In diesem Beitrag wird detailliert beschrieben, wie eine einfache Stromversorgungsschaltung vom Grunddesign bis zum einigermaßen hoch entwickelten Netzteil mit erweiterten Funktionen entworfen und gebaut wird.
Stromversorgung ist unverzichtbar
Egal, ob es sich um einen elektronischen Noob oder einen erfahrenen Ingenieur handelt, alle benötigen dieses unverzichtbare Gerät, das als Netzteil bezeichnet wird.
Dies liegt daran, dass keine Elektronik ohne Strom betrieben werden kann, genauer gesagt ein Niederspannungs-Gleichstrom, und ein Netzteil ist ein Gerät, das speziell zur Erfüllung dieses Zwecks vorgesehen ist.
Wenn dieses Gerät so wichtig ist, ist es für alle auf dem Gebiet unerlässlich, alle Details dieses wichtigen Mitglieds der elektronischen Familie zu lernen.
Beginnen wir und lernen, wie man einen Stromversorgungskreis entwirft, einen einfachsten zuerst, wahrscheinlich für die Noobs, die diese Informationen äußerst nützlich finden würden.
ZU Grundstromkreis Grundsätzlich sind drei Hauptkomponenten erforderlich, um die beabsichtigten Ergebnisse zu erzielen.
Ein Transformator, eine Diode und ein Kondensator. Der Transformator ist das Gerät, das zwei Wicklungssätze aufweist, einen primären und einen sekundären.
Die Primärwicklung wird mit 220 V oder 120 V versorgt, die zur Sekundärwicklung übertragen wird, um dort eine niedrigere induzierte Spannung zu erzeugen.
Die an der Sekundärseite des Transformators verfügbare niedrige Abwärtsspannung wird für die beabsichtigte Anwendung in elektronischen Schaltungen verwendet. Bevor diese Sekundärspannung jedoch verwendet werden kann, muss sie zuerst gleichgerichtet werden, was bedeutet, dass die Spannung zuerst in einen Gleichstrom umgewandelt werden muss.
Wenn zum Beispiel die Transformator-Sekundärwicklung für 12 Volt ausgelegt ist, sind die von der Transformator-Sekundärwicklung erfassten 12 Volt ein 12-Volt-Wechselstrom über die entsprechenden Drähte.
Elektronische Schaltungen können niemals mit Wechselstrom betrieben werden, daher sollte diese Spannung in einen Gleichstrom umgewandelt werden.
Eine Diode ist eine Vorrichtung, die einen Wechselstrom effektiv in Gleichstrom umwandelt. Es gibt drei Konfigurationen, über die grundlegende Stromversorgungsdesigns konfiguriert werden können.
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Verwendung einer einzelnen Diode:
Die grundlegendste und gröbste Form des Stromversorgungsdesigns ist die, bei der eine einzelne Diode und ein Kondensator verwendet werden. Da eine einzelne Diode nur eine Halbwelle des Wechselstromsignals gleichrichtet, erfordert diese Art der Konfiguration einen großen Ausgangsfilterkondensator, um die obige Einschränkung zu kompensieren.
Ein Filterkondensator stellt sicher, dass nach der Gleichrichtung an den fallenden oder abnehmenden Abschnitten des resultierenden Gleichstrommusters, wo die Spannung zum Absinken neigt, diese Abschnitte mit der im Kondensator gespeicherten Energie gefüllt und überstiegen werden.
Der obige Kompensationsvorgang der gespeicherten Energie der Kondensatoren trägt dazu bei, einen sauberen und welligkeitsfreien Gleichstromausgang aufrechtzuerhalten, der allein durch die Dioden allein nicht möglich wäre.
Für ein Netzteil mit einer einzelnen Diode muss die Sekundärwicklung des Transformators nur eine einzige Wicklung mit zwei Enden haben.
Die obige Konfiguration kann jedoch aufgrund ihrer groben Halbwellengleichrichtung und begrenzten Leistungskonditionierungsfähigkeiten nicht als effizientes Stromversorgungsdesign angesehen werden.
Verwenden von zwei Dioden:
Die Verwendung einiger Dioden zur Herstellung einer Stromversorgung erfordert einen Transformator mit einer Sekundärwicklung mit Mittenabgriff. Das Diagramm zeigt, wie die Dioden an den Transformator angeschlossen sind.
Obwohl die beiden Dioden zusammenarbeiten und beide Hälften des Wechselstromsignals in Angriff nehmen und eine Vollweggleichrichtung erzeugen, ist das verwendete Verfahren nicht effizient, da zu jedem Zeitpunkt nur eine halbe Wicklung des Transformators verwendet wird. Dies führt zu einer schlechten Kernsättigung und einer unnötigen Erwärmung des Transformators, was diese Art der Stromversorgungskonfiguration weniger effizient und ein gewöhnliches Design macht.
Verwenden von vier Dioden:
Dies ist die beste und allgemein akzeptierte Form der Stromversorgungskonfiguration für den Gleichrichtungsprozess.
Der clevere Einsatz von vier Dioden macht die Sache sehr einfach, es ist nur eine einzige Sekundärwicklung erforderlich, die Kernsättigung ist perfekt optimiert, was zu einer effizienten AC / DC-Umwandlung führt.
Die Abbildung zeigt, wie eine gleichgerichtete Vollwellenversorgung mit vier Dioden und einem Filterkondensator mit relativ geringem Wert hergestellt wird.
Diese Art der Diodenkonfiguration wird im Volksmund als Brückennetzwerk bezeichnet wie man einen Brückengleichrichter baut .
Alle oben genannten Stromversorgungskonstruktionen bieten Ausgänge mit normaler Regelung und können daher nicht als perfekt angesehen werden. Diese liefern keine idealen Gleichstromausgänge und sind daher für viele hochentwickelte elektronische Schaltungen nicht wünschenswert. Darüber hinaus enthalten diese Konfigurationen keine variablen Spannungs- und Stromsteuerungsmerkmale.
Die obigen Merkmale können jedoch einfach in die obigen Konstruktionen integriert werden, anstatt mit der letzten Vollwellen-Stromversorgungskonfiguration durch die Einführung eines einzelnen IC und einiger anderer passiver Komponenten.
Verwenden des IC LM317 oder LM338:
Der IC LM 317 ist ein äußerst vielseitiges Gerät, das normalerweise mit Netzteilen ausgestattet ist, um gut geregelte und variable Spannungs- / Stromausgänge zu erhalten. Ein paar Beispielschaltungen für die Stromversorgung mit diesem IC
Da der obige IC nur maximal 1,5 Ampere unterstützen kann, kann für höhere Stromausgänge ein anderes ähnliches Gerät mit höheren Nennwerten verwendet werden. Der IC LM 338 funktioniert genau wie der LM 317, kann jedoch bis zu 5 Ampere Strom verarbeiten. Ein einfaches Design ist unten dargestellt.
Um feste Spannungspegel zu erhalten, können ICs der Serie 78XX mit den oben erläuterten Stromversorgungsschaltungen verwendet werden. Das 78XX ICs werden ausführlich erklärt für Ihre Referenz
Heutzutage transformatorlose SMPS-Netzteile werden aufgrund ihrer hohen Effizienz und leistungsstarken Funktionen bei erstaunlich kompakten Größen zu den Favoriten unter den Anwendern.
Obwohl der Bau eines SMPS-Stromversorgungskreises zu Hause sicherlich nichts für Anfänger ist, können Ingenieure und Enthusiasten mit umfassendem Wissen zu diesem Thema solche Stromkreise zu Hause bauen.
Sie können auch etwas über ein ordentliches kleines lernen Schaltnetzteil Design.
Es gibt einige andere Arten von Netzteilen, die selbst von den neuen elektronischen Hobbyisten eher gebaut werden können und keine Transformatoren erfordern. Obwohl diese Arten von Stromversorgungsschaltungen sehr billig und einfach zu bauen sind, können sie keinen hohen Strom unterstützen und sind normalerweise auf etwa 200 mA begrenzt.
Transformatorloses Netzteildesign
Zwei Konzepte der obigen transformatorlosen Stromversorgungsschaltungen werden in den folgenden Beiträgen erörtert:
Durch Verwendung von Hochspannungskondensatoren,
Durch Verwendung von Hi-End-ICs und FET
Feedback von einem der engagierten Leser dieses Blogs
Lieber Swagatam Majumdar,
Ich möchte ein Netzteil für einen Mikrocontroller und seine abhängigen Komponenten herstellen ...
Ich möchte einen stabilen + 5V-Ausgang und +3,3V-Ausgang vom Netzteil erhalten. Ich bin mir nicht sicher, wie hoch das Ampere-Alter ist, aber ich denke, dass insgesamt 5A ausreichen sollten. Es wird auch 5V-Maus und 5V-Tastatur und 3x geben SN74HC595 ICs auch und 2 x 512Kb SRAM ... Also ich weiß wirklich nicht, welches Amp-Alter ich anstreben soll ...
Ich denke 5Amp ist genug? .... Meine Hauptfrage ist, welcher TRANSFORMATOR zu verwenden ist und welche DIODEN zu verwenden sind? Ich habe den Transformator ausgewählt, nachdem ich irgendwo online gelesen habe, dass der Brückengleichrichter im Allgemeinen einen Spannungsabfall von 1,4 V verursacht, und in Ihrem Blog oben geben Sie an, dass der Brückengleichrichter die Spannung ansteigen lässt? ...
Also bin ich mir nicht sicher (ich bin mir sowieso nicht sicher, ob ich neu in der Elektronik bin) ..... Der erste Transformator, den ich gewählt habe, war dieser. Bitte teilen Sie mir mit, welche für meine Bedürfnisse am besten geeignet ist und welche DIODEN auch verwendet werden sollen. Ich möchte das Netzteil für ein Board verwenden, das diesem sehr ähnlich ist.
Bitte helfen Sie mir und leiten Sie mich, wie ich am besten ein geeignetes Netzteil mit 220/240 V herstellen kann, das mir STABILE 5 V und 3,3 V für die Verwendung mit meinem Design bietet. Vielen Dank im Voraus.
So erhalten Sie konstante 5V und 3V aus dem Stromversorgungskreis
Hallo, Sie können dies einfach durch einen 7805-IC erreichen, um die 5 V zu erhalten, und indem Sie dieser 5 V ein paar 1N4007-Dioden hinzufügen, um ungefähr 3,3 V zu erhalten.
5 Ampere sehen zu hoch aus und ich glaube nicht, dass Sie so viel hohen Strom benötigen würden, wenn Sie dieses Netzteil nicht auch mit einer externen Treiberstufe verwenden, die höhere Lasten trägt, wie z. B. eine LED mit hohem Watt oder einen Motor usw.
Ich bin mir also sicher, dass Ihre Anforderung durch die oben genannten Verfahren leicht erfüllt werden kann.
Für die Stromversorgung der MCU über das oben beschriebene Verfahren können Sie einen 0-9V- oder einen 0-12V-Verkehr mit 1 Ampere Strom verwenden. Die Dioden können 1N4007 x 4nos sein
Die Dioden fallen um 1,4 V ab, wenn der Eingang ein Gleichstrom ist, aber wenn es ein Wechselstrom wie bei einem Verkehr ist, wird der Ausgang um den Faktor 1,21 erhöht.
Stellen Sie sicher, dass Sie nach der Brücke eine 2200uF / 25V-Kappe für die Filtration verwenden
Ich hoffe, die Informationen werden Sie aufklären und Ihre Fragen beantworten.
Das obige Bild zeigt, wie 5 V und 3,3 V von einem bestimmten Stromversorgungskreis konstant gehalten werden.
So erhalten Sie eine variable 9-V-Spannung vom IC 7805
Normalerweise wird der IC 7805 als fester 5-V-Spannungsregler betrachtet. Mit einer grundlegenden Problemumgehung könnte der IC jedoch in eine variable Reglerschaltung von 5 V bis 9 V umgewandelt werden, wie oben gezeigt.
Hier sehen wir, dass mit dem zentralen Erdungsstift des IC eine 500-Ohm-Voreinstellung hinzugefügt wird, die es dem IC ermöglicht, einen angehobenen Ausgangswert von bis zu 9 V mit einem Strom von 850 mA zu erzeugen. Die Voreinstellung kann angepasst werden, um Ausgänge im Bereich von 5 V bis 9 V zu erhalten.
Herstellung einer festen 12-V-Reglerschaltung
In der obigen Abbildung sehen wir, wie ein gewöhnlicher 7805-Regler-IC zum Erzeugen eines festen geregelten 5-V-Ausgangs verwendet werden kann.
Wenn Sie eine feste geregelte 12-V-Stromversorgung erreichen möchten, kann dieselbe Konfiguration angewendet werden, um die erforderlichen Ergebnisse zu erzielen, wie unten gezeigt:
12V, 5V geregelte Stromversorgung
Angenommen, Sie hatten Schaltungsanwendungen, die eine doppelte Versorgung im Bereich von 12 V festen und auch 5 V festen geregelten Versorgungen benötigten.
Für solche Anwendungen könnte das oben diskutierte Design einfach modifiziert werden, indem ein 7812-IC und anschließend ein 7805-IC verwendet werden, um den erforderlichen 12-V- und 5-V-geregelten Stromversorgungsausgang zusammenzubringen, wie unten angegeben:
Entwerfen eines einfachen dualen Netzteils
In vielen Schaltungsanwendungen, insbesondere bei Anwendungen mit Operationsverstärkern, ist eine doppelte Stromversorgung obligatorisch, um die +/- und Erdungsversorgung der Schaltung zu ermöglichen.
Einfach gestalten doppelte Stromversorgung Tatsächlich handelt es sich lediglich um eine Stromversorgung mit Mittelabgriff und einen Brückengleichrichter sowie um einige hochwertige Filterkondensatoren, wie unten gezeigt:
Das Erreichen einer geregelten Doppelstromversorgung mit dem gewünschten Doppelspannungspegel am Ausgang erfordert jedoch normalerweise ein komplexes Design mit teuren ICs .
Das folgende Design zeigt, wie einfach und diskret eine doppelte Stromversorgung mit einigen BJTs und einigen Widerständen konfiguriert werden kann.
Hier sind Q1 und Q3 als Emitterfolger montiert Transistoren passieren , die die Strommenge bestimmen, die über die jeweiligen +/- Ausgänge fließen darf. Hier sind es ungefähr 2 Ampere
Die Ausgangsspannung über den relevanten Doppelversorgungsschienen wird von den Transistoren Q2 und Q4 zusammen mit ihrem Basiswiderstandsteilernetzwerk bestimmt.
Die Ausgangsspannungspegel könnten durch Einstellen der Werte der durch die Widerstände R2, R3 und R5, R6 gebildeten Potentialteiler angemessen eingestellt und eingestellt werden.
Entwerfen eines LM317-Netzteils mit festen Widerständen
Eine äußerst einfache Spannungs- / Stromversorgung auf LM317T-Basis, die zum Laden von Nickel-Cadmium-Zellen oder zu jeder Zeit, zu der eine praktische Stromversorgung erforderlich ist, verwendet werden kann, wird im Folgenden gezeigt.
Es ist ein unkompliziertes Unterfangen für den Neuling, es zu konstruieren, und es soll mit einem steckbaren Netzadapter verwendet werden, der eine ungeregelte Gleichspannung bereitstellt. Ausgabe. IC1 ist eigentlich ein einstellbarer Regler Typ LM317T.
Der Drehschalter S1 wählt die Einstellung (konstanter Strom oder konstante Spannung) zusammen mit dem Strom- oder Spannungswert. Die geregelte Spannung kann an SK3 erhalten werden und der Strom ist an SK4.
Beachten Sie, dass eine einstellbare Einstellung (Position 12) eingebaut ist, mit der eine variable Spannung über das Potentiometer VR1 angepasst werden kann.
Die Widerstandswerte müssen aus den nächstgelegenen verfügbaren festen Werten hergestellt werden, die nach Bedarf in Reihe geschaltet sind.
Der Widerstand R6 ist für 1 W und der R7 für 2 W ausgelegt, obwohl der Rest 0,25 W betragen könnte. Der Spannungsregler IC1 317 muss an einem Kühlkörper installiert werden, dessen Größe durch die erforderlichen Eingangs- und Ausgangsspannungen und -ströme bestimmt wird.
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