типова схема БП на 7809. Зліва направо, зверху вниз: звичайний дротяний запобіжник (немає у мене, так само як і теплового, хоча по-хорошому - треба), мережевий трансформатор, діодний міст, «електроліт», «кераміка», стабілізатор, « електроліт »,« кераміка ». Варіантів цієї типової схеми багато, і як ні збери - майже завжди правильно. До речі, вітчизняний аналог 7809 - мікросхема КР142ЕН8А, в просторіччі іменується просто «кренк». Нормально працює при напрузі на вході + 11,5 ... 35 В. У нас є 15,5 В. Вихідний струм 7809 - 1-1,5 А (в залежності від корпусу), аби трансформатор «тягнув». Так, якщо в планах харчування пристроїв з великим струмом споживання, то треба подбати про радіаторі для стабілізатора (приймачі з їх максимальними 250 мА мікросхему не нагрівається, можна обійтися без нього).

Необхідне обладнання. Пінцет-самозахоплення (не знадобився), відсмоктування припою (якщо випадково поєднав не ті доріжки або ще як накосорезіл), дротяний припій, ізоляційна стрічка жахливої ​​якості (краще не економити), бокорізи, качкодзьоби (не стали в нагоді), паяльник з «вічним» жалом і залізна мочалка для його очищення (звичайна кухонна, для сковорідок).

Необхідні ресурси. Плата, трансформатор (мережевий кабель не показаний, хоча він потрібен - не забудьте!), Світлодіод з резистором (Мимопроходил), діодний міст, 7809, два конденсатора, керамічний конденсатор; мультиметр з ще однією «керамікою» показує її ємність - 125 нФ. Нам підходить. Написано на корпусі, що 150, але хтось із них явно бреше.

До трансформатора підпоюємо мережевий шнур. З «первинкою» треба бути дуже обережним, там - небезпечне для життя напруга. Як тільки припаяли - замотати це місце ізоляційною стрічкою від гріха подалі.

До речі, якщо трапилося так, що ви, крутячи трансформатор в руках, заплуталися вже, де яка обмотка, то допоможе мультиметр. У понижувального трансформатора «вторинка» має дуже малий опір, буквально частки ома, а на «первинці» він зазвичай показує 300-600 Ом.

З «вторинки» йдуть 12 вольт «перерви».

Потроху збираємо плату. Універсального розташування деталей немає, нехай кожен робить так, як йому зручно. Я намагаюся економити місце, адже плати не дуже дешеві. Та й взагалі, «кераміку» краще ставити якомога ближче до стабілізатора - так треба для його коректної роботи.

У мене, наприклад, три екземпляри такого БП, і все зібрані з різним розташуванням деталей. І нічого, працюють.

Зворотній бік.

Можна, звичайно, і інакше, розставляючи елементи так, як на схемі: діодний міст, «електроліт», «кераміка», стабілізатор, «електроліт», «кераміка». Цього разу у мене вийшло так.

По низу йде вихідна шина, в середині - загальний провід- «мінус», іноді для стислості іменований «землею».

Уже на цьому етапі блок повністю готовий. Але мені захотілося покомизитися. Не дарма ж, поки я розбирав завали, мені в руки потрапив світлодіод. Ось і нехай світить, розважає колектив блоку живлення.

Світлодіод - прилад струмовий. Це означає, що він світить, коли через нього йде струм. Причому струм цей треба обмежувати (зазвичай - 20 мА), бо в іншому випадку діод спробує зжерти все, що йому дає БП, і, природно, згорить. Як той ведмідь, що по лісі йшов. У нас навіть є такий жарт радіоаматорська. «Йшов світлодіод по платі, бачить - шина девятівольтовой. Сів на неї і згорів ». А для обмеження струму служить резистор. Ви не повірите, але він так і називається - струмообмежувальним. Для дев'яти вольт харчування він може становити 500 Ом, але я поставив 5,6 кОм - аж надто яскраво світив.

Теж саме.

Фінальні виміри. На конденсаторі перед стабілізатором - розрахункових 15 з лишком вольт.

А на виході - 9,2 вольта. Страшного нічого немає: все 7809, що мені траплялися, трохи завищують планку. Навіть свіжа «Крона», еталон девятівольтовой, видаватиме більше дев'яти вольт.

Обрізані ніжки вивідних елементів рекомендую зберегти для майбутніх проектів - на перемички якісь.

А ось я вирізав із загальної макетної плати все, що треба. Вирізати можна різними способами, я через брак будь-якого інструменту користуюся канцелярським ножем. Але він дуже не любить різати плати і швидко тупиться.

От і все. Не складно?

А радіоприймач мій дуже задоволений таким блоком. Зараз з БП склалася нелегка ситуація. Стара радіоапаратура дуже не любить сучасні імпульсні блоки живлення. Так, вони легкі і компактні, але сильно шумлять у всіх діапазонах, часом навіть станцій не чути, один тільки писк, вереск, тріск. А трансформаторні можуть тільки злегка гудіти. Навіть включений комп'ютер або ноутбук поруч з радіоприймачем дуже сильно «фонить».

А про свій радіоприймач, сподіваюся, я розповім в наступній статті. Ми будемо його ремонтувати, проводити йому профілактику і трохи модернізувати, а так само дізнаємося, що цікавого можна послухати в діапазонах, яких більше немає в сучасних апаратах.

Доповнення від 25.02.16

Наприклад, до вас в руки потрапив блок живлення від роутера з «перерви» 9-12 вольт на виході. Якщо розміри дозволяють, то чому б не вбудувати стабілізатор всередину?

Корпус треба акуратно розколоти по шву за допомогою ножа і відчутного постукування по ножу. Електроніку можна всю зробити на платі, але я не став заморочуватися і спаяв «навісом», подекуди прихопивши термоклеем. Світлодіод - за бажанням. Назад половинки склеюються суперклеєм.

Іноді доводиться замінювати штекер. Найбільш поширені 5,5 / 2,1 мм (зовнішній / внутрішній діаметр) і 5,5 / 2,5 мм.

По можливості краще брати ті, що праворуч, з жовтим ізолятором. Вони зроблені не так халтурно.

Доповнення від 05.06.16

Бувають випадки, коли потрібно нестандартне напруга - наприклад, 8,7 вольт.

Застосувавши L7808 і кремнієвий діод (Uпр = 0,7 В), на виході можна отримати шукані 8,7 вольт. Включаючи кілька діодів послідовно, можна ще більше підняти напругу: для двох кремнієвих це буде вже майже плюс 1,4 вольта до того, на що запрограмований сам стабілізатор. Діод (або діоди) треба вибирати пропорційно потребляемому навантаженням току - для дрібниці піде і КД522 (до 100 мА), а для чого побільше - хоча б і 1N4001 (1 А).

Кремнієвий діод додає 0,6-0,7 вольт, германієвого - 0,3-0,4 В. Можна з успіхом їх компонувати, максимальний струм такого саморобного стабілізатора визначається максимальним струмом самого кволого елемента.