Prosty zasilacz transformatorowy? Im więcej czytam tym mniej wiem...

Question

Jestem mocno początkującym elektronikiem. Brak szkoły w tym kierunku oraz osoby w otoczeniu, która posiada taką wiedzę. Udało mi się skorzystać już kilka razy z gotowych układów różnych sprzętów. Teraz nadeszła pora na projektowanie swoich drobnych urządzeń. Stanąłem przed problemem ich...

398216 Usunięty · Answer

Schemat jest OK. Kwestia tylko transformatora musi mieć co najmniej 2A i napięcie ok. 9-10V. Co do radiatora... dość dziwnie podchodzisz do tego (zresztą nie tylko tego) problemu - nie licz powierzchni blachy, a podstaw do wyliczeń typowy radiator o znanej rezystancji termicznej. Blacha płaska jest tu akurat najgorszym rozwiązaniem, bo przy dużej powierzchni najbardziej oddalone od US miejsca będą znacznie chłodniejsze. W typowych radiatorach masz grubą podstawę i blisko US żeberka, które po pierwsze mają porównywalną powierzchnię, a po drugie znacznie lepiej odbiorą ciepło z US i przekażą do otoczenia. Wahania napięcia zasilania - można olać - zwłaszcza dla takich napięć wtórnych. 10% z 230 V to co prawda 23V, ale z 10 to już tylko 1V. Bezpiecznik... Wyliczyłeś moc transformatora, więc nie bardzo widzę gdzie problem? Oczywiście raczej nie znajdziesz bezpiecznika o takim małym prądzie, ale jak zastosujesz najbliższy w górę od wyliczonego prądu - będzie ok. Oczywiście bezpiecznik zwłoczny. Nie ma najmniejszego znaczenia czy będzie on na przewodzie fazowym czy zerowym - przecież możesz odwrócić wtyczkę w gniazdku ... Mostek... Kolejny problem, którego nie ma... Spójrz na typowe wartości - rzadko kiedy znajdziesz mostek na niższe niż 100V napięcie, a nawet 50V będzie już ze sporym zapasem. Prąd - 1,5A to również wartość typowa i w zupełności wystarczająca, a można znaleźć i 2A (okrągłe) małe mostki, które z powodzeniem się sprawdzą. Na schemacie jest warystor, a w Twoim układzie być nie musi - to amatorska konstrukcja...no i małe prawdopodobieństwo, że będzie mieć okazję by się wykazać. A jakie napięcia tam będziesz mieć? Jak już się tak koniecznie upierasz - nic nie stoi na przeszkodzie, by dać kondensatory na większe napięcia (oby bez przesady... szkoda kasy). tę informację znajdziesz w karcie katalogowej - typowo kondensatory te mają od 0.1uF do 0,22uF.. Ale w Twoim wypadku i dla takich napięć jak wyżej - A elektrolit po mostku w zupełności wystarczy 2200uF. (po stabilizacji powinien być niewielkiej pojemnosci - ok. 10-22uF wystarczy, nie więcej, bo może to spowodować problem z odpowiedzią stabilizatora na impuls prądu obciążenia. LED'a daj najlepiej PO stabilizatorze - dzięki temu7 będziesz mieć kontrolę nad faktycznym napięciem wyjściowym - każdy stabilizator z tej serii (78** i 79**) ma wbudowany układ, który skutecznie ograniczy prąd do wartości dopuszczalnej zmniejszając napięcie. Ta dioda służy wyłącznie jako zabezpieczenie samego stabilizatora przed podaniem mu napięcia (na przykład z nie do końca rozładowanego kondensatora) od strony wyjścia zasilacza. Zwykła 1A wystarczy.

kotuniunia · Answer

Ty(możliwe Reymont ,czy Orzeszkowa jesteś?) pracę doktorską nt. zasilacza, czy robisz zasilacz? Schemat masz i robisz. Drugi link elektrodowy ok., resztę wypocin nie będę czytać.

stelmluk · Answer

Masz napisane wyraźnie stelmluk i taką mam ksywkę. Jest to w tej chwili nie istote poza tym. Weź proszę przykład z kolegi 398216 Usunięty, który natknął mnie na dalsze poczytania o radiatorach chyba, że umiesz się tylko czepiać. Zaś wiedzy nie masz. Bo ja jej niestety nie mam, ale zamiast takich wstawek staram się doszkolić Nie idzie mi to łatwo dlatego zadaję pytania, które dla innych mogą być banalne. Ja jak pytam to niestety odpowiedzi nie znam Kolego 398216 Usunięty dzięki za zainteresowanie. Cieszę się, że schemat poprawny, a i wnioskuję z Twojej wypowiedzi, że trafo też poprawnie obliczyłem. Rozumiem, że dobór niektórych komponentów do takich mocy jest bajecznie prosty dla doświadczonych. Lecz gdy zmienimy parametry wyjściowe to już wtedy na oko nie będzie w stanie dobrać nic albo raczej niewiele nawet ktoś doświadczony. A już na pewno, albo wystąpią duże zapasy i strata $$$, albo coś się zjara Dlatego staram się wszystko dokładnie wyliczyć. Wtedy nawet ktoś kto robi taką aplikację pierwszy raz, policzy sobie i da rade. Jeśli to możliwe to proszę o to jak się liczy (i jakie zapasy daje) to matematycznie do zastosowań w domowych warunkach. Proszę też o nie przesadzanie w drugą stronę. Jesteśmy w dziale początkujący, a nie praktyk 30 lat stażu Choć masz rację podejście trochę dziwne Lektura na temat radiatorów znaleziona i dodana w załącznikach. Teraz muszę się tylko z nią zapoznać dokładnie. W weekend mam nadzieje, że się uda wrzucić moje dalsze wypociny.

stelmluk · Answer

Zgodnie z obietnicą zamieszczam moje przemyślenia i dokładne obliczenia. W końcu się udało zbudowałem gotowy działający układ zasilacza. Głównie dzięki temu postowi (fajnie jakby wszystkie porady tak wyglądały). https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic977042.html#4980921

Zasilacz 5V 1A na 7805

Założenia:
-max. tętnienia przed stabilizatorem 1V
-tolerancja produkcyjna kondensatorów 20%
-spadek napięcia na mostku Graetza 0,7x2=1,4V
-minimalny spadek napięcia na 7805 3V

Moje wyniki:
Napięcie stabilizowane (V): 5
Natężenie (A): 1,0
Taka będzie oczekiwana moc maksymalna (W): 5,00
Max. spadek napięcia na mostku graetza kat. el. zazwyczaj 0,7 dla natężenia o wielkosci 0,1 możliwości i aż 1,1 dla max poboru prądu (V) 0,7
Tolerancja pojemności kondensatora elektrolitycznego katalog el. (%): 20
Zakładane maksymalne tętnienia napięcia przed stabilizatorem (V): 1
Minimalny spadek napięcia na stabilizatorze katalog elementu (V): 3
Minimalny prąd bezpiecznika zwłocznego WTA-T (mA): 48
Minimalne napięcie do zakupu transformatora (VAC): 7,76
Minimalne natężenie do zakupu transformatora (AAC): 1,41
Minimalna moc pozorna do zakupu transformatora (VA): 10,98
Maksymalna moc czynna możliwa do uzyskania zależna od obciążenia (W): 10,98
Ptot moc strat na mostku graetza do obliczeń radiatora (W): 1,40
Minimalny prąd przewodzenia mostka graetza (A): 1,41
Minimalne napięcie wsteczne mostka graetza (V): 22,36
Minimalna pojemność kondensatora elektrolitycznego (uF): 14000
Minimalne napięcie pracy kondensatora elektrolitycznego (V): 10,98
Pojemność kondensatora ceramicznego (nF): 100
Minimalne napięcie pracy kondensatora ceramicznego (V): 10,98
Ptot moc strat na stabilizatorze do obliczeń radiatora (W): 5,00
Minimalne napięcie wsteczne diody zabezpieczającej (V): 22,36
Minimalny prąd diody zabezpieczającej (A): 0,33
Pojemność kondensatora ceramicznego (nF): 100
Minimalne napięcie pracy kondensatora ceramicznego (V): 10
Minimalna pojemność kondensatora elektrolitycznego (uF): 120
Minimalne napięcie pracy kondensatora elektrolitycznego (V): 10

Ratowałem się jeszcze informacjami znalezionymi tutaj:
https://elektrykadlakazdego.pl/moc-czynna-1/
oraz w załączniku.

_jta_ · Answer

Napięcia mostka i kondensatorów: co najmniej na wartość amplitudy napięcia transformatora. Może od biedy 16V wystarczy, a może potrzeba 25V. Mostka na 25V, ani mniej pewnie nie kupisz, łatwiej na większe napięcie; kondensatory są na różne napięcia, również na bardzo małe, np. 6.3V - a 10000uF na 25V to już jest spory.

Bezpiecznik po stronie pierwotnej - może się przydać w razie uszkodzenia transformatora - zdarza się, że następuje w nim zwarcie, i wtedy bezpiecznik powinien się przepalić, żeby duża moc wydzielająca się w miejscu zwarcia nie spowodowała zapalenia się całego urządzenia. Prąd przy normalnej pracy zawiera prąd obciążenia i przesunięty w fazie prąd magnesowania (prąd jałowy) - przy tej mocy zasilacza pewnie razem dadzą ponad 100mA; prąd obciążenia = moc obciążenia / napięcie sieci, ale wyliczenie mocy nie jest proste; prąd jałowy można zmierzyć, albo znaleźć w nocie katalogowej; przy małych mocach prąd jałowy przeważa, przy dużych stanowi mały dodatek. Bezpiecznik powinien być zwłoczny, bo w chwili włączenia potrafi popłynąć duży impuls prądu, zwłaszcza jak się zacznie od półokresu napięcia o znaku zgodnym z namagnesowaniem rdzenia, jakie pozostało po poprzednim włączeniu. To jest duży problem z transformatorami o dużej mocy.

Napięcie i moc transformatora: tu się zaczynają schody, można łatwo policzyć, jakie napięcie uzyskasz na kondensatorze bez obciążenia, ale przy obciążeniu prąd ładowania kondensatora płynie krótkimi impulsami, co powoduje duży spadek napięcia na opornościach uzwojeń i obciążenie transformatora mocą większą od pobieranej z kondensatora. Policzyłem to kiedyś dla ładowania akumulatora, i zamieściłem program w temacie o prostowniku zaprojektowanym przez jozefg.

Dla typowego transformatora o niewielkiej mocy (od kilku do parudziesięciu W) napięcie przy obciążeniu nominalnym jest o około 10% mniejsze, niż bez obciążenia - przy mniejszych mocach ten spadek napięcia jest większy, przy większych mniejszy, np. przy mocy kilkuset W to jest około 5%. Podstawowymi parametrami transformatora potrzebnymi do policzenia jego działania w prostowniku z kondensatorem są: napięcie bez obciążenia, napięcie przy nominalnym obciążeniu, nominalny prąd obciążenia. I można go traktować jak transformator idealny (taki, którego napięcie wtórne nie zależy od obciążenia) podłączony przez pewną oporność - powiedzmy, że mamy transformator, który nominalnie daje 10V 1.5A, a bez obciążenia 11.2V - to tak, jakbyśmy mieli transformator podłączony poprzez opornik 0.8Ω o dopuszczalnej mocy strat 1.8W (tyle się wydzieli w nim przy prądzie 1.5A).

Diody prostownika przewodzą, kiedy chwilowa wartość napięcia, jakie byłoby bez obciążenia, jest większa, niż napięcie na kondensatorze. Na ogół przez większość czasu nie przewodzą, czas przewodzenia może być np. 40%, wtedy minimalne napięcie, przy którym przewodzą, będzie cos(0.4*π/2)=80.9% amplitudy napięcia bez obciążenia (to napięcie, jakie by było bez obciążenia, nazywa się SEM - siła elektromotoryczna). Dla naszego przykładowego transformatora będzie to 3.025V mniej, niż szczytowe napięcie bez obciążenia (11.2V*√2=15.84V), i przy szczytowej wartości SEM popłynąłby prąd 3.78A, skuteczna wartość tego prądu w czasie przewodzenia diod będzie około 2.76A (prąd szczytowy * √(8/15) - tu kształt jest obciętą sinusoidą i współczynnik nieco różni się od √(1/2)), a w całym czasie około 1.75A (prąd szczytowy * √(8/15) * √(0.4)), i to jest trochę za dużo - czas przewodzenia 40% przeciąży transformator, trzeba będzie go trochę zmniejszyć, albo dodać oporność, żeby zmniejszyć prąd - wystarczy do tego 0.13Ω, może akurat tyle będą miały przewody?

Jeśli prąd szczytowy zmniejszymy przez dodanie tej oporności, to szczytowy prąd zmaleje do 3.25A, średni w czasie przewodzenia = 2/3 szczytowego, średni w całym czasie 40% średniego w czasie przewodzenia, czyli 0.867A - to stanowi 57.8% nominalnego prądu transformatora. Napięcie na kondensatorze uzyskamy nieco większe, 12.8V (nominalne jest 10V), i moc wyjdzie 74% mocy nominalnej (nie licząc strat na diodach). Przy większej mocy nominalnej czas przewodzenia musi być krótszy, więc ten współczynnik będzie jeszcze mniejszy.

To wszystko było liczone z przyjęciem dwóch przybliżeń: (1) wierzchołki sinusoidy są parabolą (z tego wychodziły te współczynniki 2/3 dla prądu średniego i √(8/15) dla skutecznego - jak się policzy dla sinusoidy, to będą odrobinę inne, ale nie powinna to być znacząca różnica); i (2) kondensator ma nieskończoną pojemność, nie ma na nim tętnień - z tętnieniami średnie napięcie na kondensatorze powinno być większe o połowę napięcia tętnień (pik-pik) od minimalnego napięcia zapewniającego poprawne działanie stabilizatora. No i nie ma poprawki na odchylenie napięcia sieci od nominalnego - może być o 10% niższe, jak napięcie na kondensatorze wystarcza "na styk" przy nominalnym napięciu sieci, to tych 10% zabraknie - wypada dodać 11% zapasu, czyli można liczyć, że nasz transformator dostarczy około 9.4V i wystarczy dla stabilizatora 6V; transformator 9V powinien wystarczyć dla stabilizatora 5V z uwzględnieniem spadków napięcia w sieci.

Promuję tematy:
24.11.2004 Ładowarka akumulatorków z płynną regulacją - LM 317
23.02.2003 Prostownik do ładowania akumulatorów (auto)

Prosty zasilacz transformatorowy? Im więcej czytam tym mniej wiem...

Post #1

Post #2

Post #3

Post #4

Post #5

Post #6