Як побудувати блок живлення постійного струму

У цьому проекті ми покажемо, як створити просте джерело живлення постійного струму, яке можна використовувати для подачі регульованої напруги постійного струму в електронну схему.

Пройшовши цей проект, ви отримаєте розуміння того, як працює джерело живлення постійного струму і які деталі потрібні для створення простого джерела живлення постійного струму.

Якщо ви займалися будь-якою роботою з будівництва або техніком електронної інженерії, ви знаєте, наскільки важливим є джерело живлення постійного струму. З його допомогою можна виробляти регульовані напруги постійного струму. Отже, замість того, щоб використовувати безліч батарей для ланцюга або настінних бородавок, вимикаючи батареї для отримання точної напруги, ви можете просто використовувати джерело постійного струму, що значно спрощує подачу живлення постійного струму в ланцюг.

Отже, для побудови джерела живлення постійного струму нам знадобляться такі компоненти:

Штекер змінного струму
Трансформатор 24 В
Повнохвильовий мостовий випрямляч
LM317 Регулятор напруги
Тепловідвід
2200мкФ електролітичний конденсатор
100 мкФ електролітичний конденсатор
Резистор 240 Ом
Потенціометр 3,6 кОм

Схематична схема джерела живлення постійного струму

Вище є частини, необхідні для створення джерела постійного струму.

Нижче наведена схема джерела живлення постійного струму, щоб ми могли побачити, як всі деталі з’єднані та зібрані між собою:

Тепер ми розглянемо кожну частину цієї схеми та переглянемо роль, яку виконує кожен компонент, щоб ви могли знати, як ця схема працює в цілому.

Штекер змінного струму- Перша частина схеми - це штекер змінного струму. Коли ми створюємо джерело живлення постійного струму, воно створює напругу постійного струму від напруги мережі змінного струму від розетки. Щоб побудувати джерело живлення постійного струму, придбайте 3-контактну вилку змінного струму. Він також може працювати з двошпинковою вилкою змінного струму. Але мати 3-контактний штекер краще, оскільки земля забезпечує кращий захист від можливих електричних пожеж.

Трансформатор- Після штекера змінного струму нам потрібен понижуючий трансформатор. Завдання трансформатора полягає в тому, щоб взяти напругу змінного струму 120 В від лінії електропередачі і знизити її до 24 вольт. Це тому, що наш джерело живлення постійного струму буде забезпечувати змінну напругу постійного струму 1-20 В. Тому ми знижуємо дуже високу напругу, яку ми отримуємо від розетки зі стіни, до меншої напруги. Вона все одно повинна перевищувати напругу постійного струму, яку ми хочемо вивести. Оскільки ми хочемо створити вихідну напругу змінної напруги до 20 В постійного струму, нам потрібен трансформатор, який перетворює напругу мережі в напругу, що перевищує цю напругу 20 В. Знижувальний трансформатор - чудовий пристрій для зниження напруги від мережі змінного струму.

Повнохвильовий випрямляч- Наступним компонентом, який нам потрібен у нашому ланцюзі, є повноволновий випрямляч. Завдання повноволнового випрямляча полягає в тому, щоб приймати змінну напругу від трансформатора і випрямляти його, щоб напруга більше не проходила через негативний цикл. За допомогою випрямляча вся напруга виправляється додатним.

Нижче наведено, як виглядає напруга до і після повноволнового випрямляча:

Ви можете бачити, як зараз усі форми напруги знаходяться над плюсовою лінією. Це називається пульсуючою постійною напругою. Пізніше ми додамо більше компонентів, щоб це могло бути майже ідеально плавним вихідним струмом, що є бажаним.

Щоб отримати докладнішу інформацію про підключення повноволнових випрямлячів, див. Розділ Як підключити повноволновий випрямляч.

Згладжуючий конденсатор- Наступним компонентом після повноволнового випрямляча є згладжувальний конденсатор. Згладжуючий конденсатор діє, щоб згладити коливання сигналу, завдяки чому зменшується коливання. Як ви бачили в попередньому компоненті, випрямляч створює пульсуючі сигнали постійного струму. Згладжуючий конденсатор, зараз, конденсатор 2200мкФ, діє, щоб вирівняти ці пульсуючі коливання, щоб створити більш плавну форму хвилі.

На діаграмі нижче показано, як виглядає форма сигналу напруги до і після згладжувального конденсатора:

Щоб отримати докладнішу інформацію про згладжувальні конденсатори, див. Що таке згладжувальний конденсатор?.

LM317 Регулятор напруги- Після згладжувального ковпачка знаходиться регулятор напруги LM317.

Цей регулятор має подвійну мету. По-перше, він служить для подальшого згладжування коливального сигналу, завдяки чому він ідеально згладжує сигнал постійного струму.

Регулятор - це пристрій, який «регулює» напругу так, щоб виходила ідеально згладжуюча напруга постійного струму.

Нижче наведена схема сигналу напруги як згладжувального конденсатора, так і регулятора напруги:

Друге призначення регулятора LM317, оскільки він є регульованим регулятором напруги, полягає у створенні змінної напруги постійного струму як вихідної. Ми змінюємо напругу, змінюючи резистор R1 і потенціометр R2.

Резистор R1 і потенціометр R2- Наступними необхідними компонентами є резистор R1 і потенціометр R2. Ці два використовувані разом вирішують, яку напругу буде виводити регулятор. Формула така ГОЛОС = 1,25 В (1 + R2/R1). Отже, якщо R2 повернути до кінця так, щоб його опір був близько 0 Ом, вихідна напруга буде трохи більше 1 В. Коли потенціометр повернеться таким чином, щоб його опір становив 3,6 кОм, вихідна напруга буде близько 20 В. Цей потенціометр вирішує, скільки напруги виводитиметься, подібно до того, як ви повертаєте ручку професійного джерела живлення постійного струму. Якби ми вибрали понижувальний трансформатор із більшим значенням напруги, такий як понижуючий трансформатор 36 В, і використали потенціометр із більшим значенням, ми могли б збільшити кількість вихідної напруги постійного струму, скажімо, з 20 В до 30 В або більше.

Тепловідвід- Одне, що ми повинні зробити з регулятором напруги, - це приєднати до нього радіатор. Це життєво важливо для цієї програми.

Це пояснюється тим, що коли ми використовуємо регулятор, ми вводимо в нього напругу, і він видає напругу на основі значень резистора R1 та потенціометра R2. Коли потенціометр має найвищий опір, він не розсіює стільки тепла. Оскільки наш трансформатор виводить 24 В, коли потенціометр встановлений на 3,6 кОм, регулятор видає 20 В. 24-20В = 4В. Таким чином, створюється не так сильно витрачена напруга. Однак, якщо потенціометр встановлений близько 0 Ом, регулятор видає приблизно 1,25 В. 24В-1,25В = 22,75В витраченої, розсіяної енергії. Це створює багато тепла, оскільки різниця напруг між вхідною та вихідною напругою така велика. Будь-яка різниця виглядає як тепло. Отже, чим більша різниця, тим більше тепло. Саме з цієї причини життєво важливо приєднати радіатор до регулятора. Коли різниця між вхідною та вихідною напругою велика, вона відображається як тепло. У нас повинен бути спосіб розсіювання цього тепла, інакше це може пошкодити або зруйнувати схему джерела живлення. Спосіб зробити це - використовувати радіатор. Це причина, чому у професійних джерел постійного струму завжди є великі радіатори в задній частині.

Для отримання додаткової інформації про приєднання радіаторів до регуляторів напруги див. Розділ Чому приєднувати радіатор до регулятора напруги.

С2 конденсатор- Конденсатор С2 знову виконує функцію балансу навантаження. Це допомагає згладити будь-які коливання, які можуть існувати на виході регулятора.

І ось як можна побудувати просте джерело живлення постійного струму, що дозволяє регулювати напругу.