Zaczniemy od tego, gdzie następuje przemiana wysokiego napięcia na niskie lub odwrotnie. Oczywiście chodzi tu o transformatory. Transformatory muszą składać się przynajmniej z dwóch uzwojeń. Jedno z nich nazywa się pierwotnym, które podłącza się do źródła prądu zmiennego. Drugie nazywa się wtórnym, gdzie otrzymujemy napięcie. Ponieważ do uzwojenia pierwotnego doprowadzony został prąd zmienny, to powoduje, że powstaje zmienne pole magnetyczne. Oba uzwojenia są nawinięte na ten sam rdzeń, przez co możliwe jest w dużym stopniu przenikanie strumienia magnetycznego przez uzwojenie wtórne. Następstwem tego jest, że w uzwojeniu wtórnym powstaje siła elektromotoryczna. Warto wspomnieć o bardzo przydanym wzorze przekładni transformatora: Z1/Z2 = U1/U2
Kolejnym ważnym elementem w zasilaczach są prostowniki. Są to takie układy, które przekształcają prąd zmienny na prąd stały. W ten sposób napięcie przybierające wartości dodatnie i ujemne zostaje przekształcone w napięcie przybierające wartość jednego znaku, tzn. tylko dodatnie lub tylko ujemne. Do prostowania można wykorzystać elementy, które wykazują jednokierunkowe przewodnictwo. W naszych zasilaczach będziemy wykorzystywać diody, lub gotowe mostki prostownicze. Prostowniki możemy podzielić na jednopołówkowe, które są stosowane w układach ładowarek do akumulatorów i dwupołówkowe - zasilacze sieciowe. Prostowniki dwupołówkowe mogą składać z dwóch lub czterech diod prostowniczych zależnie od nawinięcia transformatora (jeśli posiadamy transformator z dwoma uzwojeniami po stronie wtórnej połączonymi szeregowo to stosujemy dwie diody, jeżeli mamy jedno uzwojenie to stosujemy cztery diody w układzie Gretza). Rysunek 1,2 przedstawia wykres przed i po zastosowaniu mostka prostowniczego.
Rysunek 1 przed zastosowaniem mostka. Rysunek 2 po zastosowaniu mostka.
Często zdarza się, że w naszych urządzeniach (radiach, itp.) słychać buczenie. Wtedy albo "strzelił" nam kondensator filtrujący lub wcale go tam nigdy nie było. Kondensator ten spełnia rolę filtru, który umieszcza się na wyjściu układu prostowniczego. Flirty również mogą być budowane z elementów indukcyjnych lub mieszanych LC. Zajmiemy się tylko układami niskonapięciowymi czyli do 40V, dlatego będziemy stosować filtry pojemnościowe. Zadanie kondensatora w filtrze jest zgromadzenie energii elektrycznej w momencie trwania impulsu (max. amplituda), a oddanie jej w momencie minimalnej amplitudy. Rysunek 3,4 przedstawia wykres przed i po zastosowaniu kondensatorów filtrujących.
Rysunek 3 przed zastosowaniem filtru. Rysunek 4 po zastosowaniu filtru.
Co się jednak stanie jak zastosujemy jakieś obciążenie?
Rysunek 5 po zastosowaniu obciążenia
Jak widać po zastosowaniu obciążenia znowu widać drobne wahania. Wahania te będą rosły wraz ze wzrostem obciążenia, dlatego należy stosować coraz większe kondensatory (średnio 3000uF na 1A obciążenia).
Dawniej nie było słychać o takich urządzeniach jak stabilizatory. Często je robiono przy pomocy diod zenera, później tranzystorów. Obecnie idziemy do sklepu i mówimy "-poproszę układ LM 317" i mamy problem z głowy. Przedtem należy wiedzieć jakie są dane takiego elementu, a tutaj pomocą służą katalogi. np. dane LM 317
Imax = 1,5A
U max. = 40V
za pomocą tego układu można regulować napięcie wyjścia dla R1 = 680 +5V; R1 = 2K +12V; R1 = 2,4K + 15V itd.
Zatem zadaniem stabilizatora jest utrzymanie stałej wartości napięcia lub prądu wejściowego.
Część praktyczna
Jest to schemat bardzo prostego zasilacza o regulowanym napięciu. Zastosowano tutaj bardzo popularny układ LM 317, którego dane znajdują się wyżej.
Zasilacz może pracować przy obciążeniu maksymalny 1,5A, i przy napięciu 40V. Transformator należy dobrać tak, aby napięcie z niego wychodzące było równe max. 25V, i wytrzymywał obciążenie 2A. Aby uzyskać z zasilacza większy prąd należy połączyć równolegle kilka układów LM 317. Oczywiście można zastosować inny stabilizator:
jest to schemat uniwersalny i tutaj możesz wstawiać zamiast stabilizatora inne schematy od 3 do 14
Do tego schematu możesz podstawiać schematy stablizatorów. Pamiętaj tylko o odpowiedniej pojemności kondensatorów!
Można oczywiście robić zasilacz z zabezpieczeniem przeciwzwarciowym, termicznym itp. Bardzo łatwym zabezpieczeniem jest wstawienie za stabilizatorem bezpiecznika topikowego.
Innym sposobem na otrzymanie zasilacza jest pójście do sklepu i kupienie gotowego zestawu do montażu, jeszcze innym jest kupienie gotowego zasilacza na bazarach.
Trzeba się jedynie rozejrzeć dookoła siebie, a zobaczysz, że na miejscu w domu posiadasz wszystkie elementy do skonstruowania prostego zasilacza.
Wystarczy, że ze starego radioodbiornika wyciągniesz transformator, lub najlepiej gotowy moduł zasilacza - wtedy masz problem z głowy. Nie polecam raczej wyjmowania transformatorów ze starych odbiorników lampowych, ponieważ przekształcają one napięcie z 220V na 100V(napięcie to służy do prawidłowego działania lampy).
Jeśli wyciągnąłeś sam transformator to nie trzeba od razu lecieć do sklepu i kupować elementy, lub co najgorsze gotowy zasilacz do montażu. Wystarczy, że odszukasz gdzieś diody prostownicze i połączysz w następujący sposób:
Kondensatory na pewno gdzieś się znajdą, a stabilizator możesz kupić lub wykonać (bardzo dobry) z kilku tranzystorów, paru rezystorów i diody Zenera.
Jeszcze inne rozwiązanie stablizatora przedstawia schemat 4:
Ten najprostszy stablizator może dostarczać niewielkiego prądu. Napięcie możemy dowolnie zmieniać za pomocą diody Zenera.
Wartość rezystora należy obliczyć. (nie wzorować się na schemat)
Oto kilka wzorów dla powyższego układu:
Uwy = UDZ- 0,7V
R1[Ohm] = Uwe - UDZ / 0,01 A
PtotT1 [Ohm]= (Uwe - Uwy) * Iwy
W zależności od płynących prądów należy dopasować odpowiednio elementy. Jako tranzystor zastosować tranzystor małej lub średniej mocy wzmocnienie prądowego typu B lub 25.
Podłączając elementy jak na schemacie 2 i wstawiając zamiast stabilizatora schemat 3 lub 4 można również zrobić zasilacz.
Zabezpieczenia zasilaczy
Jak już wspomniałem najtańszym zabezpieczeniem jest bezpiecznik topikowy, jednakże nieraz zanim zadziała bezpiecznik układ może się już spalić, dlatego proponuję jeszcze inne rozwiązania:
Jest to układ stabilizatora z diodowym ogranicznikiem prądu.
Są to układy stabilizatorów z tranzystorowymi ogranicznikami prądu.
Wartość R* należy dobrać doświadczalnie.
Przykłady zwiększeń wydajności prądowej stabilizatorów
Przedstawię tutaj jak w prosty sposób zwiększyć wydajność prądową naszego zasilacza. Będą pojawiać się schematy tylko dla stabilizatorów napięcia dodatniego, aby zastosować do stabilizatorów napięcia ujemnego trzeba zmienić tranzystory z npn na pnp lub odwrotnie.
Aby obliczyć wartość rezystora należy skorzystać z poniższego wzoru:
R[Ohm] = UBE / (Is - Iwy / 1 + H21)
H21 - wzmocnienie prądowe tranzystora dla zwykłych ok.15-30 dla Darlingtona 750.
UBE - spadek na złączu baza emiter tranzystora. Możemy obliczyć znając prąd tranzystora, który wyliczamy It = Iwy - Is . Następnie trzeba przeczytać w charakterystykach przejściowych tranzystorów mocy.
Is - prąd maksymalny przy jakim będzie pracował stabilizator. Równy jest on ok 0,75 prądu maksymalnego stabilizatora.
Wady takiego rozwiązania:
- brak zabezpieczenia przeciwzwarciowego
- nie można łączyć tranzystora i stabilizatora do jednego radiatora
- słaba stabilizacja
Aby obliczyć rezystor również trzeba posłużyć się powyższym wzorem.
Jednakże występuje zmiana współczynnika H12 wzmocnienia, który przyjmuje wartość iloczynu współczynników dwóch tranzystorów.
UBE - należy przyjąć spadek tranzystora pnp ok. 0,75-0,85 V dla średniej mocy. Układ również nie posiada zabezpieczenia przeciwzwarciowego.
Układ ten posiada już zabezpieczenie przeciwzwarciowe. Wartość rezystora ograniczającego możemy obliczyć:
R = 0,65V / IT1max
Inne obliczenia dokonuje się tak samo jak wcześniej, tylko UBE = UBE + IT* R1
Jest to chyba najprostsze zwiększenie wydajności prądowej zasilaczy, ale nie najlepsze.
Regulacje napięcia
Bardzo proste regulacje napięcia możemy zralizować za pomocą układów 78XX (gdzie XX to kolejne numery układów).
Takie rozwiązanie najlepiej się nadaje w układach ze stałym poborem prądu.
Wzory:
Uwy = Ust + Up
Up[V] = Iq[A] * P[Ohm]
Układ ten nadaje się już do urządzeń, gdzie wystepują niewielkie wahania prądu.
Wzory:
Id[A] = 3 do 5 * Iq
Id[A] = Ust / R[Ohm]
Uwy[V] = Ust + (Id + Iq) * P[Ohm]
Jest to najlepsze rozwiązanie do regulacji napięcia.
Wzory:
Id = 0,5 do 1 * Iq
Id = (Ust + 0,6V) / R [Ohm]
Uwy = Ust + 0,6V + (Id + Iq/ß) * P[Ohm]
Tak może wyglądać tranzystor wykonawczy złożony z trzech równolegle połączony tranzystorów 2N3055, przez co można go obciążyć prądem nawet do 15A.
Przy dużych obciążeniach prąd bazy tranzystora wykonawczego jest duży (tranzystor znacznie nagrzewa się). Aby zmniejszyć ten prąd stosuje się połączenie w układzie Darlingtona. Przy czym kolejne tranzystory mogą być coraz mniejszej mocy np. 2N3055 BD139 BC109.
Regulatory prądu i napięcia:
Często jest tak, że posiadamy zasilacz na gwarancji, którego nie możemy rozebrać, aby dokonać pewnych modyfikacji. Również poważnym problemem jest akumulator samochodowy, który dostarcza niezmiennie 13V, a my potrzebujemy 5V. Można zastosować rezystor dużej mocy i włączyć w szereg z odbiornikiem. Przedstawię tutaj jak w prosty sposób można regulować napięcie
Potencjometr powinien posiadać moc ok. 4W. Jak widać na rysunku wchodzi do naszego urządzenia 12V, a wychodzi 5V.
Gotowe rozwiązanie
Zapewne wielu z Was czeka na gotową aplikację zasilacza, która została sprawdzona praktycznie i nie posiada żadnych wad konstrukcyjnych.
Jak widać, układ jest klasyczny i nie wymaga szczegółowych objaśnień. Napięcie z transformatora jest prostowane (D1...D4), filtrowane (C1, C3) i stabilizowane (U1, C2, C4). W zależności od potrzeb należy zastosować transformator o odpowiedniej mocy i napięciu wyjściowym oraz stabilizator o potrzebnym napięciu nominalnym. W układzie można wykorzystać dowolny stabilizator rodziny 78XX (np. 7805,7806,7809, 7812, 7815, 7818). Początkującym należy przypomnieć, że w katalogach transformatorów podaje się wartość skuteczną zmiennego napięcia wyjściowego na uzwojeniu wtórnym, przy obciążeniu rezystancyjnym i podanym prądzie obciążenia. Przykładowo katalogowa informacja TS 4/33 9V 0,3A świadczy, że uzwojenie wtórne transformatora przy obciążeniu prądem 0,3A daje napięcie 9V. Są to wartości skuteczne napięcia i prądu zmiennego. W zasadzie napięcie szczytowe przebiegu sinusoidalnego jest 1,41 razy większe od jego wartości skutecznej. Po wyprostowaniu (przy pełnym obciążeniu) nie uzyska się jednak na kondensatorze C1 napięcia 1,41 * 9V = 12,69V, bo należy uwzględnić spadek napięcia na dwóch diodach prostowniczych (około 1,5V) a także spadek napięcia na rezystancji uzwojenia przy dużym impulsowym prądzie, który płynie przez uzwojenie tylko w szczytach sinusoidy. W efekcie przy pełnym obciążeniu napięcie na kondensatorze C1 będzie mniejsze niż obliczone 12,69V. Należy jeszcze uwzględnić tętnienia napięcia na niezbyt dużej pojemności filtrującej C1, oraz spadek napięcia wymagany do prawidłowej pracy stabilizatora (1,5...2V) i okaże się, że napięcie pracy stabilizatora nie powinno być większe niż 9V. 9V, czyli tyle ile wynosi skuteczna wartość napięcia zmiennego na uzwojeniu wtórnym. Ta zależność jest często wykorzystywana do wstępnego doboru transformatora: katalogowe (zmienne) napięcie transformatora powinno być równe lub trochę większe od potrzebnego napięcia wyjściowego. W przypadku niskich napięć wyjściowych (3...6V) należy zastosować transformator o nieco większym napięciu, natomiast dla napięć wyjściowych 12V i większych wystarczy, by transformator miał katalogowe napięcie wyjściowe (zmienne) równe potrzebnemu stabilizowanemu (stałemu) napięciu wyjściowemu. Należy zauważyć, że analiza dotyczy napięcia katalogowego, mierzonego przy obciążeniu nominalnym. W stanie spoczynku transformatory, zwłaszcza te mniejszej mocy, mają napięcie wyjściowe zdecydowanie większe (małe-2-watowe nawet o kilkadziesiąt procent). Należy to uwzględnić przy doborze napięcia pracy kondensatora filtrującego C1. Ponadto należy mieć świadomość, że podany w katalogu prąd obciążenia jest mierzony przy obciążeniu rezystancyjnym.
Kolejnym ważnym elementem w zasilaczach są prostowniki. Są to takie układy, które przekształcają prąd zmienny na prąd stały. W ten sposób napięcie przybierające wartości dodatnie i ujemne zostaje przekształcone w napięcie przybierające wartość jednego znaku, tzn. tylko dodatnie lub tylko ujemne. Do prostowania można wykorzystać elementy, które wykazują jednokierunkowe przewodnictwo. W naszych zasilaczach będziemy wykorzystywać diody, lub gotowe mostki prostownicze. Prostowniki możemy podzielić na jednopołówkowe, które są stosowane w układach ładowarek do akumulatorów i dwupołówkowe - zasilacze sieciowe. Prostowniki dwupołówkowe mogą składać z dwóch lub czterech diod prostowniczych zależnie od nawinięcia transformatora (jeśli posiadamy transformator z dwoma uzwojeniami po stronie wtórnej połączonymi szeregowo to stosujemy dwie diody, jeżeli mamy jedno uzwojenie to stosujemy cztery diody w układzie Gretza). Rysunek 1,2 przedstawia wykres przed i po zastosowaniu mostka prostowniczego.
Rysunek 1 przed zastosowaniem mostka. Rysunek 2 po zastosowaniu mostka.
Często zdarza się, że w naszych urządzeniach (radiach, itp.) słychać buczenie. Wtedy albo "strzelił" nam kondensator filtrujący lub wcale go tam nigdy nie było. Kondensator ten spełnia rolę filtru, który umieszcza się na wyjściu układu prostowniczego. Flirty również mogą być budowane z elementów indukcyjnych lub mieszanych LC. Zajmiemy się tylko układami niskonapięciowymi czyli do 40V, dlatego będziemy stosować filtry pojemnościowe. Zadanie kondensatora w filtrze jest zgromadzenie energii elektrycznej w momencie trwania impulsu (max. amplituda), a oddanie jej w momencie minimalnej amplitudy. Rysunek 3,4 przedstawia wykres przed i po zastosowaniu kondensatorów filtrujących.
Rysunek 3 przed zastosowaniem filtru. Rysunek 4 po zastosowaniu filtru.
Co się jednak stanie jak zastosujemy jakieś obciążenie?
Rysunek 5 po zastosowaniu obciążenia
Jak widać po zastosowaniu obciążenia znowu widać drobne wahania. Wahania te będą rosły wraz ze wzrostem obciążenia, dlatego należy stosować coraz większe kondensatory (średnio 3000uF na 1A obciążenia).
Dawniej nie było słychać o takich urządzeniach jak stabilizatory. Często je robiono przy pomocy diod zenera, później tranzystorów. Obecnie idziemy do sklepu i mówimy "-poproszę układ LM 317" i mamy problem z głowy. Przedtem należy wiedzieć jakie są dane takiego elementu, a tutaj pomocą służą katalogi. np. dane LM 317
Imax = 1,5A
U max. = 40V
za pomocą tego układu można regulować napięcie wyjścia dla R1 = 680 +5V; R1 = 2K +12V; R1 = 2,4K + 15V itd.
Zatem zadaniem stabilizatora jest utrzymanie stałej wartości napięcia lub prądu wejściowego.
Część praktyczna
Jest to schemat bardzo prostego zasilacza o regulowanym napięciu. Zastosowano tutaj bardzo popularny układ LM 317, którego dane znajdują się wyżej.
Zasilacz może pracować przy obciążeniu maksymalny 1,5A, i przy napięciu 40V. Transformator należy dobrać tak, aby napięcie z niego wychodzące było równe max. 25V, i wytrzymywał obciążenie 2A. Aby uzyskać z zasilacza większy prąd należy połączyć równolegle kilka układów LM 317. Oczywiście można zastosować inny stabilizator:
jest to schemat uniwersalny i tutaj możesz wstawiać zamiast stabilizatora inne schematy od 3 do 14
Do tego schematu możesz podstawiać schematy stablizatorów. Pamiętaj tylko o odpowiedniej pojemności kondensatorów!
Można oczywiście robić zasilacz z zabezpieczeniem przeciwzwarciowym, termicznym itp. Bardzo łatwym zabezpieczeniem jest wstawienie za stabilizatorem bezpiecznika topikowego.
Innym sposobem na otrzymanie zasilacza jest pójście do sklepu i kupienie gotowego zestawu do montażu, jeszcze innym jest kupienie gotowego zasilacza na bazarach.
Trzeba się jedynie rozejrzeć dookoła siebie, a zobaczysz, że na miejscu w domu posiadasz wszystkie elementy do skonstruowania prostego zasilacza.
Wystarczy, że ze starego radioodbiornika wyciągniesz transformator, lub najlepiej gotowy moduł zasilacza - wtedy masz problem z głowy. Nie polecam raczej wyjmowania transformatorów ze starych odbiorników lampowych, ponieważ przekształcają one napięcie z 220V na 100V(napięcie to służy do prawidłowego działania lampy).
Jeśli wyciągnąłeś sam transformator to nie trzeba od razu lecieć do sklepu i kupować elementy, lub co najgorsze gotowy zasilacz do montażu. Wystarczy, że odszukasz gdzieś diody prostownicze i połączysz w następujący sposób:
Kondensatory na pewno gdzieś się znajdą, a stabilizator możesz kupić lub wykonać (bardzo dobry) z kilku tranzystorów, paru rezystorów i diody Zenera.
Jeszcze inne rozwiązanie stablizatora przedstawia schemat 4:
Ten najprostszy stablizator może dostarczać niewielkiego prądu. Napięcie możemy dowolnie zmieniać za pomocą diody Zenera.
Wartość rezystora należy obliczyć. (nie wzorować się na schemat)
Oto kilka wzorów dla powyższego układu:
Uwy = UDZ- 0,7V
R1[Ohm] = Uwe - UDZ / 0,01 A
PtotT1 [Ohm]= (Uwe - Uwy) * Iwy
W zależności od płynących prądów należy dopasować odpowiednio elementy. Jako tranzystor zastosować tranzystor małej lub średniej mocy wzmocnienie prądowego typu B lub 25.
Podłączając elementy jak na schemacie 2 i wstawiając zamiast stabilizatora schemat 3 lub 4 można również zrobić zasilacz.
Zabezpieczenia zasilaczy
Jak już wspomniałem najtańszym zabezpieczeniem jest bezpiecznik topikowy, jednakże nieraz zanim zadziała bezpiecznik układ może się już spalić, dlatego proponuję jeszcze inne rozwiązania:
Jest to układ stabilizatora z diodowym ogranicznikiem prądu.
Są to układy stabilizatorów z tranzystorowymi ogranicznikami prądu.
Wartość R* należy dobrać doświadczalnie.
Przykłady zwiększeń wydajności prądowej stabilizatorów
Przedstawię tutaj jak w prosty sposób zwiększyć wydajność prądową naszego zasilacza. Będą pojawiać się schematy tylko dla stabilizatorów napięcia dodatniego, aby zastosować do stabilizatorów napięcia ujemnego trzeba zmienić tranzystory z npn na pnp lub odwrotnie.
Aby obliczyć wartość rezystora należy skorzystać z poniższego wzoru:
R[Ohm] = UBE / (Is - Iwy / 1 + H21)
H21 - wzmocnienie prądowe tranzystora dla zwykłych ok.15-30 dla Darlingtona 750.
UBE - spadek na złączu baza emiter tranzystora. Możemy obliczyć znając prąd tranzystora, który wyliczamy It = Iwy - Is . Następnie trzeba przeczytać w charakterystykach przejściowych tranzystorów mocy.
Is - prąd maksymalny przy jakim będzie pracował stabilizator. Równy jest on ok 0,75 prądu maksymalnego stabilizatora.
Wady takiego rozwiązania:
- brak zabezpieczenia przeciwzwarciowego
- nie można łączyć tranzystora i stabilizatora do jednego radiatora
- słaba stabilizacja
Aby obliczyć rezystor również trzeba posłużyć się powyższym wzorem.
Jednakże występuje zmiana współczynnika H12 wzmocnienia, który przyjmuje wartość iloczynu współczynników dwóch tranzystorów.
UBE - należy przyjąć spadek tranzystora pnp ok. 0,75-0,85 V dla średniej mocy. Układ również nie posiada zabezpieczenia przeciwzwarciowego.
Układ ten posiada już zabezpieczenie przeciwzwarciowe. Wartość rezystora ograniczającego możemy obliczyć:
R = 0,65V / IT1max
Inne obliczenia dokonuje się tak samo jak wcześniej, tylko UBE = UBE + IT* R1
Jest to chyba najprostsze zwiększenie wydajności prądowej zasilaczy, ale nie najlepsze.
Regulacje napięcia
Bardzo proste regulacje napięcia możemy zralizować za pomocą układów 78XX (gdzie XX to kolejne numery układów).
Takie rozwiązanie najlepiej się nadaje w układach ze stałym poborem prądu.
Wzory:
Uwy = Ust + Up
Up[V] = Iq[A] * P[Ohm]
Układ ten nadaje się już do urządzeń, gdzie wystepują niewielkie wahania prądu.
Wzory:
Id[A] = 3 do 5 * Iq
Id[A] = Ust / R[Ohm]
Uwy[V] = Ust + (Id + Iq) * P[Ohm]
Jest to najlepsze rozwiązanie do regulacji napięcia.
Wzory:
Id = 0,5 do 1 * Iq
Id = (Ust + 0,6V) / R [Ohm]
Uwy = Ust + 0,6V + (Id + Iq/ß) * P[Ohm]
Tak może wyglądać tranzystor wykonawczy złożony z trzech równolegle połączony tranzystorów 2N3055, przez co można go obciążyć prądem nawet do 15A.
Przy dużych obciążeniach prąd bazy tranzystora wykonawczego jest duży (tranzystor znacznie nagrzewa się). Aby zmniejszyć ten prąd stosuje się połączenie w układzie Darlingtona. Przy czym kolejne tranzystory mogą być coraz mniejszej mocy np. 2N3055 BD139 BC109.
Regulatory prądu i napięcia:
Często jest tak, że posiadamy zasilacz na gwarancji, którego nie możemy rozebrać, aby dokonać pewnych modyfikacji. Również poważnym problemem jest akumulator samochodowy, który dostarcza niezmiennie 13V, a my potrzebujemy 5V. Można zastosować rezystor dużej mocy i włączyć w szereg z odbiornikiem. Przedstawię tutaj jak w prosty sposób można regulować napięcie
Potencjometr powinien posiadać moc ok. 4W. Jak widać na rysunku wchodzi do naszego urządzenia 12V, a wychodzi 5V.
Gotowe rozwiązanie
Zapewne wielu z Was czeka na gotową aplikację zasilacza, która została sprawdzona praktycznie i nie posiada żadnych wad konstrukcyjnych.
Jak widać, układ jest klasyczny i nie wymaga szczegółowych objaśnień. Napięcie z transformatora jest prostowane (D1...D4), filtrowane (C1, C3) i stabilizowane (U1, C2, C4). W zależności od potrzeb należy zastosować transformator o odpowiedniej mocy i napięciu wyjściowym oraz stabilizator o potrzebnym napięciu nominalnym. W układzie można wykorzystać dowolny stabilizator rodziny 78XX (np. 7805,7806,7809, 7812, 7815, 7818). Początkującym należy przypomnieć, że w katalogach transformatorów podaje się wartość skuteczną zmiennego napięcia wyjściowego na uzwojeniu wtórnym, przy obciążeniu rezystancyjnym i podanym prądzie obciążenia. Przykładowo katalogowa informacja TS 4/33 9V 0,3A świadczy, że uzwojenie wtórne transformatora przy obciążeniu prądem 0,3A daje napięcie 9V. Są to wartości skuteczne napięcia i prądu zmiennego. W zasadzie napięcie szczytowe przebiegu sinusoidalnego jest 1,41 razy większe od jego wartości skutecznej. Po wyprostowaniu (przy pełnym obciążeniu) nie uzyska się jednak na kondensatorze C1 napięcia 1,41 * 9V = 12,69V, bo należy uwzględnić spadek napięcia na dwóch diodach prostowniczych (około 1,5V) a także spadek napięcia na rezystancji uzwojenia przy dużym impulsowym prądzie, który płynie przez uzwojenie tylko w szczytach sinusoidy. W efekcie przy pełnym obciążeniu napięcie na kondensatorze C1 będzie mniejsze niż obliczone 12,69V. Należy jeszcze uwzględnić tętnienia napięcia na niezbyt dużej pojemności filtrującej C1, oraz spadek napięcia wymagany do prawidłowej pracy stabilizatora (1,5...2V) i okaże się, że napięcie pracy stabilizatora nie powinno być większe niż 9V. 9V, czyli tyle ile wynosi skuteczna wartość napięcia zmiennego na uzwojeniu wtórnym. Ta zależność jest często wykorzystywana do wstępnego doboru transformatora: katalogowe (zmienne) napięcie transformatora powinno być równe lub trochę większe od potrzebnego napięcia wyjściowego. W przypadku niskich napięć wyjściowych (3...6V) należy zastosować transformator o nieco większym napięciu, natomiast dla napięć wyjściowych 12V i większych wystarczy, by transformator miał katalogowe napięcie wyjściowe (zmienne) równe potrzebnemu stabilizowanemu (stałemu) napięciu wyjściowemu. Należy zauważyć, że analiza dotyczy napięcia katalogowego, mierzonego przy obciążeniu nominalnym. W stanie spoczynku transformatory, zwłaszcza te mniejszej mocy, mają napięcie wyjściowe zdecydowanie większe (małe-2-watowe nawet o kilkadziesiąt procent). Należy to uwzględnić przy doborze napięcia pracy kondensatora filtrującego C1. Ponadto należy mieć świadomość, że podany w katalogu prąd obciążenia jest mierzony przy obciążeniu rezystancyjnym.
Cool? Ranking DIY
