Как сделать выпрямитель: Как сделать выпрямитель и простейший блок питания | Элементарно

Содержание

Как сделать выпрямитель и простейший блок питания | Элементарно

Выпрямитель - это устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное. Это одна из самых часто встречающихся деталей в электроприборах, начиная от фена для волос, заканчивая всеми типами блоков питания с выходным напряжением постоянного тока. Есть разные схемы выпрямителей и каждая из них в определённой мере справляется со своей задачей. В этой статье мы расскажем о том, как сделать однофазный выпрямитель, и зачем он нужен.

Определение

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Слово «постоянный» не совсем корректно, дело в том, что на выходе выпрямителя, в цепи синусоидального переменного напряжения, в любом случае окажется нестабилизированное пульсирующие напряжение. Простыми словами: постоянное по знаку, но изменяющееся по величине.

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Слово «постоянный» не совсем корректно, дело в том, что на выходе выпрямителя, в цепи синусоидального переменного напряжения, в любом случае окажется нестабилизированное пульсирующие напряжение. Простыми словами: постоянное по знаку, но изменяющееся по величине.

Различают два типа выпрямителей:

  • Однополупериодный. Он выпрямляет только одну полуволну входного напряжения. Характерны сильные пульсации и пониженное относительно входного напряжение.
  • Двухполупериодный. Соответственно, выпрямляется две полуволны. Пульсации ниже, напряжение выше чем на входе выпрямителя – это две основных характеристики.

Что значит стабилизированное и нестабилизированное напряжение?

Стабилизированным называется напряжение, которое не изменяется по величине независимо ни от нагрузки, ни от скачков входного напряжения. Для трансформаторных источников питания это особенно важно, потому что выходное напряжение зависит от входного и отличается от него на Ктрансформации раз.

Нестабилизированное напряжение – изменяется в зависимости от скачков в питающей сети и характеристик нагрузки. С таким блоком питания из-за просадок возможно неправильное функционирование подключенных приборов или их полная неработоспособность и выход из строя.

Выходное напряжение

Основные величины переменного напряжения - амплитудное и действующее значение. Когда говорят «в сети 220В переменки» имеют в виду действующее напряжение.

Если говорят об амплитудной величине, то имеют в виду, сколько вольт от нуля до верхней точки полуволны синусоиды.

Опустив теорию и ряд формул можно сказать, что действующее напряжение в 1.41 раз меньше амплитудного. Или:

Uа=Uд*√2

Амплитудное напряжение в сети 220В равняется:

220*1.41=310

Схемы

Однополупериодный выпрямитель состоит из одного диода. Он просто не пропускает обратную полуволну. На выходе получается напряжение с сильными пульсациями от нуля до амплитудного значения входного напряжения.

Если говорить совсем простым языком, то в этой схеме к нагрузке поступает половина от входного напряжения. Но это не совсем корректно.

Двухполупериодные схемы пропускают к нагрузке обе полуволны от входного. Выше в статье упоминалось об амплитудном значении напряжения, так вот напряжение на выходе выпрямителя то же ниже по величине, чем действующее переменное на входе.

Но, если сгладить пульсации с помощью конденсатора, то, чем меньшими будут пульсации, тем ближе напряжение будет к амплитудному.

О сглаживания пульсаций мы поговорим позже. А сейчас рассмотрим схемы диодных мостов.

Их две:

1. Выпрямитель по схеме Гретца или диодный мост;

2. Выпрямитель со средней точкой.

Первая схема более распространена. Состоит из диодного моста – четыре диода соединены между собой «квадратом», а в его плечи подключена нагрузка. Выпрямитель типа «мост» собирается по схеме приведенной ниже:

Её можно подключить напрямую к сети 220В, так сделано в современных импульсных блоках питания, или на вторичные обмотки сетевого (50 Гц) трансформатора. Диодные мосты по этой схеме можно собирать из дискретных (отдельных) диодов или использовать готовую сборку диодного моста в едином корпусе.

Вторая схема – выпрямитель со средней точкой не может быть подключена напрямую к сети. Её смысл заключается в использовании трансформатора с отводом от середины.

По своей сути – это два однополупериодных выпрямителя, подключенные к концам вторичной обмотки, нагрузка одним контактом подключается к точке соединения диодов, а вторым – к отводу от середины обмоток.

Её преимуществом перед первой схемой является меньшее количество полупроводниковых диодов. А недостатком – использование трансформатора со средней точкой или, как еще называют, отводом от середины. Они менее распространены чем обычные трансформаторы со вторичной обмоткой без отводов.

Сглаживание пульсаций

Питание пульсирующим напряжением неприемлемо для ряда потребителей, например, источники света и аудиоаппаратура. Тем более, что допустимые пульсации света регламентируются в государственных и отраслевых нормативных документах.

Для сглаживания пульсаций используют фильтры – параллельно установленный конденсатор, LC-фильтр, разнообразные П- и Г-фильтры…

Но самый распространенный и простой вариант – это конденсатор, установленный параллельно нагрузке. Его недостатком является то, что для снижения пульсаций на очень мощной нагрузке придется устанавливать конденсаторы очень большой емкости – десятки тысяч микрофарад.

Его принцип работы заключается в том, что конденсатор заряжается, его напряжение достигает амплитуды, питающее напряжение после точки максимальной амплитуды начинает снижаться, с этого момента нагрузка питается от конденсатора. Конденсатор разряжается в зависимости от сопротивления нагрузки (или её эквивалентного сопротивления, если она не резистивная). Чем больше емкость конденсатора – тем меньшие будут пульсации, если сравнивать с конденсатором с меньшей емкостью, подключенного к этой же нагрузке.

Простым словами: чем медленнее разряжается конденсатор – тем меньше пульсации.

Скорости разряда конденсатора зависит от потребляемого нагрузкой тока. Её можно определить по формуле постоянной времени:

t=RC,

где R – сопротивление нагрузки, а C – емкость сглаживающего конденсатора.

Таким образом, с полностью заряженного состояния до полностью разряженного конденсатор разрядится за 3-5 t. Заряжается с той же скоростью, если заряд происходит через резистор, поэтому в нашем случае это неважно.

Отсюда следует – чтобы добиться приемлемого уровня пульсаций (он определяется требованиями нагрузки к источнику питания) нужна емкость, которая разрядится за время в разы превышающее t. Так как сопротивления большинства нагрузок сравнительно малы, нужна большая емкость, поэтому в целях сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя применяют электролитические конденсаторы, их еще называют полярными или поляризованными.

Обратите внимание, что путать полярность электролитического конденсатора крайне не рекомендуется, потому что это чревато его выходом из строя и даже взрывом. Современные конденсаторы защищены от взрыва – у них на верхней крышке есть выштамповка в виде креста, по которой корпус просто треснут. Но из конденсатора выйдет струя дыма, будет плохо, если она попадет вам в глаза.

Расчет емкости ведется исходя из того какой коэффициент пульсаций нужно обеспечить. Если выражаться простым языком, то коэффициентом пульсаций показывает, на какой процент проседает напряжение (пульсирует).

Чтобы посчитать емкость сглаживающего конденсатора можно использовать приближенную формулу:

C=3200*Iн/Uн*Kп,

Где Iн – ток нагрузки, Uн – напряжение нагрузки, Kн – коэффициент пульсаций.

Для большинства типов аппаратуры коэффициент пульсаций берется 0.01-0.001. Дополнительно желательно установить керамический конденсатор как можно большей емкости, для фильтрации от высокочастотных помех.

Как сделать блок питания своими руками?

Простейший блок питания постоянного тока состоит из трёх элементов:

Простейший блок питания постоянного тока состоит из трёх элементов:

1. Трансформатор;

2. Диодный мост;

3. Конденсатор.

Если нужно получить высокое напряжение, и вы пренебрегаете гальванической развязкой то можно исключить трансформатор из списка, тогда вы получите постоянное напряжение вплоть до 300-310В. Такая схема стоит на входе импульсных блоков питания, например, такого как у вас на компьютере.

Это нестабилизированный блок питания постоянного тока со сглаживающим конденсатором. Напряжение на его выходе больше чем переменное напряжение вторичной обмотке. Это значит, что если у вас трансформатор 220/12 (первичная на 220В, а вторичная на 12В), то на выходе вы получите 15-17В постоянки. Эта величина зависит от емкости сглаживающего конденсатора. Эту схему можно использовать для питания любой нагрузки, если для нее неважно, то, что напряжение может «плавать» при изменениях напряжения питающей сети.

Важно:

У конденсатора две основных характеристики – емкость и напряжение. Как подбирать емкость мы разобрались, а с подбором напряжения – нет. Напряжение конденсатора должно превышать амплитудное напряжение на выходе выпрямителя хотя бы в половину. Если фактическое напряжение на обкладках конденсатора превысит номинальное – велика вероятность его выхода из строя.

Старые советские конденсаторы делались с хорошим запасом по напряжению, но сейчас все используют дешевые электролиты из Китая, где в лучшем случае есть малый запас, а в худшем – и указанного номинального напряжения не выдержит. Поэтому не экономьте на надежности.

Стабилизированный блок питания отличается от предыдущего всего лишь наличием стабилизатора напряжения (или тока). Простейший вариант – использовать L78xx или другие линейные стабилизаторы, типа отечественного КРЕН.

Так вы можете получить любое напряжение, единственное условие при использовании подобных стабилизаторов, это то, напряжение до стабилизатора должно превышать стабилизированную (выходную) величину хотя бы на 1.5В. Рассмотрим, что написано в даташите 12В стабилизатора L7812:

Входное напряжение не должно превышать 35В, для стабилизаторов от 5 до 12В, и 40В для стабилизаторов на 20-24В.

Входное напряжение должно превышать выходное на 2-2.5В.

Т.е. для стабилизированного БП на 12В со стабилизатором серии L7812 нужно, чтобы выпрямленное напряжение лежало в пределах 14.5-35В, чтобы избежать просадок, будет идеальным решением применять трансформатора с вторичной обмоткой на 12В.

Но выходной ток достаточно скромный – всего 1.5А, его можно усилить с помощью проходного транзистора. Если у вас есть PNP-транзисторы, можно использовать эту схему:

На ней изображено только подключение линейного стабилизатора «левая» часть схемы с трансформатором и выпрямителем опущена.

Если у вас есть NPN-транзисторы типа КТ803/КТ805/КТ808, то подойдет эта:

Стоит отметить, что во второй схеме выходное напряжение будет меньше напряжения стабилизации на 0.6В – это падение на переходе эмиттер база. Для компенсации этого падения в цепь был введен диод D1.

Можно и в параллель установить два линейных стабилизатора, но не нужно! Из-за возможных отклонений при изготовлении нагрузка будет распределяться неравномерно и один из них может из-за этого сгореть.

Установите и транзистор, и линейный стабилизатор на радиатор, желательно на разные радиаторы. Они сильно греются.

Регулируемые блоки питания

Простейший регулируемый блок питания можно сделать с регулируемым линейным стабилизатором LM317, её ток тоже до 1.5 А, вы можете усилить схему проходным транзистором, как было описано выше.

Вот более наглядная схема для сборки регулируемого блока питания.

Чтобы получить больший ток можно и использовать более мощный регулируемый стабилизатор LM350.

В последних двух схемах есть индикация включения, которая показывает наличие напряжения на выходе диодного моста, выключатель 220В, предохранитель первичной обмотки.

Вот пример регулируемого зарядного устройства для аккумулятора с тиристорным регулятором в первичной обмотке, по сути такой же регулируемый блок питания.

Кстати похожей схемой регулируют и сварочный ток:

Заключение

Выпрямитель используется в источниках питания для получения постоянного тока из переменного. Без его участия не получится запитать нагрузку постоянного тока, например светодиодную ленту или радиоприемник.

Также используются в разнообразных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, есть ряд схем с использованием трансформатора с группой отводов от первичной обмотки, которые переключаются галетным переключателем, а во вторичной обмотке установлен только диодный мост. Переключатель устанавливают со стороны высокого напряжения, так как, там в разы ниже ток и его контакты не будут пригорать от этого.

По схемам из статьи вы можете собрать простейший блок питания как для постоянной работы с каким-то устройством, так и для тестирования своих электронных самоделок.

Схемы не отличаются высоким КПД, но выдают стабилизированное напряжение без особых пульсаций, следует проверить емкости конденсаторов и рассчитать под конкретную нагрузку. Они отлично подойдут для работы маломощных аудиоусилителей, и не создадут дополнительного фона. Регулируемый блок питания станет полезным автолюбителями и автоэлектрикам для проверки реле регулятора напряжения генератора.

Регулируемый блок питания используется во всех областях электроники, а если его улучшить защитой от КЗ или стабилизатором тока на двух транзисторах, то вы получите почти полноценный лабораторный блок питания.

Выпрямитель 12в своими руками - Морской флот

Всем радиолюбителям привет, в этой статье хочу представить вам блок питания с регулировкой напряжения от 0 до 12 вольт. На нем очень легко выставить нужное напряжение, даже в милливольтах. Схема не содержит никаких покупных деталей – всё это можно вытащить из старой техники, как импортной, так и советской.


Принципиальная схема БП (уменьшенная)

Корпус изготовлен из дерева, в середине прикручен трансформатор на 12 вольт, конденсатор на 1000 мкФ х 25 вольт и плата, которая регулирует напряжение.

Конденсатор С2 нужно брать с большой емкостью, например чтобы подключать к блоку питания усилитель и чтобы напряжение не проваливалось на низких частотах.

Транзистор VT2 лучше установить на небольшой радиатор. Потому что при длительной работе он может нагреться и сгореть, у меня уже 2 штуки сгорело, пока не поставил приличный по размерам радиатор.

Резистор R1 можно ставить постоянный он большой роли не играет. Сверху на корпусе есть переменный резистор, которым регулируется напряжение, и красный светодиод, который показывает есть ли напряжение на выходе БП.

На выходе устройства, чтобы постоянно не прикручивать проводки к чему-нибудь, я припаял крокодильчики – с ними очень удобно. Схема не требует никаких настроек и работает надёжно и стабильно, ее действительно может сделать любой радиолюбитель. Спасибо за внимание, всем удачи! Автор: Игорь.

Обсудить статью САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА 12В

Во многих электронных приборах, работающих при переменном токе в 220 вольт устанавливаются диодные мосты. Схема диодного моста на 12 вольт позволяет эффективно выполнять функцию по выпрямлению переменного тока. Это связано с тем, что для работы большинства приборов используется постоянный ток.

Как работает диодный мост

Переменный ток, имеющий определенную меняющуюся частоту, подается на входные контакты моста. На выходах с положительным и отрицательным значением образуется однополярный ток, обладающий повышенной пульсацией, значительно превышающей частоту тока, подаваемого на вход.

Появляющиеся пульсации нужно обязательно убрать, иначе электронная схема не сможет нормально работать. Поэтому, в схеме присутствуют специальные фильтры, представляющие собой электролитические конденсаторы с большой емкостью.

Сама сборка моста состоит из четырех диодов с одинаковыми параметрами. Они соединены в общую схему и размещаются в общем корпусе.

Диодный мост имеет четыре вывода. К двум из них подключается переменное напряжение, а два остальных являются положительным и отрицательным выводом пульсирующего выпрямленного напряжения.

Выпрямительный мост в виде диодной сборки обладает существенными технологическими преимуществами. Таким образом, на печатную плату устанавливается сразу одна монолитная деталь. Во время эксплуатации, для всех диодов обеспечивается одинаковый тепловой режим. Стоимость общей сборки ниже четырех диодов в отдельности. Однако, данная деталь имеет серьезный недостаток. При выходе из строя хотя-бы одного диода, вся сборка подлежит замене. При желании, любая общая схема может быть заменена четырьмя отдельными деталями.

Применение диодных мостов

В любых приборах и электронике, для питания которых используется переменный электрический ток, присутствует схема диодного моста на 12 вольт. Ее используют не только в трансформаторных, но и в импульсных выпрямителях. Наиболее характерным импульсным блоком является блок питания компьютера.

Кроме того диодные мосты применяются в люминесцентных компактных лампах или в энергосберегающих лампах. Они дают очень хороший эффект при использовании их в пускорегулирующих электронных аппаратах. Широко применяются и во всех моделях современных сварочных аппаратов.

Как сделать диодный мост

Тема: как можно спаять источник питания на 12 вольт своими руками (схема).

Если вам нужен источник постоянного питания с напряжением 12 вольт, а его нет под рукой, то его можно и купить. Если брать дешёвый блок питания, то его качество будет оставлять желать лучшего. Обычно такие недорогие БП хороши только с виду. Когда их открываешь, то оказывается, что его характеристики (указанные на корпусе) по току завышены. В реальности он не способен обеспечить в полной мере ту мощность, что заявлена производителем (как правило). Можно купить и более дорогостоящий блок питания на 12 вольт, но собрать своими руками по частям выйдет гораздо дешевле, а по качеству ничуть не хуже.

Итак, как сделать хороший и простой блок питания на 12 вольт своими руками, что для этого нам понадобится? Нужен понижающий силовой трансформатор, выпрямительный диодный мост и фильтрующий конденсатор электролит. Трансформатор будет понижать сетевое напряжение (220 В) до нужного, а именно до 10 вольт. Почему до 10, а не 12. Потому, что есть такой эффект — переменное напряжение после диодного моста (имеющего конденсатор достаточной емкости) станет процентов примерно на 18 больше, чем без конденсатора. Это стоит учитывать при сборке любого блока питания.

Трансформатор нужен той мощности, которая вам нужна. То есть, изначально вы должны знать, какой именно максимальный ток должен выдавать данный блок питания. Зная ток и выходное напряжение можно найти электрическую мощность. Нужно просто ток (к примеру 3 ампера) перемножить на напряжение выхода (в нашем случае это 12 вольт). Стоит ещё добавить небольшой запас по мощности процентов 25. В итоге получим, что нужен трансформатор мощностью около 50 Вт.

С размерами (мощностью) трансформатора определились. Исходя из этого вторичная обмотка транса должна иметь нужное сечение, чтобы обеспечить нужную силу тока. Для 3 ампер (максимальное значение) на выходе нашего самодельного блока питания сечение вторичной обмотки трансформатора должно быть около 1,3 мм. Если на магнитопроводе достаточно места, то можно намотать провод большего диаметра (это только увеличит максимальную силу тока источника питания).

Итак, наш трансформатор на выходе вторичной обмотки будет выдавать переменное напряжение величиной 10 вольт. Это напряжение имеет форму синусоиды, которая меняет свои полюса с частотой 50 герц. Нам же нужен постоянный ток, который не имел этого периодического изменения полюсов. Для этого используется выпрямительный диодный мост. Его задача сводится к тому, что он все полупериоды делает однополюсными, хотя и скачкообразными (плавно возрастающими и убывающими). Диодный мост можно купить готовым, хотя его можно спаять и самому из 4х одинаковых диодов, которые должны быть также рассчитаны на нужный выходной ток. Для нашего самодельного блока питания с 3 амперами нужно взять диоды, рассчитанные на ток в 6 А (берём с учётом запаса).

Поскольку после диодов напряжение имеет скачкообразный вид, его нужно отфильтровать. Это делается обычным электролитическим конденсатором, соответствующей емкости. Значит достаем еще и конденсатор, рассчитанный на напряжение 25 вольт, с емкостью 2200 мкф (чем больше, тем лучше фильтрация, но при этом и размеры конденсатора будут увеличиваться). Вот и всё, теперь эти элементы нужно просто спаять между собой (трансформатор, выпрямительный диодный мост и конденсатор электролит).

Как сделать блок питания 12В своими руками

Блок питания постоянного напряжения 12 вольт состоит из трех основных частей:

  • Понижающий трансформатор с обычного входного переменного напряжения 220 В. На его выходе будет такое же синусоидальное напряжение, только пониженное до примерно 16 вольт по холостому ходу – без нагрузки.
  • Выпрямитель в виде диодного моста. Он «срезает» нижние полусинусоиды и кладет их вверх, то есть получается напряжение, меняющееся от 0 до тех же 16 вольт, но в положительной области.
  • Электролитический конденсатор большой емкости, который сглаживает полусинусоиды напряжения, делая их приближающимися к прямой линии на уровне в 16 вольт. Это сглаживание тем лучше, чем больше емкость конденсатора.

Самое простое, что нужно для получения постоянного напряжения, способного питать приборы, рассчитанные на 12 вольт – лампочки, светодиодные ленты и другое низковольтное оборудование.

Понижающий трансформатор можно взять из старого блока питания компьютера или просто купить в магазине, чтобы не заморачиваться с обмотками и перемотками. Однако чтобы выйти в конечном счете на искомые 12 вольт напряжения при работающей нагрузке, нужно взять трансформатор, понижающий вольт до 16.

Для моста можно взять четыре выпрямительных диода 1N4001, рассчитанных на нужный нам диапазон напряжений или аналогичные.

Конденсатор должен быть емкостью не менее 480 мкФ. Для хорошего качества выходного напряжения можно и больше, 1 000 мкФ или выше, но для питания осветительных приборов это совсем не обязательно. Диапазон рабочих напряжений конденсатора нужен, скажем, вольт до 25.

Компоновка прибора

Если мы хотим сделать приличный прибор, который не стыдно будет потом приделать в качестве постоянного блока питания, допустим, для цепочки светодиодов, нужно начать с трансформатора, платы для монтажа электронных компонентов и коробки, где все это будет закреплено и подключено. При выборе коробки важно учесть, что электрические схемы при работе разогреваются. Поэтому коробку хорошо найти подходящую по размерам и с отверстиями для вентиляции. Можно купить в магазине или взять корпус от блока питания компьютера. Последний вариант может оказаться громоздким, но в нем как упрощение можно оставить уже имеющийся трансформатор, даже вместе с вентилятором охлаждения.

Корпус блока питанияКорпус блока питания

На трансформаторе нас интересует низковольтная обмотка. Если она дает понижение напряжения с 220 В до 16 В – это идеальный случай. Если нет, придется ее перемотать. После перемотки и проверки напряжения на выходе трансформатора его можно закрепить на монтажной плате. И сразу продумать, как монтажная плата будет крепиться внутри коробки. У нее для этого имеются посадочные отверстия.

Низковольтная обмоткаМонтажная плата

Дальнейшие действия по монтажу будут проходить на этой монтажной плате, значит, она должна быть достаточной по площади, длине и допускать возможную установку радиаторов на диоды, транзисторы или микросхему, которые должны еще поместиться в выбранную коробку.

Диодный мост

Диодный мост собираем на монтажной плате, должен получиться такой ромбик из четырех диодов. Причем левая и правая пары состоят одинаково из диодов, подключенных последовательно, а обе пары параллельны друг другу. Один конец каждого диода маркирован полоской – это обозначен плюс. Сначала паяем диоды в парах друг к другу. Последовательно – это значит плюс первого соединен с минусом второго. Свободные концы пары тоже получатся – плюс и минус. Параллельно соединить пары – значит спаять оба плюса пар и оба минуса. Вот теперь имеем выходные контакты моста – плюс и минус. Или их можно назвать полюсами – верхним и нижним.

Схема диодного моста

Остальные два полюса – левый и правый – используются как входные контакты, на них подается переменное напряжение с вторичной обмотки понижающего трансформатора. А на выходы моста диоды подадут пульсирующее знакопостоянное напряжение.

Если теперь подключить параллельно с выходом моста конденсатор, соблюдая полярность – к плюсу моста – плюс конденсатора, он напряжение начнет сглаживать, причем настолько хорошо, насколько велика у него емкость. 1 000 мкФ будет достаточно, и даже ставят 470 мкФ.

Внимание! Электролитический конденсатор – прибор небезопасный. При неверном подключении, при подаче на него напряжения вне рабочего диапазона или при большом перегреве он может взорваться. При этом разлетается по округе все его внутреннее содержимое – лохмотья корпуса, металлической фольги и брызги электролита. Что весьма опасно.

Ну вот и получился у нас самый простой (если не сказать, примитивный) блок питания для приборов напряжением 12 V DC, то есть постоянного тока.

Проблемы простого блока питания с нагрузкой

Сопротивление, нарисованное на схеме – это эквивалент нагрузки. Нагрузка должна быть такова, чтобы ток, ее питающий, при подаваемом напряжении в 12 В не превысил 1 А. Можно рассчитать мощность нагрузки и сопротивление по формулам.

Откуда сопротивление R = 12 Ом, а мощность P = 12 ватт. Это значит, что если мощность будет больше 12 ватт, а сопротивление меньше 12 Ом, то наша схема начнет работать с перегрузкой, будет сильно греться и быстро сгорит. Решить проблему можно несколькими способами:

  1. Стабилизировать выходное напряжение так, чтобы при изменяющемся сопротивлении нагрузки ток не превышал максимально допустимого значения или при внезапных скачках тока в сети нагрузки – например, в момент включения некоторых приборов – пиковые значения тока срезались до номинала. Такие явления бывают, когда блок питания запитывает радиоэлектронные устройства – радиоприемники, и пр.
  2. Использовать специальные схемы защиты, которые бы отключали блок питания при превышении тока на нагрузке.
  3. Использовать более мощные блоки питания или блоки питания с большим запасом мощности.

Блок питания со стабилизатором на микросхеме

На рисунке ниже представлено развитие предыдущей простой схемы включением на выходе микросхемы 12-вольтового стабилизатора LM7812.

Блок питания со стабилизатором на микросхеме

Это уже лучше, но максимальный ток в нагрузке такого блока стабилизированного питания по-прежнему не должен превышать 1 А.

Блок питания повышенной мощности

Более мощным блок питания можно сделать, добавив в схему несколько мощных каскадов на транзисторах Дарлингтона типа TIP2955. Один каскад даст прибавку нагрузочного тока в 5 А, шесть составных транзисторов, подключенных параллельно, обеспечат нагрузочный ток в 30 А.

Транзисторы Дарлингтона типа TIP2955

Схема, обладающая такой выходной мощностью, требует соответствующего охлаждения. Транзисторы должны быть обеспечены радиаторами. Возможно, понадобится и дополнительный вентилятор охлаждения. Кроме того, можно защититься еще плавкими предохранителями (на схеме не показано).

На рисунке показано подключение одного составного транзистора Дарлингтона, дающего возможность увеличения выходного тока до 5 ампер. Можно увеличивать и дальше, подключая новые каскады параллельно с указанным.

Подключение одного составного транзистора Дарлингтона

Внимание! Одним из главных бедствий в электрических цепях является внезапное короткое замыкание в нагрузке. При этом, как правило, возникает ток гигантской силы, который сжигает все на своем пути. В этом случае сложно придумать такой мощный блок питания, который способен это выдержать. Тогда применяют схемы защиты, начиная от плавких предохранителей и кончая сложными схемами с автоматическим отключением на интегральных микросхемах.

Мощный выпрямитель на 12 вольт

Тема: как можно спаять источник питания на 12 вольт своими руками (схема).

Если вам нужен источник постоянного питания с напряжением 12 вольт, а его нет под рукой, то его можно и купить. Если брать дешёвый блок питания, то его качество будет оставлять желать лучшего. Обычно такие недорогие БП хороши только с виду. Когда их открываешь, то оказывается, что его характеристики (указанные на корпусе) по току завышены. В реальности он не способен обеспечить в полной мере ту мощность, что заявлена производителем (как правило). Можно купить и более дорогостоящий блок питания на 12 вольт, но собрать своими руками по частям выйдет гораздо дешевле, а по качеству ничуть не хуже.

Итак, как сделать хороший и простой блок питания на 12 вольт своими руками, что для этого нам понадобится? Нужен понижающий силовой трансформатор, выпрямительный диодный мост и фильтрующий конденсатор электролит. Трансформатор будет понижать сетевое напряжение (220 В) до нужного, а именно до 10 вольт. Почему до 10, а не 12. Потому, что есть такой эффект — переменное напряжение после диодного моста (имеющего конденсатор достаточной емкости) станет процентов примерно на 18 больше, чем без конденсатора. Это стоит учитывать при сборке любого блока питания.

Трансформатор нужен той мощности, которая вам нужна. То есть, изначально вы должны знать, какой именно максимальный ток должен выдавать данный блок питания. Зная ток и выходное напряжение можно найти электрическую мощность. Нужно просто ток (к примеру 3 ампера) перемножить на напряжение выхода (в нашем случае это 12 вольт). Стоит ещё добавить небольшой запас по мощности процентов 25. В итоге получим, что нужен трансформатор мощностью около 50 Вт.

С размерами (мощностью) трансформатора определились. Исходя из этого вторичная обмотка транса должна иметь нужное сечение, чтобы обеспечить нужную силу тока. Для 3 ампер (максимальное значение) на выходе нашего самодельного блока питания сечение вторичной обмотки трансформатора должно быть около 1,3 мм. Если на магнитопроводе достаточно места, то можно намотать провод большего диаметра (это только увеличит максимальную силу тока источника питания).

Итак, наш трансформатор на выходе вторичной обмотки будет выдавать переменное напряжение величиной 10 вольт. Это напряжение имеет форму синусоиды, которая меняет свои полюса с частотой 50 герц. Нам же нужен постоянный ток, который не имел этого периодического изменения полюсов. Для этого используется выпрямительный диодный мост. Его задача сводится к тому, что он все полупериоды делает однополюсными, хотя и скачкообразными (плавно возрастающими и убывающими). Диодный мост можно купить готовым, хотя его можно спаять и самому из 4х одинаковых диодов, которые должны быть также рассчитаны на нужный выходной ток. Для нашего самодельного блока питания с 3 амперами нужно взять диоды, рассчитанные на ток в 6 А (берём с учётом запаса).

Поскольку после диодов напряжение имеет скачкообразный вид, его нужно отфильтровать. Это делается обычным электролитическим конденсатором, соответствующей емкости. Значит достаем еще и конденсатор, рассчитанный на напряжение 25 вольт, с емкостью 2200 мкф (чем больше, тем лучше фильтрация, но при этом и размеры конденсатора будут увеличиваться). Вот и всё, теперь эти элементы нужно просто спаять между собой (трансформатор, выпрямительный диодный мост и конденсатор электролит).

Выпрямитель – это устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное. Это одна из самых часто встречающихся деталей в электроприборах, начиная от фена для волос, заканчивая всеми типами блоков питания с выходным напряжением постоянного тока. Есть разные схемы выпрямителей и каждая из них в определённой мере справляется со своей задачей. В этой статье мы расскажем о том, как сделать однофазный выпрямитель, и зачем он нужен.

Определение

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Слово «постоянный» не совсем корректно, дело в том, что на выходе выпрямителя, в цепи синусоидального переменного напряжения, в любом случае окажется нестабилизированное пульсирующие напряжение. Простыми словами: постоянное по знаку, но изменяющееся по величине.

Различают два типа выпрямителей:

Однополупериодный. Он выпрямляет только одну полуволну входного напряжения. Характерны сильные пульсации и пониженное относительно входного напряжение.

Двухполупериодный. Соответственно, выпрямляется две полуволны. Пульсации ниже, напряжение выше чем на входе выпрямителя – это две основных характеристики.

Что значит стабилизированное и нестабилизированное напряжение?

Стабилизированным называется напряжение, которое не изменяется по величине независимо ни от нагрузки, ни от скачков входного напряжения. Для трансформаторных источников питания это особенно важно, потому что выходное напряжение зависит от входного и отличается от него на Ктрансформации раз.

Нестабилизированное напряжение – изменяется в зависимости от скачков в питающей сети и характеристик нагрузки. С таким блоком питания из-за просадок возможно неправильное функционирование подключенных приборов или их полная неработоспособность и выход из строя.

Выходное напряжение

Основные величины переменного напряжения – амплитудное и действующее значение. Когда говорят «в сети 220В переменки» имеют в виду действующее напряжение.

Если говорят об амплитудной величине, то имеют в виду, сколько вольт от нуля до верхней точки полуволны синусоиды.

Опустив теорию и ряд формул можно сказать, что действующее напряжение в 1.41 раз меньше амплитудного. Или:

Амплитудное напряжение в сети 220В равняется:

Схемы

Однополупериодный выпрямитель состоит из одного диода. Он просто не пропускает обратную полуволну. На выходе получается напряжение с сильными пульсациями от нуля до амплитудного значения входного напряжения.

Если говорить совсем простым языком, то в этой схеме к нагрузке поступает половина от входного напряжения. Но это не совсем корректно.

Двухполупериодные схемы пропускают к нагрузке обе полуволны от входного. Выше в статье упоминалось об амплитудном значении напряжения, так вот напряжение на выходе выпрямителя то же ниже по величине, чем действующее переменное на входе.

Но, если сгладить пульсации с помощью конденсатора, то, чем меньшими будут пульсации, тем ближе напряжение будет к амплитудному.

О сглаживания пульсаций мы поговорим позже. А сейчас рассмотрим схемы диодных мостов.

1. Выпрямитель по схеме Гретца или диодный мост;

2. Выпрямитель со средней точкой.

Первая схема более распространена. Состоит из диодного моста – четыре диода соединены между собой «квадратом», а в его плечи подключена нагрузка. Выпрямитель типа «мост» собирается по схеме приведенной ниже:

Её можно подключить напрямую к сети 220В, так сделано в современных импульсных блоках питания, или на вторичные обмотки сетевого (50 Гц) трансформатора. Диодные мосты по этой схеме можно собирать из дискретных (отдельных) диодов или использовать готовую сборку диодного моста в едином корпусе.

Вторая схема – выпрямитель со средней точкой не может быть подключена напрямую к сети. Её смысл заключается в использовании трансформатора с отводом от середины.

По своей сути – это два однополупериодных выпрямителя, подключенные к концам вторичной обмотки, нагрузка одним контактом подключается к точке соединения диодов, а вторым – к отводу от середины обмоток.

Её преимуществом перед первой схемой является меньшее количество полупроводниковых диодов. А недостатком – использование трансформатора со средней точкой или, как еще называют, отводом от середины. Они менее распространены чем обычные трансформаторы со вторичной обмоткой без отводов.

Сглаживание пульсаций

Питание пульсирующим напряжением неприемлемо для ряда потребителей, например, источники света и аудиоаппаратура. Тем более, что допустимые пульсации света регламентируются в государственных и отраслевых нормативных документах.

Для сглаживания пульсаций используют фильтры – параллельно установленный конденсатор, LC-фильтр, разнообразные П- и Г-фильтры…

Но самый распространенный и простой вариант – это конденсатор, установленный параллельно нагрузке. Его недостатком является то, что для снижения пульсаций на очень мощной нагрузке придется устанавливать конденсаторы очень большой емкости – десятки тысяч микрофарад.

Его принцип работы заключается в том, что конденсатор заряжается, его напряжение достигает амплитуды, питающее напряжение после точки максимальной амплитуды начинает снижаться, с этого момента нагрузка питается от конденсатора. Конденсатор разряжается в зависимости от сопротивления нагрузки (или её эквивалентного сопротивления, если она не резистивная). Чем больше емкость конденсатора – тем меньшие будут пульсации, если сравнивать с конденсатором с меньшей емкостью, подключенного к этой же нагрузке.

Простым словами: чем медленнее разряжается конденсатор – тем меньше пульсации.

Скорости разряда конденсатора зависит от потребляемого нагрузкой тока. Её можно определить по формуле постоянной времени:

где R – сопротивление нагрузки, а C – емкость сглаживающего конденсатора.

Таким образом, с полностью заряженного состояния до полностью разряженного конденсатор разрядится за 3-5 t. Заряжается с той же скоростью, если заряд происходит через резистор, поэтому в нашем случае это неважно.

Отсюда следует – чтобы добиться приемлемого уровня пульсаций (он определяется требованиями нагрузки к источнику питания) нужна емкость, которая разрядится за время в разы превышающее t. Так как сопротивления большинства нагрузок сравнительно малы, нужна большая емкость, поэтому в целях сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя применяют электролитические конденсаторы, их еще называют полярными или поляризованными.

Обратите внимание, что путать полярность электролитического конденсатора крайне не рекомендуется, потому что это чревато его выходом из строя и даже взрывом. Современные конденсаторы защищены от взрыва – у них на верхней крышке есть выштамповка в виде креста, по которой корпус просто треснут. Но из конденсатора выйдет струя дыма, будет плохо, если она попадет вам в глаза.

Расчет емкости ведется исходя из того какой коэффициент пульсаций нужно обеспечить. Если выражаться простым языком, то коэффициентом пульсаций показывает, на какой процент проседает напряжение (пульсирует).

Чтобы посчитать емкость сглаживающего конденсатора можно использовать приближенную формулу:

Где Iн – ток нагрузки, Uн – напряжение нагрузки, Kн – коэффициент пульсаций.

Для большинства типов аппаратуры коэффициент пульсаций берется 0.01-0.001. Дополнительно желательно установить керамический конденсатор как можно большей емкости, для фильтрации от высокочастотных помех.

Как сделать блок питания своими руками?

Простейший блок питания постоянного тока состоит из трёх элементов:

Если нужно получить высокое напряжение, и вы пренебрегаете гальванической развязкой то можно исключить трансформатор из списка, тогда вы получите постоянное напряжение вплоть до 300-310В. Такая схема стоит на входе импульсных блоков питания, например, такого как у вас на компьютере. О них мы недавно писали большую статью – Как устроен компьютерный блок питания.

Это нестабилизированный блок питания постоянного тока со сглаживающим конденсатором. Напряжение на его выходе больше чем переменное напряжение вторичной обмотке. Это значит, что если у вас трансформатор 220/12 (первичная на 220В, а вторичная на 12В), то на выходе вы получите 15-17В постоянки. Эта величина зависит от емкости сглаживающего конденсатора. Эту схему можно использовать для питания любой нагрузки, если для нее неважно, то, что напряжение может «плавать» при изменениях напряжения питающей сети.

У конденсатора две основных характеристики – емкость и напряжение. Как подбирать емкость мы разобрались, а с подбором напряжения – нет. Напряжение конденсатора должно превышать амплитудное напряжение на выходе выпрямителя хотя бы в половину. Если фактическое напряжение на обкладках конденсатора превысит номинальное – велика вероятность его выхода из строя.

Старые советские конденсаторы делались с хорошим запасом по напряжению, но сейчас все используют дешевые электролиты из Китая, где в лучшем случае есть малый запас, а в худшем – и указанного номинального напряжения не выдержит. Поэтому не экономьте на надежности.

Стабилизированный блок питания отличается от предыдущего всего лишь наличием стабилизатора напряжения (или тока). Простейший вариант – использовать L78xx или другие линейные стабилизаторы, типа отечественного КРЕН.

Так вы можете получить любое напряжение, единственное условие при использовании подобных стабилизаторов, это то, напряжение до стабилизатора должно превышать стабилизированную (выходную) величину хотя бы на 1.5В. Рассмотрим, что написано в даташите 12В стабилизатора L7812:

Входное напряжение не должно превышать 35В, для стабилизаторов от 5 до 12В, и 40В для стабилизаторов на 20-24В.

Входное напряжение должно превышать выходное на 2-2.5В.

Т.е. для стабилизированного БП на 12В со стабилизатором серии L7812 нужно, чтобы выпрямленное напряжение лежало в пределах 14.5-35В, чтобы избежать просадок, будет идеальным решением применять трансформатора с вторичной обмоткой на 12В.

Но выходной ток достаточно скромный – всего 1.5А, его можно усилить с помощью проходного транзистора. Если у вас есть PNP-транзисторы, можно использовать эту схему:

На ней изображено только подключение линейного стабилизатора «левая» часть схемы с трансформатором и выпрямителем опущена.

Если у вас есть NPN-транзисторы типа КТ803/КТ805/КТ808, то подойдет эта:

Стоит отметить, что во второй схеме выходное напряжение будет меньше напряжения стабилизации на 0.6В – это падение на переходе эмиттер база, подробнее об этом мы писали в статье о биполярных транзисторах. Для компенсации этого падения в цепь был введен диод D1.

Можно и в параллель установить два линейных стабилизатора, но не нужно! Из-за возможных отклонений при изготовлении нагрузка будет распределяться неравномерно и один из них может из-за этого сгореть.

Установите и транзистор, и линейный стабилизатор на радиатор, желательно на разные радиаторы. Они сильно греются.

Регулируемые блоки питания

Простейший регулируемый блок питания можно сделать с регулируемым линейным стабилизатором LM317, её ток тоже до 1.5 А, вы можете усилить схему проходным транзистором, как было описано выше.

Вот более наглядная схема для сборки регулируемого блока питания.

Чтобы получить больший ток можно и использовать более мощный регулируемый стабилизатор LM350.

В последних двух схемах есть индикация включения, которая показывает наличие напряжения на выходе диодного моста, выключатель 220В, предохранитель первичной обмотки.

Вот пример регулируемого зарядного устройства для аккумулятора с тиристорным регулятором в первичной обмотке, по сути такой же регулируемый блок питания.

Кстати похожей схемой регулируют и сварочный ток:

Заключение

Выпрямитель используется в источниках питания для получения постоянного тока из переменного. Без его участия не получится запитать нагрузку постоянного тока, например светодиодную ленту или радиоприемник.

Также используются в разнообразных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, есть ряд схем с использованием трансформатора с группой отводов от первичной обмотки, которые переключаются галетным переключателем, а во вторичной обмотке установлен только диодный мост. Переключатель устанавливают со стороны высокого напряжения, так как, там в разы ниже ток и его контакты не будут пригорать от этого.

По схемам из статьи вы можете собрать простейший блок питания как для постоянной работы с каким-то устройством, так и для тестирования своих электронных самоделок.

Схемы не отличаются высоким КПД, но выдают стабилизированное напряжение без особых пульсаций, следует проверить емкости конденсаторов и рассчитать под конкретную нагрузку. Они отлично подойдут для работы маломощных аудиоусилителей, и не создадут дополнительного фона. Регулируемый блок питания станет полезным автолюбителями и автоэлектрикам для проверки реле регулятора напряжения генератора.

Регулируемый блок питания используется во всех областях электроники, а если его улучшить защитой от КЗ или стабилизатором тока на двух транзисторах, то вы получите почти полноценный лабораторный блок питания.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Попал ко мне в руки блок питания с пассивным охлаждением и на привычные многим пользователям 12 Вольт, потому надеюсь, что обзор будет полезен пользователям принтеров и граверов.

Почему мне нравится ковырять блоки питания особо расписывать смысла нет, а вот почему именно 12 Вольт, напишу.

Так уж сложилось, но блоки питания с выходным напряжением в 12 Вольт являются одними из самых популярных наряду с 5 Вольт и 19 Вольт.

5 Вольт используется для питания небольших устройств, но больше популярности добавило то, что такое же напряжение дает порт USB, потому и начали ‘плодиться’ такие БП.

19 Вольт используются в ноутбуках, а также такие БП используются энтузиастами радиолюбителями для разного рода паяльных станций и усилителей, в основном из-за приемлемой мощности и компактности.

Ну а 12 Вольт просто для начала является безопасным напряжением и при этом позволяет передавать довольно большую мощность. Конечно на мой взгляд зачастую его можно (а иногда и нужно) на 24 Вольта, но это напряжение больше используется в промышленных устройствах.

В быту же от 12 Вольт можно питать получившие распространение светодиодные ленты для декоративной подсветки и освещения, от 12 Вольт питаются также системы видеонаблюдения, иногда небольшие компьютеры, а также разные граверы, 3D принтеры и т.п.

Вообще у меня в планах сделать несколько обзоров подобных БП, но с разной мощностью и сегодня ко мне на стол попал блок питания на 240 Ватт с пассивной системой охлаждения.

На данный момент распространенные безвентиляторные БП имеют мощность до 240-300 Ватт, причем вторые встречаются куда реже и я бы скорее сказал, что 240 Ватт это уже почти максимум.

На этом я закончу краткое вступление и перейду к предмету обзора. Блок питания был куплен здесь, вышел в итоге около 17 долларов.

БП в привычном металлическом корпусе, думаю многие видели подобные решения в продаже.

Упакован был в обычную белую коробку, на фото она не попала, да и не особо там есть на что смотреть.

Справа от клеммника приютился подстроечный резистор и светодиод индикации включения блока питания.

Заявленные параметры – 12 Вольт 20 Ампер, реальный производитель неизвестен, маркировка стандартна для многих недорогих БП – S-240-12

Сбоку находится переключатель входного напряжения 110/200 Вольт, лучше перед первым включением проверить что он находится в правильном положении.

Дата выпуска конец 2016 года, так что БП можно сказать, свежий.

Для начала измеряем что на выходе у БП настроено.

Выставлено 12.3 Вольта, диапазон регулировки 10-14.5 Вольта. после проверки выставил что-то близкое к 12 Вольт.

А внутри блок питания ничем не отличается от других, подобных недорогих блоков.

Мне он сходу напомнил блок питания на 48 Вольт 240 Ватт я бы даже сказал что они один в один.

Даже наверное не так, фактически это тот же БП, просто на другое напряжение, потому я в самом начале и написал, что реальный производитель неизвестен.

Классический осмотр начинки.

1. Входной фильтр, присутствует, хотя и не в полном объеме, отсутствует конденсатор после дросселя и варистор. К сожалению это черта подавляющего большинства китайских БП.

2. Помехоподавляющие конденсаторы в опасной цепи – Y1, в менее опасной, обычный высоковольтный, можно сказать что нормально.

3. Входной диодный мост установлен с запасом, 8 Ампер 1000 Вольт, но радиатор отсутствует. В предыдущем варианте диодный мост был на 20 Ампер.

Также рядом видны два термистора, включенные параллельно.

4. Входные конденсаторы Rubicong закос под Rubicon, если бы еще параметры соответствовали заявленным, но об этом позже.

5. Пара высоковольтных транзисторов прижатых к алюминиевому корпусу, который работает как радиатор.

6. Силовой трансформатор явно промаркирован как 240 Ватт 12 Вольт. На вид довольно неплох, видны следы пропитки лаком.

Китайские производители продолжают штамповать свои блоки питания на классической элементной базе. Я не скажу что это плохо, но более именитые производители уже гораздо реже делают БП на базе TL494.

По своему это имеет свои плюсы, ремонт такого БП довольно прост, комплектующие есть везде, да и документации по ним очень много.

1. Выходной дроссель при вполне нормальных габаритах намотан всего в два провода, причем сечение провода сопоставимо с тем, что использовалось в БП 48 Вольт.

2. Выходные конденсаторы имеют заявленную емкость в 2200мкФ, производитель также неизвестен, впрочем я и не ожидал здесь увидеть конденсаторы от Nichicon или хотя бы Samwha.

3,4. А вот момент с прижимом силовых элементов я проверил отдельно, так как в прошлый раз у меня были большие нарекания по поводу крепежа диодной сборки. В данном случае все в принципе нормально. Можно немного попридираться к прижиму транзисторов (слева), но практика показала, что все в порядке.

Высоковольтные транзисторы применены с запасом, можно не беспокоиться. К тому же корпус TO247, в котором они выполнены, улучшает отвод тепла на радиатор.

Выходная диодная сборка MBR30200 представляет собой два высоковольтных диода Шоттки. Я немного скептически отношусь к применению высоковольтных диодов Шоттки, так как у них уже нет преимущества перед обычными в плане падения напряжения, но остается преимущество в большей скорости переключения, т.е. динамические потери меньше.

Но один неприятный момент я все таки нашел. Один из силовых контактов не очень хорошо пропаян. Можно конечно сказать, что там по три контакта на полюс, но ведь может так попасть, что он как раз окажется нагруженным. Собственно потому я всегда советую при покупке блоков питания проверять как они собраны. Хотя нет, корректнее сказать – при покупке недорогих блоков питания всегда проверять качество сборки.

На плате присутствует не совсем понятная мне маркировка, очень похоже, что плата рассчитана под БП мощностью до 365 Ватт, но это уже скорее с активным охлаждением (на плате есть место под разъем вентилятора, но сам разъем и необходимые компоненты отсутствуют).

Попутно измерил емкость конденсаторов.

Входные имеют суммарную емкость 166мкФ (два по 330 соединенные последовательно), хотя указано 470мкФ (соответственно суммарная 235), маловато для мощности в 240 Ватт.

Выходные в сумме дают около 6600, соответственно как указано 2200х3. Здесь вопросов нет, для блоков питания с подобными характеристиками это нормально, даже для фирменных. Правда в фирменных блоках питания стоит более качественные конденсаторы.

Вот теперь можно проводить тесты.

В качестве тестового стенда использовались

1. Режим холостого хода.

2. Нагрузка 5 Ампер, пульсации около 50мВ

1. Нагрузка 10 Ампер, напряжение лишь немного просело, пульсации остались на прежнем уровне

2. Нагрузка 15 Ампер, практически без изменений

1. 20 Ампер, напряжение просело всего на 70мВ, уровень пульсация практически не отличается от предыдущих тестов и составляет 60мВ

2. В качестве дополнительного теста на нагрев я решил поднять выходное напряжение до 12.55 Вольта и погонять БП еще минут 15. Выходная мощность БП при этом была около 250 Ватт.

Как видно по фото, это практически никак не сказалось на результате.

В прошлом обзоре я был так удивлен качеством работы блока питания, что даже проводил тесты с полуторакратной перегрузкой. С БП мощностью 240 Ватт я снял 360 и только тогда начал откровенно волноваться по поводу перегрева.

Но в данном случае все немного печальнее. Для начала фото с тепловизора, снятое в самом конце теста при мощности 250 Ватт.

Самый горячий элемент – выходной дроссель, впрочем такая же картина была и при тесте БП 48 Вольт. Но как я тогда писал, на самом деле материал из которого изготовлен этот дроссель, не боится таких температур, ограничением является стойкость изоляции провода, которым он намотан.

Для компании сфотографировал нагрузочные резисторы, на которых рассеивалось всего около 50 Ватт. Электронная нагрузка при этом брала на себя около 200 Ватт, у нее температура радиаторов была 61 градус.

Как и раньше, я свел все данные в одну табличку.

Тестирование проходило при комнатной температуре, БП лежал горизонтально на столе, что несколько ухудшало тепловой режим, в вертикальном положении он охлаждался бы лучше.

Каждый этап длился 20 минут, затем шел замер температуры и повышение тока на одну ступень.

Последний этап был проведен как дополнительный и занял 15 минут, итого в сумме 20+20+20+20+15= 1ч 35мин.

Результаты заметно выше чем у БП на 48 Вольт, но я бы сказал что вполне терпимые. Самый нежный элемент – силовой трансформатор, не перегревается.

Как-то в комментариях затронули тему низкого КПД таких блоков питания и мне реально стало интересно, какой же КПД у них в реальности.

Конечно я не претендую на высокую точность , так как в процессе участвует много измерительных приборов и каждый имеет свою погрешность, но я постарался измерить максимально корректно.

И так. Я измерил потребляемую мощность БП без нагрузки, с нагрузкой 33, 66 и 100%, при этом у меня вышло:

Вход – Выход – КПД.

Говорили, что КПД подобных БП около 60-70%, честно, мне не верилось. Но до этого я судил по количеству выделяемого тепла, потому как не заметить ‘лишние’ 100 Ватт тепла тяжело, вот и решил провести этот тест, думаю что не зря.

Конечно в комментариях могут начать писать – а как же MeanWell, почему не MeanWell? Да, я очень хорошо отношусь к блокам питания этой фирмы, и очень часто их использую, потому решил ради интереса сравнить обозреваемый БП и БП фирмы MeanWell. Но стоит отметить, что сравнивал я с БП серии RS, а точнее – RS-150-12, т.е. 12 Вольт 150 Ватт. На данный момент стоимость этого БП составляет около 36 долларов – [leech=http://www.kosmodrom.com.ua/el.php?name=RS-150-12]ссылка[/leech].

Блоки питания этой серии отличные, надежность действительно на высоком уровне, БП который вы видите, отработал в составе системы видеонаблюдения около 3 лет при нагрузке близкой к 90% и был заменен планово на новый.

Производитель же заявляет что –

Долговечные 105°C электролитические конденсаторы

Комплекс защит от короткого замыкания, перегрузки, перенапряжения

Электромагнитная совместимость: EN50082-2/EN61000-6-2 для тяжелой промышленности

Высокая рабочая температура до 70°C

Малые размеры, высокая удельная мощность

Высокие КПД, долговечность и надежность

Все модули проходят 100% прогон[/quote]

Но это относится именно к RS серии, обычные же БП MenWell серий S-ххх-хх немного проще, правда и стоят меньше.

1. Термистор упакован в термоусадку, но что интересно, уже когда разбирал фото, то заметил, что термисторов два, причем второй ‘голый’, он стоит справа от переключателя.

2. Входные конденсаторы Rubicon, а не RubiconG. Суммарная емкость 165мкФ при выходной мощности в 150 Ватт.

3. Высоковольтный транзистор имеет дополнительную изоляцию. ШИМ контроллер применен другой, потому рядом совсем пусто.

4. Выходных диодных сборок две, причем у обоих на выводах присутствуют ферритовые бусины, что практически никогда не встречается в недорогих китайских БП. Такие же бусины есть и на некоторых конденсаторах.

5. А вот выходной дроссель изготовлен в лучших традициях Китая 🙂 Намотка кривая, закатали в какой то клей.

6. Выходные конденсаторы фирменные, емкость 1000х3 мкФ, напряжение 35 Вольт, что весьма правильно. У обозреваемого конденсаторы на 25 Вольт, но в двухтактной схеме это нормально (в компьютерных БП вообще на 16).

Сегодня не буду выделять плюсы и минусы, а просто опишу мое впечатление о блоке питания.

На мой взгляд это типичный ‘среднестатистический’ китайский блок питания. Нагрев в пределах допуска, среднее качество сборки, но при этом низкий уровень пульсаций и отсутствие ‘дрейфа’ выходного напряжения от прогрева (это довольно важно). Производитель не особо волнуется насчет комплектующих, об этом говорят непонятные конденсаторы на входе, если судить по маркировке, то емкость достаточна, если измерить, то занижена. Я в подобной ситуации просто добавил один конденсатор 100мкФх400В выпаянный из платы монитора.

Самые критичные элементы, которые в данном БП будут влиять на срок службы – выходные конденсаторы.

В остальном вполне нормальный блок питания, все тесты прошел без проблем, но получить такие результаты как с его 48 Вольт вариантом, я увы не смог. На мой взгляд средний блок питания за вполне приемлемые деньги.

Надеюсь что обзор был полезен, старался дать максимум информации.

Как я писал в самом начале, в планах сделать обзоры блоков питания 12 Вольт на другую мощность, но пока не знаю, какой мощности БП наиболее интересны.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Выпрямитель тока на 12 вольт

Делаем простой выпрямитель тока на 12 вольт, для заряда аккумуляторов авто. Всё началось с того, что привезли мне на роботу нерабочий блок питания на 22В и 110В. Решил из него сделать зарядное устройство для своей машины для аккумулятора. Аккумулятор естественно на 12В. Сначала разобрал блок питания и посмотрел что там есть внутри. Как оказалось, кроме трансформатора ничего и не было. Не работал БП из-за того, что один провод на подачу электроэнергии просто каким-то образом отвалился. Все же прибор советских времен и со временем поизносился. Корпус и все провода решил выкинуть и смастерить все заново. 

Достал из прибора трансформатор. Там было две вторичные обмотки. Одна была на 22В, вторая — 110В. Но этот вольтаж мне не подходил для зарядки аккумулятора.

Разобрал трансформатор, достал все пластины, размотал вторичную обмотку на 22 В. Намотал новым, более толстым, проводом новую обмотку на 12В. Она содержала наполовину меньше витков чем прежняя, но так как сечение провода увеличил, заполнило окно полностью. Все аккуратно собрал и проверил. На выходе оказалось 13.4В. Это отлично подходило для АКБ.

Схема выпрямителя тока на 12 вольт

Далее решил не усложнять дело всякими хитроумными зарядными на микросхемах, а собрать простой и надежный выпрямитель на диодах. Взял диоды Д242. Они очень надежные, но немного греются, следует установить на радиаторы.

Спаял по стандартной схеме диодного моста. Подключил — все отлично работало, на выходе теперь было 13.7В. Как и должно быть, немного увеличилось напряжение после выпрямления. Но ничего страшного. Для аккумуляторов ведь надо не строго 12, а примерно 14 вольт для нормального заряда.

Все аккуратно вместил в новый корпус. Сделал выход на выпрямитель. Подключаю и с удовольствием пользуюсь. Сделал еще индикатор наличия электроэнергии — просто подключил к сети 220В обычный светодиод через резистор. Получился простой и надёжный выпрямитель для ЗУ на 12 вольт .

Выпрямитель для сварочного аппарата своими руками: схема

Несмотря на то, что электрическое оборудование является одним из самых сложных по своей конструкции, многими мастерами изготавливается выпрямитель для сварочного аппарата своими руками. Кроме хорошо оборудованной мастерской, необходимы знания в электротехнике. Современные реалии таковы, что можно воспользоваться уже готовыми схемами, а также советами по подбору диодов и других элементов.

Самодельные приборы могут изготавливаться как для однофазной, так и для 3-фазной сети. Во втором случае требуются более мощные диоды для выпрямительного моста и система охлаждения.

Устройство сварочного выпрямителя

Важно! Для самостоятельного изготовления выпрямителя можно не использовать трансформатор, а подключать его напрямую к сети

Если объяснять простыми словами, что представляет собой сварочный выпрямитель — это устройство, которое преобразует переменный ток в постоянный. В сварочных работах последний вид тока обеспечивает большую мощность и стабильность дуги. Но поскольку в сети используется только переменный, то необходимо устройство, которое будет его преобразовывать.

Схематическое устройство сварочного выпрямителя

Само устройство довольно требовательно к расчетным данным, но принцип его работы достаточно понятен. Входящий ток поступает на первичную обмотку понижающего трансформатора. За счет электромагнитной индукции на вторичной обмотке появляется электрический ток, но с другими параметрами. Будет понижено напряжение, и повышена сила тока. Следующий этап — трансформация. Это именно то, для чего конструируются выпрямители.

Происходит это вследствие прохождения синусоиды переменного тока через систему диодов. Суть его работы заключается в следующем: переменный ток проходит через выпрямитель. При движении синусоиды вверх диод пропускает поток электронов, но при изменении направления (прохождении через ноль) блокирует движение. На выходе из выпрямителя направленный поток электронов образуется только в одну сторону.

Наиболее практично сделать сварочный выпрямитель на тиристорах своими руками. Не использовать простые диоды, а сконструировать более сложную цепь, используя конденсаторы, тиристоры. Явным плюсом окажется более точная и гибкая настройка силы тока. Мощный трансформатор, который можно задействовать для конструкции, — можно извлечь из б/у микроволновки.

Самодельный сварочный выпрямитель для однофазной сети

Чтобы понять, что представляют собой функциональные блок-схемы сварочных выпрямителей, стоит начать с того, что внешние характеристики могут быть падающими или жесткими, в зависимости от типа электрода.

Его принципиальная схема состоит из 2 обязательных элементов: трансформатора, тиристорной схемы (сюда же входит компенсатор). Вторая может быть 2 типов: из управляемых тиристоров Vy и диодная неуправляемая Vн. В линейном блоке находится сглаживающий дроссель Lc. Этот компонент призван снизить скорость нарастания тока до максимальных значений при появлении сварочной дуги. Эта защита выполняет роль индуктивного фильтра, не допуская разбрызгивания металла из сварочной ванны.

Трансформатор понижающий формирует внешние характеристики и регулирует режим работы. Из-за низкой стабильности выходного тока у однофазных однополупериодных выпрямителей преимущественно применяются 2-полупериодные схемы, которые пропускают верхние и нижние части волн.

Выбор конденсатора основывается на 2 характеристиках: емкости (чем она выше, тем меньше пульсация) и напряжении (должно превышать амплитудное как минимум в 2 раза).

Сварочный выпрямитель для трехфазной сети

В домашних условиях можно сделать выпрямитель для 3-фазной сети. Для этого используется схема сварочного выпрямителя имени Мицкевича. Она включает в себя 3 соединенных диода с выходом на конденсатор. Но эта схема имеет недостатки 1-фазного однополупериодного выпрямителя — нестабильность тока. Она неуправляемая, с уже заданными точными характеристиками тока.

Этот недостаток компенсирует вторая схема Ларионова. В ней используются 2-полупериодные схемы на каждую фазу. В этом случае потери тока минимизированы почти вдвое, есть возможность управления такими параметрами, как сила тока на выходе.

Инверторный сварочный выпрямитель

Инверторный выпрямитель представляет функциональный прибор в отличие от простого аналога. Он способен трансформировать переменный ток в прямой, а также отключать эту функцию и работать с переменным. В зависимости от используемых тиристоров, есть возможность менять частоту тока, уменьшать или увеличивать силу тока и напряжение. Использование выпрямителя ограничено и затратно: обычно такие устройства применяются в промышленных масштабах. Поэтому для бытового использования лучше предпочесть инвертор.

Особенности применения и меры безопасности при работе

Важно! При первичном включении необходимо использовать меры безопасности на случай короткого замыкания

Основы безопасности работы с электричеством связаны с его эксплуатацией. В то же время, работая над схемами, никто не застрахован от неправильных действий, применения элементов, не соответствующих указанным параметрам, а также использования ошибочных схем или допущения собственных ошибок. В связи с этим при проверке работоспособности устройства нужно придерживаться следующих правил:

  • Включение новых схем проводить, максимально обезопасив себя от воздействия поражения электричеством. Перед включением установить сборку в емкость, сделанную из диэлектрического материала, отойти на расстояние не менее 1-1,5 метров и только после этого опробовать работоспособность системы.
  • При работе с конденсаторами нового поколения важно помнить, что при несоответствии рабочего напряжения может произойти предусмотренная производителем разгерметизация. В результате КЗ возникает задымление, вредное для глаз.
  • Стабилизирующий блок питания. Входное напряжение стабилизаторов должно превышать выходную величину минимум на 1,5 В.
  • Транзисторы и стабилизаторы желательно устанавливать на разные радиаторы, поскольку каждый из них выделяет большое количество тепла.
Заключение

Зная, как сделать выпрямитель на 12 Вольт своими руками, можно изготовить для собственного использования устройство, которое будет полезным не только для сварки, но и во многих домашних приборах, освещении, зарядниках для автомобильных аккумуляторов, аудиоаппаратуры. Выпрямитель может работать как от сети, так и от вторичной обмотки трансформатора. Единственный недостаток схем, используемых для бытового применения, — невысокий КПД.

Видео: САМОДЕЛЬНЫЙ СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Простой выпрямитель на 12 вольт своими руками

В этой статье мы разберем какие бывают выпрямители, для какой цели служат, в чем заключаются особенности того или иного выпрямителя. Если мы решаем собрать какое-либо устройство или просто необходимо запитать готовое, то мы можем использовать питание от гальванических элементов (батареек), либо воспользоваться для этих целей аккумуляторами. Но как быть, если радиоустройство не планируется носить с собой и оно потребляет значительный ток? В таких случаях запитывают устройство от сети 220 вольт.

Фото трансформаторный блок питания

Напрямую запитать от 220 вольт, разумеется, мы не можем, напряжение слишком высокое и ток переменный, а для питания электронных устройств почти всегда необходим постоянный ток и более низкое напряжение. Необходим так называемый сетевой адаптер.

Понизить напряжение мы можем с помощью трансформатора, о нем мы поговорим в одной из следующих статей, пока нам достаточно знать, что с помощью трансформатора мы можем понизить или повысить напряжение при переменном токе. Далее нам необходимо сделать из переменного тока постоянный, для этих целей и служит выпрямитель. Существуют три основных типа выпрямителей.

Однополупериодный выпрямитель


Схема однополупериодный выпрямитель

Этот выпрямитель работает только в течение положительного полупериода синусоиды. Это можно видеть на следующем графике:

Выпрямленный ток после однополупериодного выпрямителя

На выходе после диода мы получаем пульсирующее напряжение, нам нужно сделать из него постоянное, то есть из пульсирующего тока получить постоянный. Для этих целей служит электролитический конденсатор большой емкости, подключенный параллельно выходу питания в соответствии с полярностью. На фотографии ниже можно увидеть внешний вид подобного конденсатора:

Электролитический конденсатор большой емкости

Такой конденсатор благодаря большой емкости разряжается в течении отрицательного полупериода синусоиды. Обычно для фильтрации напряжения в выпрямителях применяют электролитические конденсаторы от 2200 микрофарад. В усилителях и других устройствах, где важно чтобы напряжение не проседало при увеличении мощности нагрузки, ставят конденсаторы на большую емкость, чем 2200 микрофарад. Для устройств питающих бытовую аппаратуру обычно конденсаторов такой емкости бывает достаточно. На следующем графике (выделено красным), мы можем видеть, как конденсатор поддерживает напряжение стабильным во время прохождения отрицательной полуволны.

Выпрямленный ток в однополупериодном выпрямителе после конденсатора

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой


Схема двухполупериодный выпрямитель со средней точкой

Для этой схемы необходим трансформатор, с двумя вторичными обмотками. Напряжение на диодах в два раза выше, чем при включении схемы с однополупериодным выпрямителем или при включении мостовой схемы. В этой схеме попеременно работают оба полупериода. В течении положительного полупериода работает одна часть схемы обозначенная В1, во время отрицательного полупериода работает вторая часть схемы обозначенная В2. Эта схема является менее экономичной, чем мостовая схема, в частности у неё более низкий коэффициент использования трансформатора. В этой схеме после диодов получается также пульсирующее напряжение, но частота пульсаций в два раза выше. Что мы и можем видеть на следующем графике:

График двухполупериодного выпрямителя

Двухполупериодный выпрямитель, мостовая схема


Схема двухполупериодный выпрямитель мостовая схема

И наконец, рассмотрим схему мостового выпрямителя, самую распространенную схему, по которой сделана большая часть всех выпущенных трансформаторных блоков питания. Сейчас объясню принцип работы диодного моста:

Диодный мост рисунок

Ток у нас на выходе с трансформатора переменный, а переменный ток, как известно, в течение периода дважды меняет свое направление. Говоря другими словам, конечно же упрощенно, при переменном токе с частотой 50 герц, ток у нас 100 раз в секунду меняет свое направление. То есть сначала он течет от вывода диодного моста под цифрой один, ко второму, потом в течение другой полуволны он течет от вывода под номером два к первому.

Объяснение работы диодного моста

Рассмотрим, что происходит с диодным мостом при подаче напряжения, мы видим, на рисунке обозначен красным путь тока, напрямую пройти к выводу диодного моста соединенного с переменным током не позволит диод, который получается у нас включенный в обратном включении, а в обратном включении, как мы помним, диоды не пропускают ток. Току остается только один путь (выделено на рисунке синим), через нагрузку и через диод уйти в провод соединенный с выводом переменного тока. Когда у нас ток меняет свое направление, то вступает в действие вторая часть диодного моста, которая действует аналогично той, что описал выше. В итоге у нас получается на выходе такой же график напряжения, как и у двухполупериодного выпрямителя со средней точкой:

График мостого выпрямителя

При сборке выпрямителя нужно учитывать полярность на выходе диодного моста, если мы подключим электролитический конденсатор неправильно, то рискуем испортить конденсатор и можно считать, что повезло, если этим все ограничится. Поэтому при сборке диодного моста важно помнить одно правило, плюс на выходе с моста всегда будет в точке соединения 2 катодов диодов, а минус в точке соединения анодов. Встречается и такое обозначение на схемах диодного моста:

Еще одно изображение диодного моста

Диодный мост можно собрать как из отдельных диодов, так и взять специальную сборку из 4 диодов, уже соединенных по мостовой схеме, и имеющий 4 вывода. В таком случае остается только подать переменный ток, идущий обычно с вторичной обмотки трансформатора на два вывода моста, а с оставшихся двух выводов снимать плюс и минус. Обычно на самой детали бывает обозначено, где какой вывод у моста. Так выглядит импортный диодный мост:

Фото импортного диодного моста

На фото далее изображен отечественный диодный мост КЦ405.

Фото диодный мост кц405

Трехфазные выпрямители

Существуют и трехфазные трансформаторы. Обычным однофазным диодным мостом с такого трансформатора не получится на выходе постоянный ток. Конечно, если нагрузка небольшая можно подключиться к одной фазе и к нулевому проводу трансформатора, но экономичным такое решение не назовешь.

Фото трехфазного трансформатора

Для трехфазного тока существуют специальные схемы выпрямителей, две таких схемы приведены на рисунках ниже. Первая, известная как схема Миткевича, имеет низкий коэффициент габаритной мощности трансформатора. Эта схема применяется при небольших мощностях нагрузки.

Вторая схема, известная как Схема Ларионова, нашла широкое применение в электротехнике, так как имеет лучшие технико-экономические показатели по сравнению со схемой Миткевича.

Схема Ларионова может использоваться как "звезда-Ларионов” и "треугольник-Ларионов”. Вид подключения зависит от схемы подключения трансформатора, либо генератора, с выходом которого соединен этот выпрямитель. Автор статьи – AKV.

Делаем простой выпрямитель тока на 12 вольт, для заряда аккумуляторов авто. Всё началось с того, что привезли мне на роботу нерабочий блок питания на 22В и 110В. Решил из него сделать зарядное устройство для своей машины для аккумулятора. Аккумулятор естественно на 12В. Сначала разобрал блок питания и посмотрел что там есть внутри. Как оказалось, кроме трансформатора ничего и не было. Не работал БП из-за того, что один провод на подачу электроэнергии просто каким-то образом отвалился. Все же прибор советских времен и со временем поизносился. Корпус и все провода решил выкинуть и смастерить все заново.

Достал из прибора трансформатор. Там было две вторичные обмотки. Одна была на 22В, вторая — 110В. Но этот вольтаж мне не подходил для зарядки аккумулятора.

Разобрал трансформатор, достал все пластины, размотал вторичную обмотку на 22 В. Намотал новым, более толстым, проводом новую обмотку на 12В. Она содержала наполовину меньше витков чем прежняя, но так как сечение провода увеличил, заполнило окно полностью. Все аккуратно собрал и проверил. На выходе оказалось 13.4В. Это отлично подходило для АКБ.

Схема выпрямителя тока на 12 вольт

Далее решил не усложнять дело всякими хитроумными зарядными на микросхемах, а собрать простой и надежный выпрямитель на диодах. Взял диоды Д242. Они очень надежные, но немного греются, следует установить на радиаторы.

Спаял по стандартной схеме диодного моста. Подключил — все отлично работало, на выходе теперь было 13.7В. Как и должно быть, немного увеличилось напряжение после выпрямления. Но ничего страшного. Для аккумуляторов ведь надо не строго 12, а примерно 14 вольт для нормального заряда.

Все аккуратно вместил в новый корпус. Сделал выход на выпрямитель. Подключаю и с удовольствием пользуюсь. Сделал еще индикатор наличия электроэнергии — просто подключил к сети 220В обычный светодиод через резистор. Получился простой и надёжный выпрямитель для ЗУ на 12 вольт .

Блок питания достаточно прост в изготовлении, если немножко разобраться с теоретической частью и понять, как он работает. Все не так сложно, как кажется. Из чего состоит блок питания на 12 вольт, с фото и примерами, а также описание его элементов и принцип работы – далее в статье.

Краткое содержимое статьи:

Основные элементы и принцип действия блоков питания

Главной частью является понижающий трансформатор, причем при отсутствии его с необходимыми параметрами, то вторичная обмотка перематывается вручную и получается необходимое выходное напряжение. Посредством трансформатора происходит уменьшение напряжения сети 220 вольт до 12, идущих дальше к потребителю.

Принципиальной разницы между штатными устройствами и с перемотанной вторичной обмоткой нет, главное – правильно рассчитать сечение провода и количество его витков на обмотке.

Далее ток идет на выпрямитель. Состоит из полупроводников, например, диодов. Диодный мост, в разных схемах, может состоять из одного, двух или четырех диодов. После выпрямителя ток поступает на конденсатор, также в схеме для выдачи стабильного напряжения желательно включение стабилитрона с соответствующими характеристиками.

Трансформатор

Состоит трансформатор из сердечника, изготовленного из ферромагнетика, а также первичной и вторичной обмоток. На первичную обмотку приходит 220 вольт, а со вторичной, в данном случае, снимается 12, идущие на выпрямитель. Сердечники в данном типе блоков питания по большей части изготавливают Ш-образной и U-образной формы.

Расположение обмоток допускается как одна на другой на общей катушке, так и по отдельности. К примеру, у U-образного сердечника пара катушек, на каждую из которых намотано по половине обмоток. Выводы при подсоединении трансформатора подключают последовательно.

Как построить мостовой выпрямитель - как выпрямитель работает в полуволновой, двухполупериодной и мостовой конфигурациях

Введение

В нашей предыдущей статье мы уже изучили, как работает выпрямитель, и знаем, что выпрямительный диод позволяет проводимость электрического тока только в одном направлении. Эта уникальная характеристика, позволяющая проводить в определенном направлении, также приводит к выпрямлению электрического тока, если источником является переменный ток (AC). Ниже перечислены три конфигурации выпрямительного диода, но прежде чем обсуждать три конфигурации выпрямителя, важно сначала получить четкое представление о переменном токе.

  1. Полупериод
  2. Двухполупериод
  3. Мост

Что такое переменный ток (AC)?

Как следует из названия, напряжение переменного тока постоянно изменяется со временем от нуля до положительного пика и обратно до нуля, снова от нуля до отрицательного пика и обратно до нуля.

Этот процесс повторяется несколько раз в секунду, в зависимости от его частоты (обычно 50 Гц в нашей домашней сети переменного тока).

Переменный ток имеет несколько применений, например, его можно повышать или понижать с помощью трансформатора, плюс он может передаваться на большие расстояния с низкими потерями мощности, но все же довольно часто необходимо преобразовать его в диэлектрический ток.Его можно преобразовать в постоянный ток (DC) в следующих трех конфигурациях выпрямителя.

Полупериодный выпрямитель

Это самая простая конструкция, в которой используется только один выпрямительный диод. Когда переменный ток подается на его анод, отрицательные пики блокируются, и мы получаем положительное напряжение на катоде, и наоборот, если соединения диода поменяны местами. Это называется полуволновым выпрямителем, потому что только половина цикла переменного тока преобразуется в постоянный.

Поскольку задействовано очень мало компонентов, схема однополупериодного выпрямителя очень проста и экономична, но имеет существенные недостатки.Его эффективность невысока, на выходе наблюдается пульсация, поэтому для получения чистого постоянного тока требуются большие сглаживающие конденсаторы. Из-за намагничивания постоянного тока и насыщения сердечника трансформатор в полуволновом выпрямителе имеет тенденцию нагреваться за очень короткое время, и они также должны быть больше по размеру.

Двухполупериодный выпрямитель

В двухполупериодной конфигурации выпрямителя используются два диода вместо одного, и, поскольку обе половины цикла переменного тока преобразуются в постоянный, он известен как двухполупериодный выпрямитель.Это намного улучшенная версия, чем предыдущая. выход в этом случае намного полнее, с низким уровнем пульсаций и относительно небольшими конденсаторами, необходимыми для получения надлежащего постоянного тока. Но для этого типа выпрямительной схемы требуется трансформатор с центральным отводом, а полученное выходное напряжение составляет лишь половину от общего номинального сквозного напряжения трансформатора.

Мост-выпрямитель

Мы знаем, что мостовые схемы довольно популярны в электронике для различных целей, и недавно изучили схему моста Уитстона для измерения сопротивления неизвестного резистора, значение которого не может быть определено с помощью стандартной цветовой кодировки резистора. схема.Теперь мы изучим использование похожей мостовой схемы для достижения высокого КПД и гораздо лучшей схемы выпрямления.

Мостовой выпрямитель - лучшая конфигурация выпрямителя, чем предыдущие два. Очень умное соединение четырех диодов обеспечивает полное выпрямление без использования трансформатора с центральным отводом. Эффективность этого выпрямителя высока, а размер используемого трансформатора как минимум в 1,5 раза меньше, чем у двухполупериодной конфигурации. Выходное напряжение равно или больше (без нагрузки) номинальному напряжению трансформатора.

Создание мостового выпрямителя

Вы всегда задавались вопросом, как построить мостовой выпрямитель, не так ли? Это очень просто и может быть выполнено с помощью следующих трех простых шагов, как показано на схемах:

  • Возьмите 4 выпрямительных диода, например, выпрямительные диоды 1N4007,

  • Выберите два диода, скрестите их два конца. помеченные белыми полосками, плотно скрутите их, припаяйте соединение и отрежьте выступающие концы,

  • Как и выше, сделайте это для двух оставшихся диодов, на этот раз без полос на их концах,

  • Теперь у вас есть два набора диодных сборок, просто скрутите и припаяйте их свободные концы, как показано на рисунке.

  • Ваш мостовой выпрямитель готов.

  • Концы лент являются положительными, концы без лент - отрицательными, а два других общих конца предназначены для подачи переменного тока.

Ссылки

Схема простого мостового выпрямителя

Процесс преобразования переменного тока в постоянный - это выпрямление . Любой автономный блок питания имеет схему выпрямления, которая преобразует либо настенный источник переменного тока в постоянный высоковольтный, либо пониженный настенный источник переменного тока в постоянный ток низкого напряжения.Дальнейший процесс будет заключаться в фильтрации, преобразовании постоянного тока в постоянный и т. Д. Итак, в этой статье мы собираемся обсудить схему простого мостового выпрямителя , которая является наиболее популярным методом двухполупериодного выпрямления.

Необходимые компоненты
  • Трансформатор 230VAC / 6VAS - 1шт.
  • 1Н4007А - 1шт.
  • Резистор 1 кОм - 1 шт.
  • Мультиметр
  • Соединительные провода

Что такое выпрямитель?

Проще говоря, выпрямитель - это схема, которая преобразует сигнал переменного тока (переменный ток) в сигнал постоянного тока (постоянный ток).Можно также сказать, что выпрямитель преобразует двунаправленный ток в однонаправленный.

Диоды используются для построения схемы выпрямителя из-за их свойства однонаправленной проводимости. Полупроводниковый диод проводит только при прямом смещении (он ведет себя как замыкающий переключатель) и не проводит при обратном смещении (ведет себя как открытый переключатель). Эта характеристика диода очень важна и используется в выпрямителях.

Типы выпрямителей

Обычно выпрямители делятся на две категории

  • Полуволновой выпрямитель
  • Двухполупериодный выпрямитель

Полупериодный выпрямитель преобразует только половину волны переменного тока в сигнал постоянного тока, тогда как двухполупериодный выпрямитель преобразует полный сигнал переменного тока в постоянный.

Полноволновое выпрямление может быть выполнено двумя способами:

  • Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением на двух диодах
  • Мостовой выпрямитель на четырех диодах

Bridger Rectifier - наиболее часто используемый выпрямитель в электронике, и здесь мы будем изучать только его. Если вы хотите узнать о полуволновом выпрямителе и двухполупериодном выпрямителе с центральным ответвлением, перейдите по ссылкам.

Схема мостового выпрямителя и ее работа

Двухполупериодный мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов таким образом, что их плечи образуют мост, отсюда и название мостовой выпрямитель.В мостовом выпрямителе напряжение может подаваться на диодный мост через трансформатор или напрямую через сигнал переменного тока без трансформатора.

Здесь мы используем трансформатор с центральным ответвлением 6-0-6 для подачи переменного напряжения на схему мостового выпрямителя

Во время положительного полупериода диоды D3-D2 смещаются в прямом направлении и действуют как замкнутый переключатель. Диоды D1-D4 имеют обратное смещение и не проводят, поэтому действуют как разомкнутый переключатель.Таким образом мы получаем на выходе положительный полупериод.

Во время отрицательного полупериода диоды D1-D4 смещаются в прямом направлении и действуют как замкнутый переключатель. Диоды D3-D2 имеют обратное смещение и не проводят, поэтому действуют как разомкнутый переключатель. Таким образом мы получаем на выходе положительный полупериод.

Форма волны ниже показывает форму волны входа и выхода для схемы мостового выпрямителя. Мы видим, что отрицательная часть переменного напряжения преобразуется в положительный цикл после прохождения схемы мостового выпрямителя.

Фильтрация

Выходной сигнал после выпрямления не является правильным постоянным током, поэтому мы можем сгладить форму волны, используя конденсатор для целей фильтрации. Конденсатор заряжается до тех пор, пока форма волны не достигнет своего пика, и разряжается в цепи нагрузки, когда форма волны становится низкой. Таким образом, когда выходной сигнал становится низким, конденсатор поддерживает надлежащее напряжение в цепи нагрузки, тем самым создавая постоянный ток. Это снижает коэффициент пульсации и обеспечивает надлежащий постоянный ток. Регулируемое напряжение может быть дополнительно добавлено для регулируемого источника постоянного тока.

Мы можем дополнительно смоделировать схему в программном обеспечении и увидеть результат:

Узнайте больше о полуволновых и полноволновых выпрямителях здесь.

Полноволновой мостовой выпрямитель, конденсаторные фильтры, полуволновой выпрямитель

Узнайте о двухполупериодном мостовом выпрямителе, полуволновом выпрямителе, двухполупериодном выпрямителе, трансформаторах с центральным ответвлением, диодах, нагрузке, осциллографе, форме волны, постоянном и переменном токе, токе напряжения, конденсаторах, спускном резисторе, чтобы узнать, как работают двухполупериодные мостовые выпрямители.

Прокрутите вниз, чтобы просмотреть руководство по YouTube.

Это двухполупериодный мостовой выпрямитель. Он используется для питания наших электронных схем, поэтому в этой статье мы подробно узнаем, как они работают.

Электричество опасно и может быть смертельным, вы должны быть квалифицированными и компетентными для выполнения любых электромонтажных работ. .

Что такое мостовой выпрямитель

Полномостовые выпрямители

выглядят следующим образом: они бывают разных форм и размеров, но по сути они состоят из 4 диодов в определенном расположении.Обычно они выравниваются в конфигурации Dimond, но они также могут быть выровнены другими способами, такими как эти.

Обычно мы находим их изображенными на таких инженерных чертежах.

Это символ диода. Стрелка указывает в направлении обычного тока. Это показывает, что электричество переменного тока является входом, а электричество постоянного тока - выходом.

Полный мостовой выпрямитель преобразует переменный переменный ток в постоянный ток. Почему это важно? Поскольку розетки в наших домах обеспечивают переменный ток, а наши электронные устройства используют постоянный ток, нам необходимо преобразовать переменный ток в постоянный ток.

Например, зарядное устройство для ноутбука берет переменный ток от розетки и преобразует его в постоянный ток для питания ноутбука. Если вы посмотрите на адаптер питания для ноутбука и электронных устройств, на этикетке производителя указано, что он преобразует переменный ток в постоянный. В этом примере он заявляет, что ему требуется входное напряжение от 100 до 240 В с обозначением электричества переменного тока, и он потребляет 1,5 А тока. Затем он будет выдавать 19,5 В постоянного тока и 3,33 А тока. Обратите внимание, что здесь также указано 50-60 Гц, это частота переменного тока, и мы рассмотрим это через мгновение.

В сети переменного тока напряжение и ток постоянно меняют направление с прямого на обратное. Это потому, что в генераторе переменного тока есть магнитное поле, которое, по сути, толкает и притягивает электроны в проводах. Таким образом, он изменяется между положительными и отрицательными значениями, когда он течет вперед и назад, напряжение не является постоянным, даже если мультиметр делает его похожим на него. Если мы построим это, мы получим синусоидальную волну. Напряжение изменяется между пиковым положительным и пиковым отрицательным значением, когда максимальная напряженность магнитного поля проходит через катушки с проволокой.

В этом примере пики достигаются 170 В, поэтому, если мы построили эти значения, мы получим положительные и отрицательные пики 170 В. Если мы возьмем среднее значение этих значений, мы получим ноль вольт. Это не очень полезно, поэтому умный инженер решил использовать среднеквадратичное значение напряжения. Это то, что рассчитывают наши мультиметры, когда мы подключаем их к розеткам.

Чтобы найти пиковое напряжение, мы умножаем среднеквадратичное значение напряжения на квадратный корень из 2, который составляет примерно 1,41.
Чтобы найти среднеквадратичное значение напряжения, мы делим пиковое напряжение на 0.707.

Например, у меня есть розетка для Северной Америки, Великобритании, Австралии и Европы. Этот мультиметр показывает основные формы сигналов, и когда я подключаюсь к любому из них между фазой и нейтралью, мы видим синусоидальную волну, указывающую на то, что это электричество переменного тока. Обратите внимание, что британская и европейская розетки - 230 В, австралийская - 240 В, но все три имеют частоту 50 Гц, однако розетка в Северной Америке показывает 120 В с частотой 60 Гц.

Частота измеряется в герцах, но это просто означает, что синусоидальная волна повторяется 60 раз в секунду в электрических системах Северной Америки и 50 раз в секунду в остальном мире.Напряжение ниже в североамериканской системе и составляет 120 В, тогда как во всем остальном мире оно составляет 230–240 В. Таким образом, пиковое напряжение каждой электрической системы выглядит следующим образом.

В электричестве постоянного тока напряжение постоянно, и в положительной области электроны не меняют направление, они все текут только в одном направлении. Итак, если я измерю эту батарею, мы увидим плоскую линию в положительной области около 1,5 В, так что это электричество постоянного тока.

Эта солнечная панель также вырабатывает постоянный ток, мы видим, что на мультиметре она выдает ровную линию около 4 В.Мы можем использовать этот адаптер для измерения USB-порта, мы видим, что он обеспечивает около 5 В, и если мы построим это с помощью другого мультиметра, мы снова увидим постоянную ровную линию, указывающую, что это электричество постоянного тока.

Это двухполупериодный мостовой выпрямитель. На этих входных клеммах мы видим около 12 В переменного тока с синусоидальной волной. И на этих выходных клеммах мы видим около 14 В постоянного тока. Итак, это устройство преобразует переменный ток в постоянный. Напряжение немного выше из-за конденсатора, и мы увидим, почему это так, позже в этом видео.

Преобразует только переменный ток в постоянный, но не преобразует постоянный ток в переменный. Для этого нам понадобится инвертор, в котором для этого используются специальные электронные компоненты, но мы не будем рассматривать это в этой статье.

Кстати, мы подробно рассказали, как работают силовые инверторы в нашей предыдущей статье, посмотрите ЗДЕСЬ.

Как это работает

Выпрямитель состоит из диодов. Диод - это полупроводниковое устройство, которое позволяет току течь через него, но только в одном направлении.Итак, если мы подключим эту лампу к источнику постоянного тока, она загорится. Мы можем поменять местами провода, и он все равно будет светиться. Если я поставлю диод на красный провод и подключу его к плюсу, он снова загорится. Но теперь, когда я меняю местами провода, диод блокирует ток, а лампа остается выключенной. Таким образом, он позволяет току течь только в одном направлении, и мы можем использовать это для управления направлением тока в цепи, чтобы сформировать электричество постоянного тока.

Полуволновой выпрямитель

Если мы посмотрим на источник переменного тока с понижающим трансформатором, который снижает напряжение, электроны текут вперед и назад.Итак, нагрузка испытывает синусоидальную волну. Нагрузкой может быть что угодно: резистор, лампа, двигатель и т. Д.

Если мы вставим диод, он будет пропускать ток только в одном направлении, поэтому теперь нагрузка будет иметь пульсирующую форму волны. Отрицательная половина синусоиды заблокирована. Мы можем перевернуть диод, чтобы заблокировать положительную половину и разрешить только отрицательную половину. Следовательно, это полуволновой выпрямитель. Выходной сигнал технически постоянный ток, поскольку электроны текут только в одном направлении, это просто не очень хороший выход постоянного тока, поскольку он не полностью плоский.

Здесь у меня есть резистор, подключенный к низковольтному источнику переменного тока. Мы видим на осцископе синусоидальную волну переменного тока. Когда я подключаю к нему последовательно диод, осцилископ показывает пульсирующую диаграмму в положительной области. Если я переверну диод, осцилископ покажет пульсирующую картину в отрицательной области.

Если я соединю две лампы параллельно, одну с диодом, мы увидим, что лампа без диода ярче, потому что в ней используется полная форма волны. Другая лампа более тусклая, потому что использует только половину этой лампы.Если мы посмотрим на это в замедленной съемке, мы увидим, что подключенная диодная лампа мигает сильнее из-за перерывов в питании.

Таким образом, мы можем использовать его для простых схем, таких как освещение или зарядка некоторых аккумуляторов, но мы не можем использовать его для электроники, поскольку компонентам требуется постоянное питание, иначе они не будут работать правильно.

Мы можем добавить конденсатор параллельно нагрузке, чтобы улучшить этот выход. Мы рассмотрим это позже в этой статье. Лучшее улучшение - использовать двухполупериодный выпрямитель, и есть два основных способа сделать это.

Полноволновой выпрямитель

Мы можем создать двухполупериодный выпрямитель, просто используя трансформатор с центральным ответвлением и два диода. Трансформатор с центральным ответвлением просто имеет еще один провод на вторичной стороне, который подключен к центру катушки трансформатора, что позволяет нам использовать всю длину трансформатора или только половину ее.

Потому что в электричестве переменного тока ток постоянно меняется на противоположный, в то время как в положительной или передней половине ток течет через диод 1 в нагрузку, а затем обратно к трансформатору через центральный провод с ответвлениями.Диод 2 блокирует ток, поэтому он не может вернуться сюда. Таким образом, используется только половина катушки трансформатора. В обратной или отрицательной половине ток течет через диод 2, через нагрузку, а затем обратно к трансформатору. Диод 1 блокирует ток.

Ток проходит через нагрузку в одном направлении, поэтому он считается постоянным, но он все еще пульсирует, хотя зазоров нет. Отрицательная половина преобразована в положительную. Форма волны не гладкая, поэтому нам нужно применить некоторую фильтрацию, например, конденсатор.Мы рассмотрим это подробно позже в этой статье.

Полноволновой мостовой выпрямитель

Чаще всего используется двухполупериодный мостовой выпрямитель. Здесь используются 4 диода. Источник переменного тока подключается между диодами 1 и 2, а нейтраль между 3 и 4. Положительный выход постоянного тока подключен между диодами 2 и 3, а отрицательный - между диодами 1 и 4.

В положительной половине синусоиды ток течет через диод 1, через нагрузку, через диод 2 и затем обратно к трансформатору.В отрицательной половине ток течет через диод 3, а через нагрузку - через диод 1 и обратно к трансформатору. Таким образом, трансформатор подает синусоидальную волну переменного тока, но нагрузка испытывает волнообразную форму волны постоянного тока, потому что ток течет в одном направлении.

На этой схеме мы можем видеть выпрямленную форму волны на осциллографе. Но это не плоский выход постоянного тока, поэтому нам нужно улучшить его, добавив фильтрацию.

Фильтрация

Использование выпрямителя приведет к пульсации формы волны.Чтобы сгладить это, нам нужно добавить несколько фильтров.

Основной метод - просто добавить электролитический конденсатор параллельно нагрузке. Конденсатор заряжается при повышении напряжения и накапливает электроны. Затем он освобождает их во время уменьшения, поэтому это снижает пульсацию. Осциллограф покажет пики каждого импульса, но теперь напряжение не падает до нуля, оно медленно снижается, пока импульс снова не зарядит конденсатор. Мы можем еще больше уменьшить это, используя конденсатор большего размера или несколько конденсаторов.

В этом простом примере вы можете увидеть, как светодиод гаснет при отключении питания. Но если я помещу конденсатор параллельно светодиоду, он останется включенным, потому что теперь конденсатор разряжается и питает светодиод.

В этой схеме у меня в качестве нагрузки подключена лампа. Осциллограф показывает волнообразную форму волны. Когда я добавляю небольшой конденсатор на 10 микрофаррад, мы видим, что он очень мало влияет на форму сигнала. Когда я использую конденсатор на 100 мкФ, мы видим, что провал больше не падает до нуля вольт.На 1000 микрофаррад пульсация очень мала. На 2200 микрофаррадах это почти полностью гладко, хотя это можно было бы использовать для многих схем. Мы могли бы также использовать несколько конденсаторов, здесь у нас есть конденсатор на 470 мкФ, который имеет некоторое значение, но если я использую два конденсатора параллельно, мы видим, что форма волны значительно улучшается.

При использовании конденсатора нам необходимо разместить на выходе резистор утечки. Это резистор высокого номинала, который будет разряжать конденсатор, когда цепь отключена, чтобы обеспечить нашу безопасность.Обратите внимание: когда я включаю эту схему, конденсатор быстро заряжается до более 15 В. Когда я выключаю его, выход постоянного тока все еще составляет 15 В, потому что нет нагрузки, поэтому энергия все еще сохраняется. Это может быть опасно при высоком напряжении. В этом примере я помещаю резистор 4,7 кОм на выход, мы видим, что конденсатор заряжается до 15 В, и когда я его выключаю, конденсатор быстро разряжается. Электроны проходят через резистор, который разряжает конденсатор.

Мы также видим, что без конденсатора выходное напряжение ниже входного из-за падения напряжения на диодах.

Вот простой двухполупериодный мостовой выпрямитель. На входе мы видим 12 В переменного тока, на выходе 10,5 В постоянного тока. Напряжение на выходе ниже из-за диодов. Каждый диод имеет падение напряжения около 0,7 В. Если мы посмотрим на эту схему, с диодом и светодиодом. Мы можем измерить напряжение на диоде и увидеть падение напряжения около 0,7 В. Ток в нашем полном мостовом выпрямителе должен проходить через 2 диода на положительной половине и 2 на отрицательной половине. Итак, падение напряжения складывается и составляет около 1.От 4 до 1,5 В. Так что выход снижается.

Однако, если мы подключим конденсатор к выходу, мы увидим, что выходное напряжение теперь выше входного. Как такое возможно? Это потому, что вход переменного тока измеряет действующее значение напряжения, а не пиковое напряжение. Пиковое напряжение в 1,41 раза выше среднеквадратичного напряжения. Конденсаторы заряжаются до пикового напряжения, а затем отпускаются. По-прежнему существует небольшое падение напряжения из-за диодов, поэтому выходной сигнал меньше пикового входа, но все равно будет выше, чем входной среднеквадратичный.

Например, если бы на входе было среднеквадратичное значение 12 В, пиковое напряжение было бы умножено на 12 В на 1,41, что составляет 16,9 В.

Здесь и здесь падение 0,7 В. Таким образом, 16,9, вычесть 1,4 В, составляет 15,5 В. Конденсаторы заряжаются до этого напряжения. Это только приблизительный ответ, количество пульсаций и фактическое падение напряжения на диодах будут немного отличаться в действительности, но мы видим, что выходное значение выше входного.

Другой распространенный фильтр - это размещение двух конденсаторов параллельно с последовательной катушкой индуктивности между ними.Это используется для цепей с большими нагрузками. Первый конденсатор сглаживает пульсацию. Катушка индуктивности противодействует изменению тока и пытается поддерживать его постоянным, а второй конденсатор, который намного меньше, затем сглаживает окончательную оставшуюся пульсацию.

Дополнительно к выходу можно подключить регулятор напряжения. Это очень распространено и допускает некоторые изменения на входе, но обеспечивает постоянное выходное напряжение. По обе стороны от регулятора опять же есть конденсаторы, обеспечивающие плавный выход постоянного тока.Вот реальная версия, которая подключена к источнику переменного тока 12 В, и мы видим, что она имеет выходное напряжение около 5 В постоянного тока.

Вы можете научиться создавать собственный стабилизатор напряжения в нашей предыдущей статье ЗДЕСЬ.


Как работает выпрямитель?

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор: С. Хуссейн Атер

Вы можете задаться вопросом, как линии электропередач посылают электрические токи на большие расстояния для различных целей. И есть разные «виды» электричества.Электроэнергия, питающая электрические железнодорожные системы, может не подходить для бытовых приборов, таких как телефоны и телевизоры. Выпрямители помогают, преобразуя эти разные типы электричества.

Мостовой выпрямитель и выпрямительный диод

Выпрямители позволяют преобразовывать переменный ток (AC) в постоянный (DC). Переменный ток - это ток, который переключается между течением вперед и назад через равные промежутки времени, в то время как постоянный ток течет в одном направлении. Обычно они используют мостовой выпрямитель или выпрямительный диод.

Во всех выпрямителях используются переходы P-N , полупроводниковые устройства, которые пропускают электрический ток только в одном направлении от образования полупроводников p-типа с полупроводниками n-типа. Сторона "p" имеет избыток дырок (места, где нет электронов), поэтому она заряжена положительно. Сторона "n" отрицательно заряжена электронами в их внешних оболочках.

Многие схемы с этой технологией построены с мостовым выпрямителем .Мостовые выпрямители преобразуют переменный ток в постоянный, используя систему диодов, сделанных из полупроводникового материала, либо полуволновым методом, который выпрямляет одно направление сигнала переменного тока, либо полуволновым методом, который выпрямляет оба направления входного переменного тока.

Полупроводники - это материалы, которые пропускают ток, потому что они сделаны из металлов, таких как галлий, или металлоидов, таких как кремний, которые загрязнены такими материалами, как фосфор, в качестве средства контроля тока. Вы можете использовать мостовой выпрямитель для различных применений в широком диапазоне токов.

Мостовые выпрямители также имеют то преимущество, что они выдают больше напряжения и мощности, чем другие выпрямители. Несмотря на эти преимущества, мостовые выпрямители страдают от необходимости использовать четыре диода с дополнительными диодами по сравнению с другими выпрямителями, что вызывает падение напряжения, которое снижает выходное напряжение.

Кремниевые и германиевые диоды

Ученые и инженеры обычно используют кремний при создании диодов чаще, чем германий. Кремниевые p-n-переходы работают более эффективно при более высоких температурах, чем германиевые.Кремниевые полупроводники облегчают прохождение электрического тока и могут быть созданы с меньшими затратами.

Эти диоды используют p-n-переход для преобразования переменного тока в постоянный как своего рода электрический «переключатель», который позволяет току течь в прямом или обратном направлении в зависимости от направления p-n-перехода. Диоды с прямым смещением позволяют току продолжать течь, в то время как диоды с обратным смещением блокируют его. Это то, что заставляет кремниевые диоды иметь прямое напряжение около 0,7 вольт, так что они пропускают ток, только если он превышает вольт.Для германиевых диодов прямое напряжение составляет 0,3 В.

Анодный вывод батареи, электрода или другого источника напряжения, где в цепи происходит окисление, снабжает отверстия катодом диода при формировании p-n перехода. Напротив, катод источника напряжения, где происходит восстановление, обеспечивает электроны, которые отправляются на анод диода.

Схема полуволнового выпрямителя

Вы можете изучить, как полуволновые выпрямители соединены в схемах, чтобы понять, как они работают.Полупериодные выпрямители переключаются между прямым и обратным смещением в зависимости от положительного или отрицательного полупериода входной волны переменного тока. Он отправляет этот сигнал на нагрузочный резистор, так что ток, протекающий через резистор, пропорционален напряжению. Это происходит из-за закона Ома, который представляет напряжение В как произведение тока I и сопротивления R в

В = IR

Напряжение на нагрузочном резисторе можно измерить как напряжение питания В с , что равно выходному напряжению постоянного тока В на выходе .Сопротивление, связанное с этим напряжением, также зависит от диода самой схемы. Затем схема выпрямителя переключается на обратное смещение, в котором она принимает отрицательный полупериод входного сигнала переменного тока. В этом случае ток не течет через диод или цепь, и выходное напряжение падает до 0. Таким образом, выходной ток является однонаправленным.

Схема двухполупериодного выпрямителя

••• Syed Hussain Ather

Двухполупериодные выпрямители, напротив, используют полный цикл (с положительными и отрицательными полупериодами) входного сигнала переменного тока.Четыре диода в схеме двухполупериодного выпрямителя расположены так, что, когда входной сигнал переменного тока является положительным, ток течет через диод от D 1 к сопротивлению нагрузки и обратно к источнику переменного тока через Д 2 . Когда сигнал переменного тока отрицательный, ток принимает вместо этого путь D 3 -load- D 4 . Сопротивление нагрузки также выводит напряжение постоянного тока от двухполупериодного выпрямителя.

Среднее значение напряжения двухполупериодного выпрямителя в два раза больше, чем у полуволнового выпрямителя, а среднеквадратичное значение напряжения , метод измерения напряжения переменного тока, двухполупериодного выпрямителя в √2 раза больше, чем у двухполупериодного выпрямителя. однополупериодный выпрямитель.

Компоненты и приложения выпрямителя

Большинство электронных приборов в вашем доме используют переменный ток, но некоторые устройства, такие как ноутбуки, перед использованием преобразуют этот ток в постоянный. В большинстве ноутбуков используется источник питания с переключаемым режимом (SMPS), который позволяет выходному напряжению постоянного тока больше мощности для размера, стоимости и веса адаптера.

SMPS работают с использованием выпрямителя, генератора и фильтра, которые управляют широтно-импульсной модуляцией (метод уменьшения мощности электрического сигнала), напряжением и током.Генератор - это источник сигнала переменного тока, по которому вы можете определить амплитуду тока и направление, в котором он течет. Затем адаптер переменного тока ноутбука использует это для подключения к источнику переменного тока и преобразует высокое напряжение переменного тока в низкое напряжение постоянного тока, форму, которую он может использовать для питания самого себя во время зарядки.

В некоторых выпрямительных системах также используется сглаживающая цепь или конденсатор, который позволяет им выдавать постоянное напряжение, а не то, которое изменяется во времени. Электролитический конденсатор сглаживающих конденсаторов может достигать емкости от 10 до тысяч микрофарад (мкФ).Для большего входного напряжения требуется большая емкость.

В других выпрямителях используются трансформаторы, которые изменяют напряжение с использованием четырехслойных полупроводников, известных как тиристоры , и диоды. Кремниевый выпрямитель , другое название тиристора, использует катод и анод, разделенные затвором и его четырьмя слоями, для создания двух p-n-переходов, расположенных один поверх другого.

Использование выпрямительных систем

Типы выпрямительных систем различаются в зависимости от приложений, в которых необходимо изменять напряжение или ток.Помимо уже рассмотренных приложений, выпрямители находят применение в паяльном оборудовании, электросварке, радиосигналах AM, генераторах импульсов, умножителях напряжения и схемах питания.

Паяльники, которые используются для соединения частей электрических цепей, используют полуволновые выпрямители для одного направления входного переменного тока. Методы электросварки, в которых используются мостовые выпрямительные схемы, являются идеальными кандидатами для обеспечения стабильного поляризованного постоянного напряжения.

AM-радио, модулирующее амплитуду, может использовать полуволновые выпрямители для обнаружения изменений входящего электрического сигнала.В схемах генерации импульсов, которые генерируют прямоугольные импульсы для цифровых схем, используются полуволновые выпрямители для изменения входного сигнала.

Выпрямители в цепях питания преобразуют переменный ток в постоянный от различных источников питания. Это полезно, поскольку постоянный ток обычно передается на большие расстояния, прежде чем он будет преобразован в переменный ток для бытовой электроэнергии и электронных устройств. В этих технологиях широко используется мостовой выпрямитель, который может справляться с изменением напряжения.

Как сделать мостовой выпрямитель на трансформаторе 12-0-12 вольт.

Как сделать мостовой выпрямитель на трансформаторе 12-0-12 вольт.

Сначала вы хотите 1 шт. Трансформатор 12-0-12 вольт

Это необходимо для изготовления ..........

* 👉 Трансформатор 12-0-12 вольт ........... https: //amzn.to/ 2Ae0X0F

[Мостовой выпрямитель]

* 👉 Для трансформатора на 5 А ............

1.👉 4 шт. SR5100 ......... https: // amzn. к / 2Rk2Ena

2.👉 1 шт. 4700 мкФ конденсатор 16-25 В .......... https: //amzn.to/2Abnv24

* 👉 Для трансформатора на 2-3 А ............

1.👉 4 диода IN5408 .......... https: //amzn.to/2V84fLy

2.👉 1 шт 3330 мкФ 16-25 В конденсатор ......... ..https: //amzn.to/2AeIPnf

* 👉 Для трансформатора 500 мА -1 А ..........

1.👉 4 диода IN4007 ........ https: //amzn.to/2RandCk

2.👉 1 шт. 2220 мкФ конденсатор 16-25 В .......... https: //amzn.to/2RebB0V

Как это сделать......... ??

Посмотрите это видео, чтобы лучше понять.

Принципиальная схема

* Посмотрите эту принципиальную схему и следуйте моим инструкциям по ее изготовлению.

* Я использую здесь трансформатор на 1 ампер, но вы можете использовать этот мостовой выпрямитель для подключения любого трансформатора тока. [Необходимо заменить диод и конденсатор при увеличении тока на трансформаторе]

* Тогда вам понадобится 4 диода IN4007 (на трансформатор на 1 ампер.необходимо заменить диод при увеличении тока на трансформаторе).

* Держите диоды с одной стороны [+].


* Тогда держите диоды так же, как на этой картинке. 2 диода [+] с одной стороны и 2 диода [-] с одной стороны.

* Затем соединительный штифт диодов, а также рисунок.

* смотрите картинку.

* Где 2 диода [+] подключили выход DC 12 вольт [-].

* Где 2 диода [-] подключили выход DC 12 вольт [+].

* А где 1 диод [+] и где 1 диод [-] подключен там вход переменного тока 12 вольт.


* Затем аккуратно припаяйте штырь диодов.
* Тогда вам нужно 2 конденсатора 1000 мкФ. (для трансформатора на 1 ампер. необходимо заменить конденсатор при увеличении тока на трансформаторе).

* Посмотрите это изображение о конденсаторах [+] и [-]. Синяя часть конденсатора является положительной, а белая часть конденсатора - отрицательной.


* Затем соедините один конденсатор [+] с одним конденсатором [-], как показано на рисунке.

* Затем посмотрите на эту картинку, слева, где конденсатор [-], вход и выход постоянного тока 12 вольт [-].Справа где конденсатор [+] там вход и выход DC 12 вольт [+]. А там, где соединен один конденсатор [+] с одним конденсатором [-], там вход и выход GND.

* Затем соедините мостовой выпрямитель с трансформатором. [где 1 диод [+] и где 1 диод [-] подключен к входу переменного тока 12 вольт].

* Тогда посмотрите картинку, где 2 диода [+] подключили к нему выход DC 12 вольт [-]. Куда 2 диода [-] подключили выход DC 12 вольт [+]. И подключите средний контакт заземляющего провода трансформатора.

* Затем соедините конденсаторы с трансформатором, как показано на рисунке. подключите выпрямитель [+] к конденсатору [+], подключите выпрямитель [-] к конденсатору [-], а GND подключите к тому месту, где подключены один конденсатор [+] с одним конденсатором [-].

* Затем подключите 3-миллиметровый светодиод с резистором 1 кОм. резистор подключаем к выводу [+] светодиода.

* А затем светодиод подключить выпрямитель моста. подключите резистор к выходу постоянного тока [+] 12 вольт. И подключите вывод светодиода [-] к GND.

* Затем проверьте напряжение мультиметром.

Как настроить выпрямитель для гальванопластики (источник питания постоянного тока Eventek)

У вас есть источник питания, и вы не знаете, как его правильно настроить? Не волнуйтесь, я здесь, чтобы помочь! В этой статье я расскажу, как быстро и легко настроить выпрямитель для гальванопластики.

У меня есть небольшой блок питания постоянного тока Eventek, которым я пользуюсь довольно давно. Если у вас еще нет блока питания, можно найти на Amazon менее чем за 60 долларов .И вы точно узнаете, как это настроить, с помощью этого руководства. Приступим к работе

Примечание. Я не знаю, одинаков ли способ настройки выпрямителя для всех выпрямителей. Вероятно, нет, но если вы попробуете это руководство на другом источнике питания, сообщите мне в комментариях, сработало ли оно для вас!

Перед настройкой выпрямителя

Перед настройкой выпрямителя следует рассчитать измерения силы тока. Стандартное измерение составляет 0,1 на квадратный дюйм площади поверхности, подлежащей покрытию.

Вы можете использовать этот калькулятор площади поверхности , чтобы точно вычислить, какое число умножить на 0,1 ампер. При расчете необходимо учитывать все стороны вашего объекта.

Например, если у вас площадь поверхности 2 квадратных дюйма, то идеальная настройка для этого предмета - 0,2 ампера.

Выполнив расчет, вы точно будете знать, как настроить блок питания. Если вы не уверены, установите минимально возможное значение (0.1) и настраивайте его по ходу движения.

Если вы заметили, что ваш объект темно-коричневый, вам следует уменьшить силу тока. Напротив, если ваша вещь солоноватая, немного увеличьте мощность.

См. Также: 6 преимуществ и недостатков гальванопластики

Как настроить выпрямитель для гальванопластики

Ниже вы найдете пошаговые инструкции по настройке источника питания перед гальванопластикой. Но сначала вот что вам нужно для настройки выпрямителя для гальванопластики:

  • Зажимы типа «крокодил»
  • Выходной шнур питания
  • Розетка
  • Ваша ванна для гальванопластики

1.Подключите шнур питания

Сначала возьмите шнур питания и вставьте вилку в часть с тремя отверстиями на задней панели выпрямителя.

2. Выберите напряжение

На задней панели источника питания есть кнопка, с помощью которой вы можете переключаться между 115 В и 230 В. Эта настройка должна выполняться в соответствии со стандартным напряжением в вашей стране.

Стандартное напряжение в Европе - 220 В, поэтому я настроил блок питания на 230 В. В США бытовая техника работает от 120 В, поэтому вам следует настроить источник питания на 115 В.

3. Вставьте вилку в розетку.

Вставьте другую сторону шнура питания в розетку.

4. Установите зажимы типа «крокодил»

На блоке питания есть две кнопки на передней панели. Один красный, а другой черный. Прямо как ваши зажимы из кожи аллигатора. Поместите красный зажим из кожи аллигатора поверх красной кнопки. Затем поверните кнопку вправо, чтобы затянуть ее. Сделайте то же самое с черной клипсой из кожи аллигатора.

5. Поверните кнопки

Далее мы собираемся настроить кнопки так, чтобы мы не сжигали наш объект в ванне при включении выпрямителя.Поверните две кнопки справа и нижнюю левую до упора вправо. Затем поверните верхнюю левую кнопку до упора влево.

6. Подсоедините провода

Установите ванну для гальванопластики и прикрепите красный провод к медной катушке. Затем прикрепите черный провод к подвесному проводу (или к шине, если она медная).

7. Включение питания

Нажмите главный выключатель питания, чтобы включить выпрямитель. Все числа должны быть на 0. И красный свет рядом с числами должен гореть.Это означает, что ваш блок питания находится в режиме CC, и это то, что нам нужно. Если на блоке питания горит зеленый свет, это означает, что он находится в режиме постоянного напряжения и не будет работать для гальванопластики.

8. Установите желаемое напряжение

Теперь медленно поверните верхнюю левую кнопку, пока она не начнет показывать числа. У меня в ванне только один предмет, поэтому я установил источник питания на 0,01 вольт, 0,10 ампер.

Вот и все! Все, что вам нужно сделать сейчас, это следить за прогрессом. Вы увидите, что числа будут немного меняться по мере вашего продвижения.Это совершенно нормально. Вы можете вернуть исходную настройку всякий раз, когда увидите, что числа меняются.

Посмотрите этот процесс в видео:

Итог

Первоначальная настройка выпрямителя может сбить с толку. Особенно, если раньше у вас его не было. Если у вас есть источник питания постоянного тока Eventek, я надеюсь, что это руководство помогло вам в гальванопластике ваших первых объектов.

Если у вас другой блок питания, я бы рекомендовал повернуть все кнопки до нуля.Затем медленно поворачивайте их один за другим, пока числа не начнут появляться. Это то, что я сделал, чтобы понять, как пользоваться своим.

Как настроить выпрямитель для гальванопластики? Позвольте мне знать в комментариях ниже!

Кондиционирование питания со схемами мостового выпрямителя в вашей печатной плате

Захария Петерсон

| & nbsp Создано: 9 января 2020 г. & nbsp | & nbsp Обновлено: 14 ноября 2020 г.

Преобразование мощности имеет решающее значение при работе с печатными платами и для подачи питания на ваши компоненты.Это, казалось бы, простое действие может создать проблемы с целостностью сигнала, если ваши компоненты неправильно спроектированы, что приведет к битовым ошибкам или другим проблемам с сигналом во время работы. Программное обеспечение для проектирования может помочь вам избежать проблем, которые могут возникнуть при создании собственной схемы мостового выпрямителя для вашей печатной платы. Инструменты моделирования и подачи электроэнергии помогают визуализировать потенциальные проблемы и позволяют скорректировать конструкцию печатной платы и компонентов перед тем, как перейти к производству.

АЛЬТИУМ-КОНСТРУКТОР

Полностью унифицированный пакет проектирования печатных плат, основанный на правилах, со встроенными библиотеками компонентов.

Имея так много компонентов на вашей печатной плате, компании-разработчики программного обеспечения и отдельные дизайнеры пытаются скомпилировать как можно больше компонентов в библиотеки компонентов. Эти библиотеки компонентов содержат все необходимое для моделирования платы на основе моделей компонентов, создания составных компонентов или добавления нового проприетарного компонента для использования в ваших проектах.

Работа с согласованием мощности и преобразованием мощности с использованием схемы мостового выпрямителя широко используется в ряде систем.Ваша печатная плата должна позволять легко добавлять эти стандартные компоненты на вашу печатную плату или создавать собственные компоненты для использования в ваших проектах. Все эти компоненты должны быть доступны и доступны для поиска в вашей библиотеке компонентов. Лучшее программное обеспечение для проектирования печатных плат объединит эти функции управления компонентами с вашими инструментами проектирования, помогая вам максимально повысить продуктивность проектирования.

Если вы пролистаете библиотеку компонентов, вы найдете ряд предварительно упакованных схем мостового выпрямителя, которые вы можете включить в свою печатную плату.Вы также найдете ряд отдельных компонентов, которые можно использовать для создания собственной схемы мостового выпрямителя для преобразования и кондиционирования энергии. Независимо от того, нужен ли вашим электронным схемам встроенный источник питания или если вы ищете электронные компоненты, такие как регулятор напряжения, конденсатор или диод, наличие надежной библиотеки поможет.

Будь то волновой мостовой выпрямитель или двухполупериодный мостовой выпрямитель, возможность найти нужные вам компоненты в любой простой схеме является выдающейся.Для поиска необходимых компонентов требуется тщательная библиотека компонентов с лучшими функциями поиска, что дает вам гибкость, необходимую для разработки вашей печатной платы для вашего конкретного приложения.

Ваши библиотеки компонентов и вы

Ваши библиотеки компонентов предоставляют доступ к огромному количеству компонентов, включая все, что вам нужно для размещения полуволнового выпрямителя или двухполупериодного выпрямителя на вашей следующей печатной плате. Ваши библиотеки компонентов должны быть достаточно обширными, чтобы включать в себя встроенные схемы выпрямителей, но при этом быть достаточно адаптируемыми, чтобы все ваши другие инструменты проектирования могли получить доступ к информации из этой критически важной базы данных.

Если существующие компоненты в библиотеке не соответствуют вашей выходной мощности или характеристикам пульсации, ваше программное обеспечение должно упростить разработку проприетарных компонентов. Вам нужно будет создать SPICE-модель, пользовательское посадочное место и 3D-модель для вашего проприетарного компонента. Все эти данные о компонентах должны интегрироваться в остальные инструменты проектирования, что даст вам возможность адаптировать ваше программное обеспечение к вашему конкретному приложению.

Отчет о сравнении компонентов в Altium Designer

Бывают случаи, когда на вашей печатной плате могут возникать проблемы с целостностью сигнала, источником питания, кондиционированием питания или распределением питания, даже если вы следовали стандартным и нестандартным правилам проектирования.Хотя правила проектирования созданы для предотвращения этих проблем, они помогают диагностировать эти проблемы до того, как вы получите готовые платы. У вас должно быть хорошее представление о целостности сигналов на вашей печатной плате, прежде чем они будут отправлены в производство.

Независимо от того, используете ли вы регулятор напряжения, конденсатор или даже драйвер MOSFET, вы должны убедиться, что ваше выходное напряжение и входное напряжение соответствуют вашей принципиальной схеме. При работе с переменным напряжением, постоянным током и падением напряжения в источниках питания вы должны быть уверены в своих расчетах входного и выходного напряжения.

Инструменты моделирования и анализа в программном обеспечении для проектирования печатных плат позволяют диагностировать и исправлять эти проблемы до того, как они приведут к аварийным ситуациям. Высокоскоростные, высокочастотные и маломощные устройства подвержены различным проблемам с целостностью сигнала, которые могут вывести из строя вашу печатную плату. Вам нужно будет предпринять шаги, чтобы исправить любые проблемы с сигналом, которые вы обнаружите в результатах моделирования. Программное обеспечение для проектирования должно предоставлять вам инструменты, необходимые для диагностики этих проблем на этапе проектирования, а не после обработки.

Инструменты моделирования и анализа для силовой электроники

Моделирование может помочь вам определить, нужно ли включать в вашу печатную плату электронику преобразования сигнала или питания. Они также позволяют вам напрямую видеть, как эти компоненты и схемы влияют на целостность сигнала. Это может помочь вам сузить потенциальные причины проблем с сигналом на вашей печатной плате и найти виновника. Они также могут помочь вам определить, следует ли вам разработать собственные схемы выпрямителя, регулятора и фильтрации для вашей печатной платы.

Расположение компонентов в Altium Designer

Единый дизайн переворачивает старый процесс проектирования с ног на голову. Вместо того, чтобы переключаться между разными программами с разными рабочими процессами, вы можете создавать новейшие и лучшие печатные платы в одном интерфейсе. Все ваши инструменты проектирования, управления и анализа содержатся в едином программном пакете, а ваши функции с легкостью обмениваются данными.

Это идеальная среда для создания и анализа печатных плат с возможностью преобразования мощности, преобразования сигнала и согласования мощности, не говоря уже о высокоскоростных или высокочастотных устройствах.Информация в библиотеках компонентов легко синхронизируется с информацией в правилах компоновки, схемы и проектирования. Все эти данные сразу же становятся доступны из ваших инструментов моделирования, что дает вам максимально продуктивный опыт проектирования.

Унифицированный дизайн и управление данными в Altium Designer

Механизм проектирования в Altium Designer сильно зависит от правил. Проверка правил и их соответствие составляют основу процесса проектирования, а ядро ​​механизма проектирования создано для взаимодействия со всеми вашими инструментами управления и анализа компонентов.Altium Designer - единственная платформа для проектирования печатных плат, которая включает в себя все инструменты проектирования, управления компонентами и создания результатов в едином интерфейсе проектирования. Другие программы для проектирования печатных плат разделяют эти функции на разные программы с непоследовательным рабочим процессом, что снижает вашу продуктивность и стратегию управления.

Для создания лучших плат смешанных сигналов и поиска подходящего компонента для преобразования переменного и постоянного тока требуются библиотеки компонентов, которые напрямую взаимодействуют с вашими инструментами проектирования и анализа.Доступ к самому большому набору доступных компонентов гарантирует, что вам не придется делать выбор в пользу дизайна, жертвуя функциональностью вашего устройства.

Работа в единой среде проектирования означает, что ваши конструктивные особенности созданы для совместной работы на единой программной платформе. Ваши инструменты моделирования и проектирования интегрируются с вашими библиотеками компонентов, и вы можете анализировать поведение вашей мостовой схемы и диагностировать потенциальные проблемы с сигналом, напрямую обращаясь к данным вашего компонента.

Создаете ли вы схемы для быстрого прототипирования или планируете начать крупносерийное производство, в Altium Designer есть все инструменты для ваших нужд проектирования. Altium предоставляет каждому разработчику ресурсы, необходимые для достижения успеха. Вы можете получить доступ к форуму AltiumLive, обширной базе знаний, подкастам и вебинарам, проводимым отраслевыми экспертами. Altium Designer никогда не хочет, чтобы вы занимались проектированием в одиночку, и предоставляет всю необходимую поддержку.

Лучшие инструменты для проектирования, управления компонентами и моделирования помогут вам найти все компоненты, необходимые для вашей печатной платы, а также диагностировать потенциальные проблемы с сигналом.Только Altium Designer предоставляет вам все эти инструменты в едином программном пакете. Все эти инструменты работают вместе как часть единой платформы. Если отдельные функции с несовместимыми рабочими процессами убивают вашу производительность, вам нужен Altium Designer.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *