Източник на постоянно напрежение 12 волта е полезно устройство за дом, вила или гараж. Такова устройство е лесно да направите сами. По-долу е дадена диаграма на 12V захранване за сглобяване "направи си сам", както и съвети за изчисляване и избор на компоненти.

Видове захранвания

Към днешна дата източниците на импулсно напрежение са широко разпространени. Те имат значително предимство пред традиционните трансформаторни вериги по отношение на енергийна ефективност и тегло и размер. Смята се, че при токове на натоварване над 5 ампера те имат неоспорими предпочитания. Но те имат и недостатъци - например генериране на радиочестотни смущения в захранващата мрежа и в товара.И основната пречка за домашното сглобяване е сложността на веригите и необходимостта от специални умения за производството на части за намотка. Ето защо е по-добре за домашен майстор със средна квалификация да произведе захранване според обичайния принцип с мрежов понижаващ трансформатор.

Къде се използва източникът на напрежение

Обхватът на такова захранване в домакинството е широк:

захранване на лампи с ниско напрежение;
батерията се зарежда;
захранване за аудио устройства.

Както и много други цели, които изискват постоянно напрежение от 12 волта.

Схема на захранване на трансформатора

Как да направите 12 волтово захранване със собствените си ръце - примери за вериги

Схематична диаграма на захранването.

12-волтова захранваща верига, работеща от 220 V мрежа, се състои от следните възли:

Понижаващ трансформатор. Състои се от желязо, първична и вторична (може да има няколко) намотки. Без да навлизаме дълбоко в принципа на работа, трябва да се отбележи, че изходното напрежение зависи от съотношението на завоите на първичната (n1) и вторичната (n2) намотка. За да получите 12 волта, е необходимо вторичната намотка да съдържа 220/12 = 18,3 пъти по-малко завои от първичната.
Токоизправител. Най-често се изпълнява под формата на пълновълнова верига (диоден мост). Преобразува променливото напрежение в пулсиращо. Токът преминава през товара два пъти в една и съща посока.
Работата на пълновълнов токоизправител.
Филтрирайте. Преобразува пулсиращо напрежение в DC. Зарежда се при подаване на напрежение и се разрежда по време на паузи. Състои се от оксиден кондензатор с голям капацитет, успоредно с който често се свързва керамичен кондензатор с капацитет около 1 μF. За да се разбере необходимостта от този допълнителен елемент, трябва да се помни, че оксидният кондензатор е подреден под формата на ленти от фолио, навити на ролка.Тази ролка има паразитна индуктивност, която значително влошава качеството на високочестотното филтриране на шума. За да направите това, се включва допълнителен кондензатор за късо съединение на RF импулсите.
Еквивалентна схема на филтъра с оксид и допълнителни кондензатори.
стабилизатор. Може да липсва. Схемите на прости, но ефективни възли са разгледани по-долу.

Следващите раздели обсъждат как да изберете и изчислите всеки елемент от 12 волтов DC източник.

Избор на трансформатор

Има два начина за получаване на подходящ трансформатор. Самостоятелно производство на понижаващ блок и избор на подходящ в завода. Във всеки случай, имайте предвид:

на изхода на понижаващата намотка на трансформатора, при измерване на напрежението, волтметърът ще покаже ефективното напрежение (1,4 пъти по-малко от амплитудата);
на филтърния кондензатор без натоварване, постоянното напрежение ще бъде приблизително равно на амплитудата (те казват, че напрежението на кондензатора се „покачва“ с 1,4 пъти);
ако няма стабилизатор, тогава при натоварване напрежението на капацитета ще падне в зависимост от тока;
за да работи стабилизаторът, е необходимо известно превишение на входното напрежение над изходното напрежение, тяхното съотношение ограничава ефективността на захранването като цяло.

От последните две точки следва, че за нормална работа на PSU напрежението на трансформатора трябва да надвишава 12 V.

Самонавиващ се трансформатор

Пълното изчисляване и производство на домашен силови трансформатор е сложно, отнема много време, изисква инструменти и умения. Следователно ще бъде разгледан опростен път - избор на блок, подходящ за желязо, и промяната му на 12 V.

Ако има готов трансформатор, но няма диаграма на връзката му, трябва да извикате неговия тестер за намотки с тестер.Намотката с най-голямо съпротивление вероятно ще бъде мрежова. Останалите намотки трябва да бъдат премахнати.

След това трябва да измерите дебелината на комплекта желязо b и ширината на централната плоча a и да ги умножите. Площта на напречното сечение на сърцевината се получава S \u003d a * b (в кв. см). Той определя мощността на трансформатора P=. След това се изчислява максималният ток в ампери, който може да бъде отстранен от намотка с напрежение 12 волта: I = P / 12.

Определяне на площта на ядрото.

След това броят на завоите на волт се изчислява по формулата n=50/S. За 12 волта е необходимо да навиете 12 * n завъртания с марж от около 20% за загуби в мед и на стабилизатора. И ако не, тогава спадът на напрежението при натоварване. И последната стъпка е да изберете напречното сечение на проводника на намотката според графиката за плътност на тока от 2-3 mA / кв. мм.

Избор на медна тел.

Например има трансформатор с първична намотка от 220 V с комплект желязо с дебелина 3,5 см и ширина на средния език 2,5 см. Следователно S = 2,5 * 3,5 = 8,75 и мощността на трансформатора =3 W (приблизително). Тогава максималният възможен ток при 12 волта е I=P/U=3/12=0,25 A. За навиване можете да изберете проводник с диаметър 0,35..0,4 кв. мм. За 1 волт има 50 / 8,75 = 5,7 оборота, необходимо е да навиете 12 * 5,7 = 33 оборота. Като се вземе предвид запасът - около 40 оборота.

Избор на готов трансформатор

Ако има готов трансформатор с вторична намотка, подходяща за ток и напрежение, можете да опитате да вземете готов. Например, в серията CCI има подходящи продукти с напрежение на вторичната намотка близо до 12 волта.

трансформатор	Обозначаване на изводите на вторичната намотка	Напрежение, V	Допустим ток, А
Търговско-промишлена палата48	11-12, 13-14, 15-16, 17-18	13,8	0,27
CCI209	11-12, 13-15	11,5	0,0236
CCI216	11-12, 13-14, 15-16, 17-18	11,5	0,072

Предимството на това решение е минималната трудоемкост и надеждността на фабричното изпълнение. Минус - трансформаторът съдържа други намотки, общата мощност също се изчислява за тяхното натоварване.Следователно, по отношение на теглото и размера, такъв трансформатор ще загуби.

Избор на диоди и производство на токоизправител

Диодите в токоизправителя се избират според три параметъра:

най-високото допустимо напрежение напред;
най-високото обратно напрежение;
максимален работен ток.

Според първите два параметъра 90 процента от наличните полупроводникови устройства са подходящи за работа в 12-волтова верига, като изборът се прави основно от максималния продължителен ток. Дизайнът на корпуса на диода и методът на производство на токоизправителя също зависят от този параметър.

Ако токът на натоварване не надвишава 1 A, могат да се използват чужди и местни едноамперни диоди:

1N4001-1N4007;
HER101-HER108;
KD258 („капчица“);
KD212 и други.

За по-ниски токове (до 0,3 A) са проектирани устройства KD105 (KD106). Всички изброени диоди могат да бъдат монтирани както вертикално, така и хоризонтално върху печатна схема или платка, или просто на щифтове. Нямат нужда от радиатори.

Диоден мост от елементи с ниска мощност.

Ако имате нужда от големи работни токове, тогава трябва да използвате други диоди (KD213, KD202, KD203 и др.). Тези устройства са предназначени за работа на радиатори, без тях те ще издържат не повече от 10% от максималния ток на табелката. Следователно, трябва да изберете готови радиатори или да ги направите сами от мед или алуминий.

Друг дизайн на диодния мост.

Също така е удобно да се използват готови мостови диодни възли KTS405, KVRS или други подобни. Не е необходимо да се сглобяват - достатъчно е да приложите променливо напрежение към съответните изходи и да премахнете константата.

Монтаж на KVRS3510.

Капацитет на кондензатора

Капацитетът на кондензатора зависи от товара и от пулсациите, които позволява.За точно изчисляване на капацитета има формули и онлайн калкулатори, които могат да бъдат намерени в Интернет. За практика можете да се съсредоточите върху числата:

при ниски токове на натоварване (десетки милиампера) капацитетът трябва да бъде 100..200 uF;
при токове до 500 mA е необходим кондензатор 470..560 uF;
до 1 A - 1000..1500 uF.

При по-високи токове, капацитетът се увеличава пропорционално. Общият подход е, че колкото по-голям е кондензаторът, толкова по-добре. Можете да увеличите капацитета му до всяка степен, ограничен само от размера и цената. По отношение на напрежението е необходимо да вземете кондензатор със сериозен марж. Така че, за 12-волтов токоизправител е по-добре да вземете 25-волтов елемент, отколкото 16-волтов.

Тези съображения са верни за нестабилизирани източници. За PSU със стабилизатор на капацитет, той може да бъде намален няколко пъти.

Стабилизиране на изходното напрежение

Не винаги е необходим стабилизатор на изхода на захранването. Така че, ако се предполага, че се използва захранващ блок във връзка с оборудване за възпроизвеждане на звук, тогава изходът трябва да има стабилно напрежение. И ако нагревателният елемент служи като товар, стабилизаторът очевидно е излишен. За Захранване на LED лента можете да направите без най-сложния захранващ модул, но от друга страна, стабилното напрежение гарантира независимостта на яркостта на сиянието по време на пренапрежение и удължава живота на LED лампата.

Ако се вземе решение за инсталиране на стабилизатор, тогава най-лесният начин е да го сглобите на специализиран чип LM7812 (KR142EN5A). Превключващата верига е проста и не изисква настройка.

Стабилизатор на 7812.

На входа на такъв стабилизатор може да се приложи напрежение от 15 до 35 волта. На входа трябва да бъде инсталиран кондензатор C1 с капацитет най-малко 0,33 микрофарада, най-малко 0,1 микрофарада на изхода.Кондензаторът на филтърния блок обикновено действа като C1, ако дължината на свързващите проводници не надвишава 7 см. Ако тази дължина не може да се поддържа, тогава ще трябва да се монтира отделен елемент.

Чип 7812 има защита срещу прегряване и късо съединение. Но тя не харесва обръщането на полярността на входа и подаването на външно напрежение към изхода - времето й в живота в такива ситуации се изчислява в секунди.

Важно! За ток на натоварване над 100 mA е задължително инсталирането на интегрален стабилизатор на радиатор!

Увеличаване на изходния ток на стабилизатора

Горната схема ви позволява да заредите стабилизатора с ток до 1,5 A. Ако това не е достатъчно, можете да захранвате възела с допълнителен транзистор.

Схема с n-p-n структура транзистор

Външен транзистор n-p-n.

Тази схема се препоръчва от разработчиците и е включена в листа с данни за чипа. Изходният ток не трябва да надвишава максималния колекторен ток на транзистора, който трябва да бъде снабден с радиатор.

P-n-p транзисторна схема

Ако няма полупроводников триод с n-p-n структура, тогава стабилизаторът може да бъде усилен с p-n-p полупроводников триод.

Външен транзистор p-n-p.

Силициевият диод с ниска мощност VD увеличава изходното напрежение на 7812 с 0,6 V и компенсира спада на напрежението през емитерния възел на транзистора.

Параметричен стабилизатор

Ако по някаква причина интегрираният регулатор не е наличен, можете да стартирате възела на ценеровия диод. Необходимо е да изберете ценеров диод със стабилизиращо напрежение 12 V и проектиран за съответния ток на натоварване. Най-високият ток за някои 12-волтови домашни и вносни ценерови диоди е посочен в таблицата.

Тип Ценер	D814G	D815D	KS620A	1N4742A	BZV55C12	1N5242B
Ток на натоварване	5 mA	0,5 А	50 mA	25 mA	5 mA	40 mA
Стабилизиращо напрежение	12 волта

Схема на прост параметричен стабилизатор.

Стойността на резистора се изчислява по формулата:

R \u003d (Uin min-Ust) / (In max + Ist min), където:

Uin min - минимално входно нестабилизирано напрежение (трябва да бъде най-малко 1,4 Ust), волта;
Ust - стабилизиращо напрежение на ценеровия диод (референтна стойност), волт;
В max - най-високият ток на натоварване;
I мин - минимален стабилизиращ ток (референтна стойност).

Ако няма ценеров диод за желаното напрежение, той може да бъде съставен от два, свързани последователно. В този случай общото напрежение трябва да бъде 12 V (например D815A при 5,6 волта плюс D815B при 6,8 волта ще даде 12,4 V).

Важно! Невъзможно е паралелно свързване на ценерови диоди (дори от същия тип) "за увеличаване на стабилизиращия ток"!

Ценеровите диоди не са свързани паралелно.

Можете да включите параметричния стабилизатор по същия начин - като включите външен транзистор.

Схема на мощен стабилизатор.

За мощен транзистор трябва да се осигури радиатор. Захранващото напрежение в този случай ще бъде по-малко от Ust на ценеровия диод с 0,6 V. Ако е необходимо, изходното напрежение може да се регулира нагоре чрез включване на силициев диод (или верига от диоди). Всеки елемент във веригата ще увеличи Vout с около 0,6 V.

Схема на стабилизатор с ценеров диод и диод.

Регулиране на изходното напрежение

Ако напрежението на захранването трябва да се регулира от нула, тогава оптималната схема би била параметричен стабилизатор с добавяне на променлив резистор.

Плавно регулиране на напрежението.

Резистор 1 kΩ, свързан между основата на транзистора и общия проводник, ще предпази триода от повреда, ако веригата на двигателя на потенциометъра се счупи.Когато копчето на променливия резистор се завърти, напрежението в основата на транзистора ще се промени от 0 до Ust на ценеровия диод с изоставане от около 0,6 волта. Трябва да се има предвид, че параметрите на възела ще бъдат по-лоши поради използването на потенциометър - наличието на движещ се контакт (дори и с добро качество) неизбежно ще намали стабилността на напрежението в основата на транзистора.

Прочетете също

Как да си направим захранване от енергоспестяваща лампа

Постигането на регулиране от 0 до 12 волта с интегрирания регулатор от серия 78XX е много по-трудно. Ако диапазонът на регулиране от 5 до 12 V е достатъчен, можете да използвате чипа 7805 и да го включите според веригата на потенциометъра. Ценеровият диод трябва да е с напрежение около 7 волта (KS168 със или без диод, KS175 и др.). В долната позиция на плъзгача на потенциометъра щифтът GND е свързан към общия проводник и изходът ще бъде 5 волта. Когато двигателят се измести към горната мощност, напрежението върху него ще нарасне до Ust на ценеровия диод и ще се добави със стабилизиращото напрежение на микросхемата.

Плавно регулиране от 5 до 12 волта.

Можете да използвате чипа LM317. Той също така има три терминала и е специално проектиран за създаване на регулирани източници. Но този стабилизатор има по-нисък праг на напрежение, започващ от 1,25 волта. Има много схеми в интернет на LM317 с настройка от нула, но 90+ процента от тези вериги са неработещи.

Стандартна схема на свързване LM317.

Прочетете също:Самоделно захранване с регулиране на напрежението и тока от 0 до 30V

Оформление на инструмента

След като всички възли са избрани или има ясна представа какви ще бъдат те, можете да продължите към оформлението на устройството. Също така е важно да разберете какъв ще бъде бъдещият корпус на устройството.Можете да изберете готови, можете да го направите сами, ако имате материали и умения.

Няма специални правила за разположението на възлите вътре в кутията. Но е желателно да подредите възлите така, че да са свързани с проводници последователно, както е на диаграмата, и по най-краткото разстояние. Изходните клеми се поставят най-добре от страната, противоположна на захранващия кабел. По-добре е да фиксирате превключвателя на захранването и предпазителя на гърба на устройството. За рационалното използване на пространството между корпусите някои от възлите могат да бъдат монтирани вертикално, но е по-добре да фиксирате диодния мост хоризонтално. Когато са монтирани вертикално, конвекционните потоци от горещ въздух от долните диоди ще текат около горните елементи и допълнително ще ги нагряват.

За тези, които не разбират, гледайте видеоклипа: Просто захранване, което може да направите сами.

Сглобяването на DC захранване с фиксирана мощност е лесно. Това е по силите на обикновен майстор, трябват ви само елементарни познания по електротехника и минимални умения за монтаж.

Направи си сам