Il post descrive in dettaglio come progettare e costruire un semplice circuito di alimentazione direttamente dal design di base all'alimentatore ragionevolmente sofisticato con funzionalità estese.
L'alimentazione è indispensabile
Che si tratti di un noob elettronico o di un ingegnere esperto, tutti richiedono questo pezzo indispensabile dell'attrezzatura chiamata alimentatore.
Questo perché nessuna elettronica può funzionare senza alimentazione, per essere precisi una corrente continua a bassa tensione, e un alimentatore è un dispositivo che è specificamente concepito per soddisfare questo scopo.
Se questa apparecchiatura è così importante, diventa imperativo per tutti sul campo imparare tutti i noccioli di questo importante membro della famiglia elettronica.
Cominciamo e impariamo come progettare un circuito di alimentazione, prima il più semplice, probabilmente per i niubbi che troverebbero queste informazioni estremamente utili.
PER circuito di alimentazione di base Fondamentalmente richiederà tre componenti principali per fornire i risultati desiderati.
Un trasformatore, un diodo e un condensatore.Il trasformatore è il dispositivo che ha due serie di avvolgimenti, uno primario e l'altro è il secondario.
La rete 220v o 120v viene alimentata all'avvolgimento primario che viene trasferito all'avvolgimento secondario per produrre una tensione indotta inferiore.
La bassa tensione ridotta disponibile sul secondario del trasformatore viene utilizzata per l'applicazione prevista nei circuiti elettronici, tuttavia prima di poter utilizzare questa tensione secondaria, deve essere prima rettificata, il che significa che la tensione deve essere prima trasformata in una CC.
Ad esempio, se il secondario del trasformatore ha una tensione nominale di 12 volt, i 12 volt acquisiti dal secondario del trasformatore saranno 12 volt CA acros i relativi fili.
Il circuito elettronico non può mai funzionare con AC e quindi questa tensione dovrebbe essere trasformata in una DC.
Un diodo è un dispositivo che converte efficacemente un CA in CC, ci sono tre configurazioni attraverso le quali è possibile configurare i progetti di alimentazione di base.
Potresti anche voler imparare come progettare un alimentatore da banco
Utilizzando un singolo diodo:
La forma più semplice e grezza di progettazione di alimentatori è quella che utilizza un singolo diodo e un condensatore. Poiché un singolo diodo rettificherà solo un mezzo ciclo del segnale CA, questo tipo di configurazione richiede un grande condensatore di filtro di uscita per compensare la limitazione di cui sopra.
Un condensatore di filtro fa in modo che dopo la rettifica, nelle sezioni discendenti o decrescenti del modello DC risultante, dove la tensione tende ad abbassarsi, queste sezioni siano riempite e sormontate dall'energia immagazzinata all'interno del condensatore.
L'azione di compensazione di cui sopra eseguita dall'energia immagazzinata dai condensatori aiuta a mantenere un'uscita CC pulita e priva di ondulazioni che non sarebbe possibile solo con i diodi da soli.
Per la progettazione di un alimentatore a diodo singolo, l'avvolgimento secondario del trasformatore deve solo avere un unico avvolgimento con due estremità.
Tuttavia, la configurazione di cui sopra non può essere considerata un progetto di alimentazione efficiente a causa della sua grezza rettifica a semionda e delle limitate capacità di condizionamento dell'uscita.
Utilizzo di due diodi:
L'utilizzo di un paio di diodi per realizzare un alimentatore richiede un trasformatore con un avvolgimento secondario con presa centrale. Il diagramma mostra come i diodi sono collegati al trasformatore.
Sebbene i due diodi lavorino in tandem e affrontino entrambe le metà del segnale AC e producano una rettifica a onda intera, il metodo impiegato non è efficiente, perché in ogni istante viene utilizzato solo un mezzo avvolgimento del trasformatore. Ciò si traduce in una scarsa saturazione del nucleo e in un riscaldamento non necessario del trasformatore, rendendo questo tipo di configurazione di alimentazione meno efficiente e un design ordinario.
Utilizzo di quattro diodi:
È la forma migliore e universalmente accettata di configurazione dell'alimentatore per quanto riguarda il processo di rettifica.
L'uso intelligente di quattro diodi rende le cose molto semplici, è sufficiente un solo avvolgimento secondario, la saturazione del nucleo è perfettamente ottimizzata con conseguente conversione efficiente da CA a CC.
La figura mostra come viene realizzato un alimentatore raddrizzato a onda intera utilizzando quattro diodi e un condensatore di filtro di valore relativamente basso.
Questo tipo di configurazione a diodi è comunemente noto come rete bridge, potresti volerlo sapere come costruire un raddrizzatore a ponte .
Tutti i progetti di alimentazione di cui sopra forniscono uscite con regolazione ordinaria e quindi non possono essere considerati perfetti, questi non riescono a fornire uscite CC ideali e quindi non sono desiderabili per molti circuiti elettronici sofisticati. Inoltre queste configurazioni non includono caratteristiche di controllo della tensione e della corrente variabili.
Tuttavia, le caratteristiche di cui sopra possono essere semplicemente integrate nei progetti di cui sopra, piuttosto con l'ultima configurazione di alimentazione a onda intera attraverso l'introduzione di un singolo IC e alcuni altri componenti passivi.
Utilizzando l'IC LM317 o LM338:
L'IC LM 317 è un dispositivo altamente versatile che normalmente viene incorporato con alimentatori per ottenere uscite di tensione / corrente ben regolate e variabili. Alcune circuiti di esempio di alimentazione che utilizzano questo IC
Poiché l'IC sopra può supportare solo un massimo di 1,5 ampere, per uscite di corrente maggiori può essere utilizzato un altro dispositivo simile ma con valori nominali più elevati. L'IC LM 338 funziona esattamente come l'LM 317 ma è in grado di gestire fino a 5 ampere di corrente. Di seguito è mostrato un design semplice.
Per ottenere livelli di tensione fissi, i circuiti integrati della serie 78XX possono essere utilizzati con i circuiti di alimentazione spiegati sopra. Il I circuiti integrati 78XX sono spiegati in modo esauriente per il tuo riferimento
Al giorno d'oggi alimentatori SMPS senza trasformatore stanno diventando i preferiti tra gli utenti, grazie alla loro alta efficienza, alta potenza che fornisce caratteristiche a dimensioni incredibilmente compatte.
Sebbene la costruzione di un circuito di alimentazione SMPS a casa non sia sicuramente per i principianti nel campo, ingegneri e appassionati con una conoscenza completa dell'argomento possono costruire tali circuiti a casa.
Puoi anche imparare qualcosa di carino progettazione dell'alimentatore in modalità switch.
Ci sono alcune altre forme di alimentatori che possono essere piuttosto costruiti anche dai nuovi hobbisti elettronici e non richiedono trasformatori. Sebbene molto economici e facili da costruire, questi tipi di circuiti di alimentazione non possono supportare correnti elevate e sono normalmente limitati a 200 mA circa.
Progettazione di alimentatori senza trasformatore
Due concetti del tipo di circuiti di alimentazione senza trasformatore di cui sopra sono discussi nella seguente coppia di post:
Utilizzando condensatori ad alta tensione,
Utilizzando Hi-End IC e FET
Feedback da uno dei lettori dedicati di questo blog
Caro Swagatam Majumdar,
Vorrei fare un alimentatore per un microcontrollore e i suoi componenti dipendenti ...
Voglio ottenere un'uscita stabile a + 5 V e + 3,3 V dall'alimentatore, non sono sicuro dell'età dell'amplificatore ma penso che un totale di 5 A dovrebbe essere sufficiente, ci saranno anche un mouse da 5 V e una tastiera da 5 V e 3 x Anche i circuiti integrati SN74HC595 e 2 x 512Kb SRAM ... Quindi non conosco davvero l'amplificazione a cui mirare ....
Immagino che 5Amp siano sufficienti? .... La mia domanda PRINCIPALE è quale TRASFORMATORE usare e quali DIODI usare? Ho scelto Il trasformatore dopo aver letto da qualche parte online che il raddrizzatore a ponte causa una CADUTA DI VOLT di 1.4V in generale e nel tuo blog qui sopra dichiari che il ponte recitfier farà salire la tensione? ...
Quindi non sono sicuro (non sono sicuro comunque di essere nuovo all'elettronica) ..... Il PRIMO trasformatore che ho scelto è stato questo. Vi prego di avvisarmi quale è MIGLIORE per le mie esigenze e anche quale DIODI usare .... Vorrei usare l'alimentatore per una scheda molto simile a questa ....
Per favore aiutatemi e guidatemi nel modo migliore per realizzare un alimentatore RETE 220 / 240V adatto che mi dia 5V e 3,3V STABILI per l'uso con il mio progetto. Grazie in anticipo.
Come ottenere 5 V e 3 V costanti dal circuito di alimentazione
Ciao, puoi ottenerlo semplicemente attraverso un IC 7805 per ottenere i 5V e aggiungendo un paio di diodi 1N4007 a questo 5V per ottenere circa 3,3V.
5 amp sembrano troppo alti e non penso che richiederesti una corrente così elevata a meno che tu non stia utilizzando anche questo alimentatore con uno stadio driver esterno che trasporta carichi più elevati come un LED ad alta potenza o un motore ecc.
Quindi sono sicuro che la tua richiesta può essere facilmente soddisfatta attraverso le procedure sopra menzionate.
per alimentare MCU attraverso la procedura sopra è possibile utilizzare un trafo 0-9V o 0-12V con corrente 1amp, i diodi potrebbero essere 1N4007 x 4nos
I diodi scenderanno di 1,4 V quando l'ingresso è una CC, ma quando è una CA come da un trafo, l'uscita sarà aumentata di un fattore di 1,21.
assicurarsi di utilizzare un tappo da 2200uF / 25V dopo il ponte per la filtrazione
Spero che le informazioni ti illuminino e rispondano alle tue domande.
L'immagine sopra mostra come ottenere 5 V e 3,3 V costanti da un dato circuito di alimentazione.
Come ottenere una tensione variabile da 9 V da IC 7805
Normalmente, l'IC 7805 è considerato come un dispositivo di regolazione della tensione a 5 V. Tuttavia, con una soluzione alternativa di base, l'IC potrebbe essere trasformato in un circuito regolatore variabile da 5 V a 9 V, come mostrato sopra.
Qui, possiamo vedere che un preset da 500 ohm viene aggiunto con il pin di massa centrale dell'IC, che consente all'IC di produrre un valore di uscita elevato fino a 9 V, con una corrente di 850 mA. Il preset può essere regolato per ottenere uscite nella gamma da 5 V a 9 V.
Realizzazione di un circuito regolatore 12V fisso
Nel diagramma sopra possiamo vedere come un normale IC regolatore 7805 potrebbe essere utilizzato per creare un'uscita regolata a 5V fissa.
Nel caso si volesse ottenere un alimentatore stabilizzato a 12V fisso, si potrebbe applicare la stessa configurazione per ottenere i risultati richiesti, come mostrato di seguito:
Alimentazione regolata 12V, 5V
Supponiamo ora di avere applicazioni di circuiti che richiedevano una doppia alimentazione nella gamma di alimentazioni fisse a 12V e anche regolate fisse a 5V.
Per tali applicazioni il progetto sopra discusso potrebbe essere semplicemente modificato utilizzando un IC 7812 e successivamente un IC 7805 per ottenere insieme l'uscita di alimentazione regolata 12V e 5V richiesta, come indicato di seguito:
Progettazione di un semplice alimentatore doppio
In molte delle applicazioni del circuito, specialmente quelle che utilizzano amplificatori operazionali, una doppia alimentazione diventa obbligatoria per abilitare il +/- e le alimentazioni di terra al circuito.
Progettare un semplice doppia alimentazione in realtà coinvolge solo un alimentatore a presa centrale e un raddrizzatore a ponte insieme a un paio di condensatori di filtro di alto valore come mostrato di seguito:
Tuttavia, per ottenere una doppia alimentazione regolata con il livello desiderato di doppia tensione in uscita è qualcosa che normalmente richiede un design complesso utilizzando costosi circuiti integrati .
Il disegno seguente mostra come è possibile configurare in modo semplice e discreto un doppio alimentatore utilizzando alcuni BJT e alcune resistenze.
Qui Q1 e Q3 sono truccate come follower di emettitore passare i transistor , che decidono la quantità di corrente che può passare attraverso le rispettive uscite +/-. Qui è di circa 2 ampere
La tensione di uscita attraverso i relativi binari di alimentazione doppia è determinata dai transistor Q2 e Q4 insieme alla loro rete divisoria resistiva di base.
I livelli di tensione di uscita potrebbero essere opportunamente regolati e ottimizzati regolando i valori dei divisori di potenziale formati dai resistori R2, R3 e R5, R6.
Progettazione di un alimentatore LM317 con resistori fissi
Di seguito viene illustrato un alimentatore di tensione / corrente basato su LM317T estremamente semplice, che potrebbe essere impiegato per caricare celle al nichel-cadmio o ogni volta che è necessario un pratico alimentatore.
È un'impresa semplice da costruire per il principiante ed è pensato per essere utilizzato con un adattatore di rete plug-in che fornisce una corrente continua non regolamentata. produzione. IC1 è in realtà un regolatore regolabile tipo LM317T.
L'interruttore rotante S1 sceglie l'impostazione (corrente costante o tensione costante) insieme al valore di corrente o tensione. La tensione regolata può essere ottenuta in SK3 e la corrente è in SK4.
Si noti che è incorporata un'impostazione regolabile (posizione 12) che consente di adattare una tensione variabile tramite il potenziometro VR1.
I valori delle resistenze devono essere prodotti dai valori fissi più vicini ottenibili, posizionati in serie secondo necessità.
Il resistore R6 è valutato a 1W e R7 a 2W, sebbene il restante potrebbe essere 0,25W. Il regolatore di tensione IC1 317 deve essere installato su alcuni dissipatori la cui dimensione sia determinata dalle tensioni di ingresso e di uscita e dalle correnti necessarie.
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