Урок 5. Источники питания электрических схем. Источник питания на схеме

Схемы источников питания

Схема импульсного стабилизатора ненамного сложней обычного, используемого в трансформаторных блоках питания, но более сложная в настройке.

Поэтому недостаточно опытным радиолю­бителям, не знающим правил работы с высоким напряжением (в частности, никогда не работать в одиночку и никогда не настраивать включенное уст­ройство двумя руками — только одной!), не рекомендую повторять эту схему.

На рис. 1 представлена электрическая схема импульсного стабилизатора напряжения для зарядки сотовых телефонов.

Рис. 1 Электрическая схема импульсного стабилизатора напряжения

Схема представляет собой блокинг-генератор, реализованный на транзисторе VT1 и трансформаторе Т1. Диодный мост VD1 выпрямляет переменное сете­вое напряжение, резистор R1 ограничивает импульс тока при включении, а также выполняет функцию предохранителя. Конденсатор С1 необязателен, но благодаря ему блокинг-генератор работает более стабильно, а нагрев транзи­стора VT1 чуть меньше (чем без С1).

При включении питания транзистор VT1 слегка приоткрывается через рези­стор R2, и через обмотку I трансформатора Т1 начинает течь небольшой ток. Благодаря индуктивной связи, через остальные обмотки также начинает протекать ток. На верхнем (по схеме) выводе обмотки II положительное напряжение небольшой величины, оно через разряженный конденсатор С2 приоткрывает транзистор еще сильней, ток в обмотках трансформатора нарастает, и в итоге транзистор открывается полностью, до состояния насыщения.

Через некоторое время ток в обмотках перестает нарастать и начинает снижаться (транзистор VT1 все это время полностью открыт). Уменьшается напряжение на обмотке II, и через конденсатор С2 уменьшается напряжение на базе транзистора VT1. Он начинает закрываться, амплитуда напряжения в обмотках уменьшается еще сильней и меняет полярность на отрицательную.

Затем транзистор полностью закрывается. Напряжение на его коллекторе увеличивается и становится в несколько раз больше напряжения питания (индуктивный выброс), однако благодаря цепочке R5, С5, VD4 оно ограничивается на безопасном уровне 400...450 В. Благодаря элементам R5, С5 генерация нейтрализуется не полностью, и через некоторое время полярность напряжения в обмотках снова меняется (по принципу действия типичного колебательного контура). Транзистор снова начинает открываться. Так продолжается до бесконечности в цикличном режиме.

На остальных элементах высоковольтной части схемы собраны регулятор напряжения и узел защиты транзистора VT1 от перегрузок по току. Резистор R4 в рассматриваемой схеме выполняет роль датчика тока. Как только паде­ние напряжения на нем превысит 1...1,5 В, транзистор VT2 откроется и замк­нет на общий провод базу транзистора VT1 (принудительно закроет его). Конденсатор СЗ ускоряет реакцию VT2. Диод VD3 необходим для нормаль­ной работы стабилизатора напряжения.

Стабилизатор напряжения собран на одной микросхеме - регулируемом стабилитроне DА1.

Для гальванической развязки выходного напряжения от сетевого использует­ся оптрон VOL Рабочее напряжение для транзисторной части оптрона берет­ся от обмотки II трансформатора Т1 и сглаживается конденсатором С4. Как только напряжение на выходе устройства станет больше номинального, через стабилитрон DA1 начнет течь ток, светодиод оптрона загорится, сопротивле­ние коллектор-эмиттер фототранзистора VOL2 уменьшится, транзистор VT2 приоткроется и уменьшит амплитуду напряжения на базе VT1.

Он будет сла­бее открываться, и напряжение на обмотках трансформатора уменьшится. Если же выходное напряжение, наоборот, станет меньше номинального, то фототранзистор будет полностью закрыт и транзистор VT1 будет "раскачиваться" в полную силу. Для защиты стабилитрона и светодиода от перегрузок по току, последовательно с ними желательно включить резистор сопротивле­нием 100...330 Ом.

НалаживаниеПервый этап: первый раз включать устройство в сеть рекомендуется через лампу 25 Вт, 220 В, и без конденсатора С1. Движок резистора R6 устанавли-вают в нижнее (по схеме) положение. Устройство включают и сразу отклю­чают, после чего как можно быстрей измеряют напряжения на конденсаторах С4 и Сб. Если на них есть небольшое напряжение (согласно полярности!), значит, генератор запустился, если нет генератор не работает, требуется поиск ошибки на плате и монтаже. Кроме того, желательно проверить тран­зистор VT1 и резисторы R1, R4.

Если все правильно и ошибок нет, но генератор не запускается, меняют мес­тами выводы обмотки II (или I, только не обоих сразу!) и снова проверяют работоспособность.

Второй этап: включают устройство и контролируют пальцем (только не за металлическую площадку для теплоотвода) нагрев транзистора VTI, он не должен нагреваться, лампочка 25 Вт не должна светиться (падение напряже­ния на ней не должно превышать пары Вольт).

Подключают к выходу устройства какую-нибудь маленькую низковольтную лампу, например, рассчитанную на напряжение 13,5 В. Если она не светится, меняют местами выводы обмотки III.

И в самом конце, если все нормально работает, проверяют работоспособность регулятора напряжения, вращая движок подстроечного резистора R6. После этого можно впаивать конденсатор С1 и включать устройство без лампы-токоограничителя.

Минимальное выходное напряжение составляет около 3 В (минимальное па­дение напряжения на выводах DA1 превышает 1,25 В, на выводах светодио­да—1,5В).Если нужно меньшее напряжение, заменяют стабилитрон DA1 резистором сопротивлением 100...680 Ом. Следующим шагом настройки требуется уста­новка на выходе устройства напряжения 3,9...4,0 В (для литиевого аккумуля­тора). Данное устройство заряжает аккумулятор экспоненциально умень­шающимся током (от примерно 0,5 А в начале заряда до нуля в конце (для литиевого аккумулятора емкостью около 1 А/ч это допустимо)). За пару ча­сов режима зарядки аккумулятор набирает до 80 % своей емкости.

О деталяхОсобый элемент конструкции — трансформатор.Трансформатор в этой схеме можно использовать только с разрезным ферри-товым сердечником. Рабочая частота преобразователя довольно велика, поэтому для трансформаторного железа нужен только феррит. А сам преоб­разователь — однотактный, с постоянным подмагничиванием, поэтому сер­дечник должен быть разрезным, с диэлектрическим зазором (между его поло­винками прокладывают один-два слоя тонкой трансформаторной бумаги).

Лучше всего взять трансформатор от ненужного или неисправного анало­гичного устройства. В крайнем случае его можно намотать самому: сечение сердечника 3...5 мм2, обмотка I-450 витков проводом диаметром 0,1 мм, обмотка II-20 витков тем же проводом, обмотка III-15 витков прово­дом диаметром 0,6...0,8 мм (для выходного напряжения 4...5 В). При намот­ке требуется строгое соблюдение направления намотки, иначе устройство будет плохо работать, или не заработает совсем (придется прикладывать усилия при налаживании — см. выше). Начало каждой обмотки (на схеме) вверху.

Транзистор VT1 — любой мощностью 1 Вт и больше, током коллектора не менее 0,1 А, напряжением не менее 400 В. Коэффициент усиления по току Ь2ь должен быть больше 30. Идеально подходят транзисторы MJE13003, KSE13003 и все остальные типа 13003 любой фирмы. В крайнем случае, при­меняют отечественные транзисторы КТ940, КТ969. К сожалению, эти транзи­сторы рассчитаны на предельное напряжение 300 В, и при малейшем повы­шении сетевого напряжения выше 220 В они будут пробиваться. Кроме того, они боятся перегрева, т. е. требуется их установка на теплоотвод. Для транзи­сторов KSE13003 и МГС13003 теплоотвод не нужен (в большинстве случаев цоколевка — как у отечественных транзисторов КТ817).

Транзистор VT2 может быть любым маломощным кремниевым, напряжение на нем не должно превышать 3 В; это же относится и к диодам VD2, VD3. Конденсатор С5 и диод VD4 должны быть рассчитаны на напряжение 400...600 В, диод VD5 должен быть рассчитан на максимальный ток нагрузки. Диодный мост VD1 должен быть рассчитан на ток 1 А, хотя потребляемый схемой ток не превышает сотни миллиампер — потому что при включении происходит довольно мощный бросок тока, а увеличивать сопротивление ре­зистора Шдля ограничения амплитуды этого броска нельзя — он будет силь­но нагреваться.

Вместо моста VD1 можно поставить 4 диода типа 1N4004...4007 или КД221 с любым буквенным индексом. Стабилизатор DA1 и резистор R6 можно заме­нить на стабилитрон, напряжение на выходе схемы будет на 1,5 В больше напряжения стабилизации стабилитрона.

"Общий" провод показан на схеме только для упрощения графики, его нельзя заземлять и (или) соединять с корпусом устройства. Высоковольтная часть устройства должна быть хорошо изолирована.

ОформлениеЭлементы устройства монтируют на плате из фольгированного стеклотексто­лита в пластмассовый (диэлектрический) корпус, в котором просверливают два отверстия для индикаторных светодиодов. Хорошим вариантом (использованным автором) является оформление платы устройства в корпус от ис­пользованной батареи типа А3336 (без понижающего трансформатора).

shemu.ru

СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

   Необходимость в лабораторном источнике питания с возможностью регулировки выходного напряжения и порога срабатывания защиты по току потребления нагрузкой возникла давно. Проработав кучу материала на просторах интернета и набив шишки на собственном опыте, остановился на нижеследующей конструкции. Диапазон регулирования напряжения 0-30 Вольт, ток отдаваемый в нагрузку определяется в основном примененным трансформатором, в моём варианте спокойно снимаю более 5-ти Ампер. Есть регулировка порога срабатывания защиты по току потребляемого нагрузкой, а также от короткого замыкания в нагрузке. Индикация выполнена на ЖК дисплее LSD16х2. Единственным недостатком данной конструкции считаю невозможность трансформации данного источника питания в двуполярный и некорректность показания потребляемого тока нагрузкой в случае объединения полюсов - вместе. В мои цели ставилась задача питать в основном схемы однополярного питания по сему даже двух каналов, как говорится, с головой. Итак, схема узла индикации на МК с его вышеописанными функциями:

   Измерения силы тока и напряжения I - до 10 А, U - до 30 В, схема имеет два канала, на фото показания напряжения до 78L05 и после, имеется возможность калибровки под имеющиеся шунты в наличии. Несколько прошивок для ATMega8 есть на форуме, проверенны мной не все. В схеме в качестве операционного усилителя использована микросхема МСР602, ее возможная замена - LM2904 или LM358, тогда подключать питание ОУ нужно к 12 вольтам. На плате заменил перемычкой диод по входу стабилизатора и дроссель по питанию, стабилизатор необходимо ставить на радиатор - греется значительно.

   Для корректного отображения величин токов необходимо обратить внимание на сечение и длину проводников включенных от шунта к измерительной части. Совет такой - длина минимальная, сечение максимальное. Для самого лабораторного источника питания, была собрана схема: 

   Завелась сразу же, регулировка выходного напряжения плавная, так же, как и порог защиты по току. Печать под ЛУТ пришлось подгонять, вот что получилось: 

   Подключение переменных резисторов: 

Расположение элементов на плате БП

Цоколевка некоторых полупроводников

 

Перечень элементов лабораторного ИП:

R1 = 2,2 KOhm 1W

R2 = 82 Ohm 1/4WR3 = 220 Ohm 1/4WR4 = 4,7 KOhm 1/4WR5, R6, R13, R20, R21 = 10 KOhm 1/4WR7 = 0,47 Ohm 5WR8, R11 = 27 KOhm 1/4WR9, R19 = 2,2 KOhm 1/4WR10 = 270 KOhm 1/4WR12, R18 = 56KOhm 1/4WR14 = 1,5 KOhm 1/4WR15, R16 = 1 KOhm 1/4WR17 = 33 Ohm 1/4WR22 = 3,9 KOhm 1/4WRV1 = 100K trimmerP1, P2 = 10KOhmC1 = 3300 uF/50VC2, C3 = 47uF/50VC4 = 100nF polyesterC5 = 200nF polyesterC6 = 100pF ceramicC7 = 10uF/50VC8 = 330pF ceramicC9 = 100pF ceramicD1, D2, D3, D4 = 1N5402,3,4 diode 2A - RAX GI837UD5, D6 = 1N4148D7, D8 = 5,6V ZenerD9, D10 = 1N4148D11 = 1N4001 diode 1AQ1 = BC548, NPN transistor or BC547Q2 = 2N2219 NPN transistorQ3 = BC557, PNP transistor or BC327Q4 = 2N3055 NPN power transistorU1, U2, U3 = TL081D12 = LED

   Готовые платы выглядят в моём варианте так:

 

   С дисплеем проверял, работает отлично - как вольтметр, так и амперметр, проблема тут в другом, а именно: иногда возникает необходимость в двухполярном напряжении питания, у меня вторичные обмотки трансформатора отдельные, видно из фото стоят два моста, то есть полностью два независимых друг от друга канала. Но вот канал измерения общий и имеет общий минус, посему создать среднюю точку в блоке питания не получится, из-за общего минуса через измерительную часть. Вот и думаю либо делать на каждый канал собственную независимую измерительную часть, или может не так уж часто мне нужен источник с двухполярным питанием и общим нулем... Далее привожу печатную плату, та что пока вытравилась:

 

 

   После сборки, первое: выставляем фьюзы именно так: 

 

 

 

   Собрав один канал, убедился в его работоспособности:

   Пока сегодня включен левый канал измерительной части, правая висит в воздухе, посему ток показыват почти максимум. Кулер правого канала ещё не поставил, но суть ясна из левого.

   Вместо диодов пока что в левом канале (он снизу под платой правого) диодного моста который в ходе экспериментов выкинул, хоть и 10А, поставил мост на 35А на радиатор под кулер.

   Провода второго канала вторички трансформатора пока висят в воздухе.

   Итог: напряжение стабилизации прыгает в пределах 0.01 вольт во всем диапазоне напряжений, максимальный ток который смог снять - 9.8 А, хватит с головой, тем более, что рассчитывал получить не больше трёх ампер. Погрешность измерения - в пределах 1%. 

   Недостаток: данный блок питания не могу трансформировать в двухполярный из-за общего минуса измерительной части, да и поразмыслив решил, что оконечники мне не настраивать, поэтому отказался от схемы полностью независимых каналов. Ещё одним из недостатков, на мой взгляд, данной измерительной схемы считаю то, что если соединить полюса - вместе по выходу мы теряем информативность по току потребления нагрузкой из-за общего корпуса измерительной части. Происходит это в следствии запараллеливания шунтов обоих каналов. А в общем источник питания получился совсем не плохой и скоро будет статья о его модернизации. Автор конструкции: ГУБЕРНАТОР

   Форум по схеме

   Обсудить статью СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

radioskot.ru

12. Источники питания, электродвигатели, линии связи - Условные графические обозначения на электрических схемах - Компоненты - Инструкции

Для автономного питания радиоэлектронной аппаратуры широко используют электрохимические источники тока — гальванические элементы и аккумуляторы. Буквенный код элементов питания — G. УГО [11] напоминает символ конденсатора постоянной ёмкости — параллельные линии разной длины: короткая обозначает отрицательный полюс, длинная — положительный (рис. 12.1, G1). Знаки полярности на схемах можно не указывать.

 

 

  Поскольку для питания приборов чаще всего требуется напряжение, большее того, что обеспечивает один элемент или аккумулятор, их соединяют в батарею. Буквенный код в этом случае — GB. Батарею обозначают упрощенно: изображают только крайние элементы, а наличие остальных показывают штриховой линией (см. рис. 12.1, GB1). ГОСТ допускает изображать батарею и совсем просто — символом одного элемента (GB2 на рис. 12.1). Рядом с позиционным обозначением в любом случае указывают напряжение батареи.

 

 Отводы от части элементов показывают линиями электрической связи, продолжающими черточки, которые обозначают их положительные полюсы (см. рис. 12.1, GB3). В местах присоединения линий-отводов к символам положительных полюсов ставят точки.

  На основе символа электрохимического элемента строятся УГО так называемых солнечных фотоэлементов и батарей. Отличительные признаки УГО этих источников тока — корпус в виде кружка или овала и знак фотоэлектрического эффекта (см. рис. 12.1, G2, GB4), На месте буквы п в УГО солнечной батареи можно указывать число образующих ее элементов.Для защиты от перегрузок по току или коротких замыканий в нагрузке в электронных устройствах часто используют плавкие предохранители. Код этих устройств — латинские буквы FU. УГО [12] напоминает постоянный резистор (и имеет те же размеры 4x10 мм), отличие заключается только в проходящей через весь прямоугольник линии, символизирующей сгорающую при перегрузке металлическую нить (рис. 12.2, FU1). Рядом с УГО предохранителя, как правило, указывают ток, на который он рассчитан, а иногда и его тип.

  В аппаратуре с высоковольтным питанием для защиты некоторых элементов от опасных для них перенапряжений применяют разрядники (код — буква F). В простейшем случае — это два электрода, установленных на изоляционном основании на определенном расстоянии один от другого (иногда технологически это печатный проводник, разделенный на две части просечкой в печатной плате насквозь). Символ искрового промежутка — две встречно направленные стрелки (см. рис. 12.2, F1). Если же такое устройство выполнено в виде самостоятельного изделия, используют УГО, показанное на рис. 12.2 под позиционным обозначением F2. УГО вакуумного разрядника получают, заключая символ искрового промежутка в символ баллона электровакуумного прибора (F3).

  В устройствах автоматики и телемеханики, в бытовой радиоаппаратуре для привода различных механизмов применяют электродвигатели. В бытовых магнитофонах и проигрывателях — это чаше всего асинхронные двигатели переменного тока и коллекторные двигатели постоянного тока. Первые из них обычно имеют коротко-замкнутый ротор в виде так называемой «беличьей клетки» и статор с двумя обмотками: рабочей (или основной) и фазосдвигающей (последовательно с ней включают конденсатор, благодаря чему создается вращающееся магнитное поле). УГО такого двигателя состоит из окружности (ротор) и двух статорных обмоток (рис. 12.3, M1). Символ основной обмотки помешают над ротором, а фазосдвигающей — справа от него, под углом 90° к символу основной. Рядом с УГО обычно указывают тип двигателя [13].

  Если необходимый сдвиг фазы создается короткозамкнутым витком на полюсе статора, его изображают в виде замкнутой накоротко обмотки, развернутой по отношению к символу основной на угол 45° (см. рис. 12.3, M2).

  В электродвигателях постоянного тока на статоре устанавливают постоянные магниты, а обмотку размешают на роторе. Для автоматической коммутации ее секций при вращении ротора используют узел, состоящий из двух щеток и нескольких пластин. Все эти особенности конструкции отражены и в УГО коллекторного двигателя, показанном на рис. 12.3 {M3): здесь окружность, как и ранее, символизирует ротор, касающиеся его узкие прямоугольники — щетки, а светлая П-образная скобка — постоянные магниты на статоре.

 

 Линии электрической связи (ЛЭС) символизируют на схемах реальные электрические соединения между радиокомпонентами и узлами [14]. Для удобства прослеживания этих соединений на схемах ЛЭС чертят, как правило, только в горизонтальном и вертикальном направлениях. Исключение составляют лишь схемы некоторых функциональных узлов, начертание которых давно стало традиционным (измерительные и выпрямительные мосты, мультивибраторы и т. п.).

 

  Для удобства чтения схем символы элементов стараются расположить и сориентировать таким образом, чтобы ЛЭС имели возможно меньшее число изломов и пересечений. Если же избежать пересечения не удается, его делают под углом 90° (рис. 12.4, а), изменяя при необходимости направление одной из ЛЭС. В местах пересечений, символизирующих электрическое соединение в виде пайки, сварки, скрутки ставят жирные точки (см. рис. 12.4, б). Аналогично поступают и в тех случаях, когда необходимо показать ответвления от той или иной ЛЭС (см. рис. 12.4, в). Ответвляющиеся ЛЭС допускается проводить на чертеже под углами, кратными 15°. Использовать в качестве точек присоединения ЛЭС элементы УГО, имеющие вид точки (например, переключателей с нейтральным средним положением), излома линий (контакты кнопок и переключателей) и их пересечений (выводы эмиттера и коллектора в местах пересечения с окружностью корпуса и т. п.), нельзя.

 

 При изображении ЛЭС с ответвлениями в несколько параллельных идентичных цепей (рис. 12.4, г) можно использовать следующий прием: показать на схеме лишь одну цепь, а наличие остальных указать Г-образными ответвлениями, рядом с которыми указать общее число параллельных целей, включая изображенную (см. рис. 12.4, д).

  Необходимость экранирования того или иного соединения показывают штриховыми линиями по обе стороны от ЛЭС (см. рис. 12.4, е, ж) или небольшим штриховым кружком (см. рис. 12.4, и). Ответвление от линии, символизирующей экранирующую оплетку, допускается изображать как с точкой, так и без нее. Соединение с общим проводом устройства (корпусом) показывают отрезком утолщенной линии на конце ответвления (см. рис. 12.4, х, ц).

  Если в общий экран помещены несколько проводов, соответствующие ЛЭС объединяют знаком, изображенным на рис. 12.4, к. Если же разместить эти ЛЭС рядом не удается, поступают, как показано на рис. 12.4, л: от символа экрана проводят линию со стрелками, указывающими на те из них, которые находятся в общем экране. Экран, в который заключены детали того или иного устройства, изображают в виде замкнутого контура, охватывающего их символы (см. рис. 12.4, м).

 Аналогичные приемы используют и в случаях, если группа ЛЭС символизирует соединение многопроводным кабелем или скрученными проводами. Знак кабеля в виде овала применяют для объединения идущих рядом ЛЭС (см. рис. 12.4, н), кружок со стрелками — для объединения ЛЭС, перемежающихся другими (см. рис. 12.4, п). Точно так же применяют знак скрутки — наклонную линию с засечками на концах (см. рис. 12.4, о,р).

 Линию электрической связи, символизирующую гибкое соединение (например, гибкий провод, соединяющий измерительный прибор со щупом), изображают волнистой линией (см. рис. 12.4, с).

  Для передачи сигналов на высоких частотах используют коаксиальные кабели (см. рис. 12.4, m). Поскольку знак коаксиальной структуры практически символизирует внешний проводник, от него, как и от символа экранирования, при необходимости делают ответвление (см. рис. 12.4, у). В обозначении ЛЭС, выполненной коаксиальным кабелем лишь частично, знак видоизменяют: касательную к кружку направляют только в его сторону. Пример, показанный на рис. 12.4, ф, означает, что коаксиальная структура в данном случае имеется левее знака.

  Число ЛЭС на принципиальных схемах сложных электронных устройств очень часто бывает большим. Если к тому же они идут параллельно одна другой и неоднократно меняют направление, то иногда проследить связь между элементами становится очень трудно. Для облегчения чтения схем ГОСТ рекомендует разбивать параллельно идущие ЛЭС на подгруппы из трех линий каждая (считая сверху) и отделять их увеличенными интервалами (рис. 12.5, а).

  Однако и этого иногда оказывается недостаточно, если к тому же большое число параллельных ЛЭС сильно загромождает схему и увеличивают её размеры. В подобном случае можно слить параллельные ЛЭС в одну утолщенную линию групповой связи (ЛГС). При выполнении принципиальных схем автоматизированным способом допускается линию групповой связи не утолщать. У входа и выхода из ЛГС каждой ЛЭС присваивается порядковый номер (рис. 12.5, б). Чтобы не спутать эти линии с ЛЭС, просто пересекающей ЛГС, расстояние между соседними линиями, отходящими в разные стороны, должно быть не меньше 2 мм.

 

 

Для облегчения поиска отдельных ЛЭС допускается показывать их направление с помощью излома под углом 45° (рис. 12.5, в). При этом точка излома должна быть удалена от ЛГС не менее чем на 3 мм, а наклонные участки соседних ЛЭС, изображенных по одну сторону от нее, не должны иметь пересечений и общих точек.

radio-hobby.org

Регулируемый блок питания на транзисторах

Простой регулируемый блок питания радиолюбительских устройств на двух транзисторах.

Одним из основных приборов мастерской радиолюбителя является лабораторный блок питания. Собирая какую-либо схему, радиолюбителю для ее отладки, проверки необходим источник питания. В этой статье, на сайте Радиолюбитель, мы рассмотрим следующую радиолюбительскую схему: простой в сборке, не имеющий дефицитных деталей источник питания для радиолюбительских устройств.

Данный блок питания, в зависимости от примененных деталей, позволяет получить на выходе регулируемое напряжение 0-12V, при силе тока до 1,5 А.

Рассмотрим электрическую схему.

Трансформатор Tr1 понижает сетевое напряжение 220V до напряжения 15-18V которое поступает на выпрямитель VDS1 собранный по мостовой схеме из четырех диодов. Конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Далее напряжение поступает на стабилизатор напряжения выполненный на стабилитроне VD1 и составном эмиттерном повторители на транзисторах VT1 и VT2. С помощью переменного резистора R6 регулируется напряжение на выходе блока питания.

Применяемые детали:

Трансформатор – любой, со вторичной обмоткой рассчитанной на выходное напряжение 15-18 вольт и силу тока  -2 – 3 ампера (т.е. мощность трансформатора должна быть около 40 ватт). Можно использовать трансформатор от старых советских телевизоров ТВК-110Л, но при этом ток нагрузки должен быть менее 1 ампера.Стабилитрон - Д814Г. В принципе можно использовать любой стабилитрон из этой серии, что может повлиять только на максимальное выходное напряжение. Ниже приводится таблица с характеристиками стабилитронов серии Д814:

Внешний вид стабилитрона:

Транзистор VT1 – любой из серии КТ315 (А-Е). Ниже приводятся характеристики транзисторов этой серии:

Внешний вид транзистора:

Транзистор VT2 – КТ815. Для получения большего выходного тока можно применить транзисторы из  серии КТ817. Транзистор обязательно должен располагаться на радиаторе не менее 10-15 кв.см. Ниже приведены характеристики транзисторов:

Внешний вид тразистора:

 Диодный мост собран на диодах Д226:

Внешний вид диода:

Если в схеме будет использован более мощный транзистор VT2, то диоды можно заменить на КД202: Внешний вид диода:

 Конденсатор С1 – электролитический емкостью не менее 2200 микрофарад и рабочее напряжение не менее 25 вольт. Можно использовать конденсаторы меньшей емкостью соединив их параллельно.

Данная схема не нуждается в налаживании, но надо иметь ввиду, что в схеме нет защиты от перегрузки и чтобы не спалить детали не подключайте к блоку питания схемы с током нагрузки более 1,5 ампера. Монтаж схемы можно выполнить навесным способом.

radio-stv.ru

Батарейки в электрических цепях

 

 

Полярность цилиндрической батарейки      Условное графическое обозначение и условное графическое обозначение.       батарейки на схеме в соответствии с ГОСТ.

Обозначение батарейки на электрических схемах содержит короткую черту, обозначающую отрицательный полюс и длинную черту – положительный полюс. Одиночную батарейку, используемую для питания прибора, на схемах обозначают латинской буквой G, а батарею, состоящую из нескольких батареек буквами GB.

Примеры использования обозначения батареек в схемах.

Самое простое условное графическое обозначение батарейки или аккумулятора в соответствии с ГОСТ использовано в схеме 1. Более информативное обозначение батареи в соответствии с ГОСТ использовано в схеме 2, здесь отражено количество батареек в составе групповой батареи, указано напряжение батареи и положительный полюс. ГОСТ допускает использовать обозначение батареи, примененное в схеме 3.

Часто в бытовой технике встречается использование нескольких цилиндрических батареек. Включение различного количества последовательно соединенных батареек позволяет получать источники питания, обеспечивающие различное напряжение. Такой батарейный источник питания дает напряжение равное сумме напряжений всех входящих батареек.

Последовательное соединение трех батареек с напряжением 1,5 вольта обеспечивает напряжение питания прибора величиной 4,5 вольта.

При последовательном включении батареек, ток, отдаваемый в нагрузку, сокращается из-за возрастающего внутреннего сопротивления источника питания.

Подключение батареек к пульту дистанционного управления телевизором.

Например, мы сталкиваемся с последовательным включением батареек при их замене в пульте управления телевизором. Параллельное включение батареек используется редко. Преимущество параллельного включения состоит в увеличении тока нагрузки, собранного таким образом источника питания. Напряжение включенных параллельно батареек остается прежним, равным номинальному напряжению одной батарейки, а ток разряда увеличивается пропорционально количеству объединенных батарей. Несколько слабых батареек можно заменить на одну более мощную, поэтому для маломощных батареек использовать параллельное включение бессмысленно. Параллельно включать есть смысл только мощные батарейки, из-за отсутствия или дороговизны батарейки с еще большим током разряда.

Параллельное включение батареек.

Такое включение имеет недостаток. Батарейки не могут иметь точно совпадающее напряжение на контактах при отключенной нагрузке. У одной батарейки это напряжение может составлять 1,45 вольта, а у другой 1,5 вольта. Это вызовет протекание тока от батарейки с большим напряжением к батарейке с меньшим. Будет происходить разряд при установке батареек в отсеки прибора при отключенной нагрузке. В дальнейшем при такой схеме включения саморазряд происходит быстрее, чем при последовательном включении. Комбинируя последовательное и параллельное соединение батареек можно получить различную мощность источника батарейного питания.

Литература:

ГОСТ 2.768-90 Обозначения условные графические в схемах источники  электрохимические, электротермические и тепловые.

xn--80aabspfh9bq.xn--p1ai

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

   Занимаясь радиоконструированием, мне надоедало постоянно подбирать батарейки на нужное напряжение. И я решил заиметь источник питания с регулировкой напряжения, но покупать промышленный блок очень дорого, а делать сложный источник питания пока не хватает опыта, да и мое трехмесячное пребывание в деревне тоже этому мешало. Прочитав несколько статей про источники питания и стабилизаторы, решился сделать простейший блок питания. Много времени и сил на него не потратил. Пару вечеров - и готово. Закрепил все это дело на небольшую дощечку. Теперь часто пользуюсь своим творением.

   Данный источник постоянного напряжения подойдет для питания самодельных приемников, жучков, передатчиков, мигалок, пищалок и разных устройств с низковольтным питанием и небольшим потреблением тока. Схема этого устройства простейшая, имеет регулировку напряжения от 0.5 до 9.5 вольт, ток 400 мА. Принципиальная схема источника питания показана на рисунке ниже:

   Питается блок питания от сетевого трансформатора с напряжением на вторичной обмотке 7.5 вольт и током 0.4 А - такой трансформатор можно купить на радиорынке или достать из сломанных приемников, как сделал в своем случае. Выпрямитель состоит из диодного моста VD1 и конденсатора С1, который фильтрует и сглаживает входное напряжение. Стабилизатор D1 стабилизирует выходное напряжение, чтоб на него не влиял ток нагрузки. Резисторы R1, R2 и R3 регулируют напряжение на выходе источника питания. Транзисторы VT1 и VT2 в схеме играют роль усилителей. 

   Так как схема очень проста и много о ней не напишешь, могу только сказать, что R2 трогать не нужно, он вполне подходит без изменений, а вот выходное напряжение можно ещё изменять подбором соотношения резисторов R1 и R3. Транзистор VT2 необходимо обязательно установить на радиатор. В своем БП я использовал ползунковый резистор R2, но подойдет и обычный реостат. Так же можно последовательно добавить резисторы для регулировки по току, но пока и этого достаточно. Коротаев Павел

   Форум по источникам питания

   Обсудить статью ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

radioskot.ru

Урок 5. Источники питания электрических схем

И снова здравствуйте! Сегодня мы быстрым, но уверенным шагом пробежимся по основным видам источников сторонних сил, создающих в проводнике так необходимый нам электрический ток, разглядим поближе процессы, в них протекающие, вывернем наружу секреты их работы, отметим их достоинства и недостатки. Кстати, задач сегодня опять не будет, так что ничто не отвлекает нас от изучения. Вперёд!

Начнём, пожалуй с того, что два вида источников питания уже упоминалось в предыдущих уроках: во-первых, это химический источник энергии – аккумулятор и, во-вторых, затронутый в самом-самом начале эффект заряда стеклянной или эбонитовой палочки при трении её о шерсть, мех или шёлк. Итак. Ещё раз напомню, что источником тока в замкнутой цепи является сторонняя сила, разделяющая заряды внутри источника. Поскольку энергия не может взяться из ниоткуда, для получения электрической энергии необходимо преобразовать любой другой вид энергии. В случае с аккумулятором это химическая энергия, в случае с палочкой – сила трения. Стоит отметить, что трение является самым старым способом получения электричества, с его помощью можно создавать напряжения до нескольких десятков тысяч вольт. Ярким примером источника на основе трения является генератор Ван де Граафа, но мы не будем его рассматривать, поскольку трение практически не используется на практике.

Химических источников напряжения (а именно так называют источники, преобразовывающие химическую энергию в электричество) существует очень и очень много. Для начала отметим две большие группы этих источников: источники, которые не могут быть перезаряжены, – первичные элементы, и источники, которые могут быть перезаряжены и использованы многократно, – вторичные элементы. Вторичные элементы это известные нам аккумуляторы в автомобиле, сотовом телефоне, ноутбуке и т.п. К первичным элементам относятся щелочные и гальванические батареи, так же широко применяемые в мобильных и автономных устройствах. Начнём рассмотрение химических источников с первичного элемента названного по имени его изобретателя Ж. Лекланше Элемент Лекланше является самым известным первичным элементом (батарея одноразового использования, «пальчиковая» батарейка типа АА), который сегодня широко используется в радио, часах, фонариках и т.д. Также элемент Лекланше называют «сухим элементом».

В качестве электродов в сухом элементе выступают цинковый стакан и угольный стержень. Поэтому сухой элемент называют еще угольно-цинковым или солевым элементом. Цинк выступает в роли анода, уголь – в роли катода. Угольный стержень окружен смесью диоксида марганца (MnO2) и угля (сажи). В качестве электролита выступает раствор хлорида аммония (Nh5Cl) с небольшой добавкой хлорида цинка (ZnCl2) сгущенный крахмалом и мукой. Сухой элемент герметичен, воздухонепроницаем. При потреблении тока электроны поступают (через внешнюю электрическую цепь) с цинкового анода на угольный стержень.

Рисунок 5.1 – «Сухой элемент»

Происходят следующие реакции:Анод: Zn → Zn2+ + 2e—На угольном стержне, катоде, электроны расходуются на восстановление h4O+-ионов:2h4O+ + 2e— → h3 + 2h3O

При восстановлении h4O+-ионов образуется водород, который не может удалиться (корпус герметичен) и образует вокруг угольного стержня прослойку газа (поляризация угольного электрода). Ток медленно затухает. Чтобы избежать образования водорода, угольный электрод окружают слоем диоксида марганца (MnO2). Из-за присутствия диоксида марганца происходит восстановление h4O+-ионов до воды и поляризация электрода исключается. Во время разрядки цинковый стакан частично растворяется. Во избежание вытекания электролита или продуктов реакции цинковый стакан имеет запас по толщине или окружён железной защитной оболочкой. К достоинству данного элемента можно отнести относительно большое напряжение – до 1.8В и дешевизну по сравнению с другими химическими источниками. А вот недостатков у «сухого элемента» более чем достаточно: невысокие срок хранения (не более двух лет), отсутствие возможности зарядки (это всё-таки одноразовый элемент – отработал, выбросили), кроме того, к недостаткам можно смело отнести невысокую плотность энергии на единицу массы, но об этом мы говорим попозже, когда будем рассматривать вопросы работы и мощности электрического тока.

Кроме элемента Лекланше существует еще несколько разновидностей первичных источников, основанных на том же принципе работы – взаимодействии двух металлов через электролит, приводящем к возникновению в замкнутой цепи электрического тока. ЭДС гальванического элемента (а их называют еще и так!) зависит от материала электродов и состава электролита. Строение и принцип остаются теми же, меняются только материалы, поэтому не будем рассматривать их подробно, просто приведём сравнительную таблицу с указанием достоинств и недостатков.

Таблица 5.1 – Сравнение первичных химических источников энергии

Так же мы не будем останавливаться на подробном рассмотрении вторичных химических источников (аккумуляторов). Оговорим лишь тот факт, что принцип действия аккумулятора основан на обратимости химической реакции. Работоспособность аккумулятора может быть восстановлена путём заряда, то есть пропусканием тока в направлении, обратном направлению тока при разряде. Несколько аккумуляторов, объединенных в одну электрическую цепь, называют аккумуляторной батареей. Как и в случае с первичными источниками рассмотрим основные характеристики и область применения различных типов аккумуляторов.

Таблица 5.2 – Сравнение вторичных химических источников энергии

Ну вот, с химическими источниками мы закончили. Теперь стоит более подробно остановиться на преобразователях (а источники электричества – преобразователи одного вида энергии в другой!) тепловой энергии в электрическую. Эффект преобразования тепла в ток носит название термоэлектрического эффекта или эффекта Зеебека. Эффект Зеебека состоит в том, что в замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, возникает термо-ЭДС, если места контактов поддерживают при разных температурах. Цепь, которая состоит только из двух различных проводников, называется термоэлементом или термопарой. Суть этого эффекта в следующем: если вдоль проводника существует градиент температур (то есть температура конкретной точки проводника зависит от координаты), то электроны на горячем конце приобретают более высокие энергии и скорости, чем на холодном. В результате возникает поток электронов от горячего конца к холодному и на холодном конце накапливается отрицательный заряд, а на горячем остаётся нескомпенсированный положительный заряд. Процесс накопления заряда продолжается до тех пор, пока возникшая разность потенциалов не вызовет поток электронов в обратном направлении, равный первичному, благодаря чему установится равновесие. А так как процесс нагрева происходит непрерывно, мы получаем непотенциальную силу, способную разделять заряды на концах термопары.

Рисунок 5.2 – Термопара

Термопара характеризуется значением коэффициента термоЭДС – единицы, которая в определённом диапазоне температур показывает, насколько изменится ЭДС термопары при изменении разности температур концов на 1oС. Например, существуют такие виды термопар:

• Хромель (сплав хрома, никеля и марганца) – алюмель (сплав алюминия, никеля и марганца): коэффициент термоЭДС – 40мкВ/oС при ΔT 0-1300oC;
• Медь–константан (сплав меди, никеля и марганца): коэффициент термоЭДС – 50мкВ/oС при ΔT 0-400oC;
• вольфрамрениевые: коэффициент термоЭДС – 10мкВ/oС при ΔT 1300-2500oC;
• платинородий (сплав платины и родия) – платиновые: коэффициент термоЭДС – 12мкВ/oС при ΔT 600-1600oC;

Поскольку ЭДС термопар сравнительно невелико, их не используют в качестве источников напряжения. Основная область применения термопар – измерение температуры, так как ЭДС очень зависима от разности температур концов.Основными достоинствами термопар можно считать высокую точность измерений (до десятых долей градуса), большой температурный диапазон (от -200 до +2500оС), простоту в изготовлении и эксплуатации, дешевизну и надежность. Однако они имеют и некоторые недостатки: влияние температуры свободных концов на измерение температуры спая, протекание тока через спай в момент измерения приводит к охлаждению горячего спая, зависимость ЭДС от температуры не является линейной.

Эффект, обратный преобразованию тепла в электричество, называется эффектом Пельтье. Суть эффекта Пельте в том, что выделение или поглощение тепла при прохождении электрического тока в месте контакта (спая) двух разнородных проводников. Величина выделяемого тепла и его знак зависят от вида контактирующих веществ, направления и силы протекающего электрического тока. На этом эффекте основан элемент Пельте – термоэлектрический охладитель. Такие охладители, например, не так давно применялись в системах охлаждения центральных процессоров, показывая довольно хорошие результаты, причем охлаждение могло быть полностью пассивным – без использования вентилятора. Однако из-за низкого коэффициента полезного действия и больших габаритов постепенно элементы Пельте были вытеснены активными системами охлаждения на основе радиатора и вентилятора.

Так же в последнее время популярными является способ преобразования энергии Солнца в электрический ток. Эффект такого преобразования называется фотовольтаическим эффектом. Он основан на том, что свет, который является потоком частиц – фотонов, может сообщать энергию электронам, входящим в состав материала, тем самым высвобождая их от влияния атомных связей. В случае если энергии, сообщенной светом, хватает для того, чтобы разорвать эти связи, электроны приобретают направленное движение, в результате чего изменяется их количество в различных частях материала, что и вызывает появления фото-эдс. Значение этой ЭДС довольно невелико, поэтому для получения больших напряжений необходимо использовать большое количество фотоэлементов. Кроме того, в отличие от термоэлектрического эффекта, фото-эдс возникает лучше всего в полупроводниках и диэлектриках. Фотоэлементы используются для источников питания спутников, космических станций, так же их можно встретить, например, в калькуляторах. Из-за высокой стоимости и чрезвычайно грязного цикла производства применение фотоэлементов очень ограничено.

Рисунок 5.3 – Фотоэлемент калькулятора

Последним из рассматриваемых сегодня способов преобразования сторонних сил в электричество является пьезоэлектрический эффект. Это преобразование давления в электрический ток. Пьезоэлектрический эффект справедлив для кристаллических веществ: кварц, турмалин и титанат бария. До приложения давления заряд равномерно распределён по всему объему вещества и ЭДС не возникает. После того, как материал будет подвержен деформации, внутри материала происходит поляризация, которая сопровождается появлением на его поверхности связанных электрических зарядов. Эти связанные заряды создают в диэлектрике дополнительное макроскопическое поле с напряженностью Е1, направленное против внешнего поля с напряженностью Е0. Результирующая напряженность поля Е внутри диэлектрика Е=Е0-Е1. После снятия давления, заряды в материале вновь распределяются равномерно по всему объёму ЭДС исчезает вместе с исчезновение напряженности поля Е. Пьезоэлектрический эффект используется в пьезозажигалках, для получения высокого напряжения на разряднике и поджога газа, в датчиках в качестве чувствительного к силе элемента (чем больше сила, тем выше напряжение на контактах), например, в силоизмерительных датчиках и датчиках давления жидкостей и газов, в качестве чувствительного элемента в микрофонах, гидрофонах, приемных элементов сонаров и т.д.

Хочется заметить, что мы не рассмотрели преобразование механической энергии в электрическую, которая происходит в электрических машинах: двигателях и генераторах, поскольку этот вопрос требует более детального рассмотрения и он обязательно будет освещён. А на этом я говорю вам «Всего доброго! До скорого!»

← Урок 4: Когда есть ток? | Содержание | Урок 6: Работа и мощность тока →

myblaze.ru

---

• 
  Аварийное освещение нормы проектирования
• 
  Давление бытового газа
• 
  Источники энергии бестопливные
• 
  Как найти r эквивалентное
• 
  В системе си масса в
• 
  Обслуживание счетчиков воды
• 
  Воровство электроэнергии
• 
  Сопротивления резисторов
• 
  Переход на автономное отопление в многоквартирном доме
• 
  Стабилизатор напряжения бытовой однофазный
• 
  Сколько на карте материков