Vo väčšine zariadení sa používajú impulzné obvody napájacích zdrojov (UPS) z dôvodu ich vysokého elektrického výkonu a stability v prevádzke. Zároveň sa však používajú analógové zdroje energie, ktoré majú jednoduchú výrobu a vysokú spoľahlivosť. Existuje veľké množstvo možností na výrobu domácich majstrov, pomocou rôznych schematických riešení.

Druhy a princíp práce

Napájacia jednotka (PSU) bola dokončená samostatne alebo bola zakúpená sériová kópia, požiadavky na ňu zostali nezmenené, a to: vysoká účinnosť (účinnosť), malá veľkosť, vysoká stabilita výstupného signálu, nedostatok elektrického šumu a vysoká spoľahlivosť.

Hlavná klasifikácia napájacích zdrojov sa vykonáva podľa prevádzkového režimu, je lineárna a invertorová. Podľa toho sa B. P. delia:

  • na analóg (lineárny);
  • digitálne (invertor).

Medzi dôležité parametre BP patria:

  1. Typ výstupného signálu. Výsledkom konverzie môže byť výstupné napätie premenlivé alebo konštantné.
  2. Power. Je charakterizovaný prúdom, ktorý zariadenie vydáva bez zhoršenia charakteristík výstupného napätia. Merná jednotka wattov.
  3. Koeficient výkonnosti. Zobrazuje účinnosť zariadenia, t. J. Pomer prevádzanej energie k prenášanej. Čím je indikátor väčší, tým menej sa zariadenie počas prevádzky zahrieva.
  4. Ochrana proti preťaženiu. Schopnosť zariadenia reagovať na núdzové situácie v zariadeniach, ktoré napája.
  5. Chladiaci systém. Podľa typu chladenia sa delia na pasívne a aktívne. Pasívna forma zahŕňa radiátory alebo voľné chladenie, aktívnu formu, dúchadlá alebo vodné chladenie.

Analógové napájanie

Takéto zdroje napätia sa vyznačujú spoľahlivou prevádzkou a ľahkou výrobou. Nevýhody sú rozmery a váha , ako aj vysoké ceny .

Kľúčovými prvkami zdroja lineárneho napätia sú:

  • prepäťová ochrana;
  • transformátor.

Aby sa získalo konštantné napätie, za transformátor sa pridá diódový mostík a elektrolytický kondenzátor.

Transformátory sa používajú v rôznych prevedeniach, ich jediné primárne vinutie by malo byť navrhnuté na pripojenie k 220 V sieti. Vzhľad klesá a zdvíha. Samotný transformátor je elektrický výrobok, ktorý sa skladá z dvoch častí. Jadro zostavené z ocele alebo feritu a vinutia vyrobené vo forme zvitkov z vodivého materiálu. Na získanie nižšej úrovne signálu na výstupe ako na vstupe je počet závitov v sekundárnom vinutí menší. Zmenou tohto pomeru je možné získať akékoľvek napätie.

Sieťový filter zabraňuje rušeniu z pracovného zariadenia v prenikaní do siete a naopak. Zvyčajne kapacitný indukčný reťazec.

Princíp činnosti BP

Obvod napájacieho zdroja transformátora funguje nasledovne. Sieťové napätie prechádza cez filter az neho sa dostáva do primárneho vinutia transformátora. Keď ním prechádza striedavý prúd, vytvára sa striedavé magnetické pole. Toto pole preniká do jadra a do všetkých vinutí, v ktorých sa vyskytuje EMF. Ak je záťaž spojená so sekundárnym vinutím, potom pod vplyvom EMF začne pretekať striedavý prúd.

Aby sa získalo konštantné napätie, signál zo sekundárneho vinutia transformátora sa vysiela do usmerňovacej jednotky. Toto zariadenie je zostavené na štyroch diódach spojených mostíkovým obvodom a elektrolytickým kondenzátorom. Z elektrolytu je konštruované konštantné napätie na napájanie zariadení.

Spínaný napájací zdroj

Prevádzka UPS je založená na konverzii dvojitého napätia. Najskôr sa vstupný signál prevedie na konštantné napätie a potom na vysokofrekvenčné impulzy. Transformátor použitý v obvode nevyžaduje veľké rozmery. Keď sa transformátor a tranzistor zapnú spolu v kľúčovom režime, vytvorí sa blokovací generátor. Zmena a stabilizácia výstupného signálu nastáva skrátením doby otvorenia tranzistora, ktorý je riadený špecializovaným čipom. Jej práca je založená na princípe modulácie šírky impulzu (PWM). Výhoda tohto typu jednotky PSU:

  • nízka hmotnosť;
  • nízke náklady;
  • Účinnosť dosahuje 98%;
  • ochrana proti skratu a preťaženiu.

Medzi nedostatky je zaznamenaná zložitosť obvodov a skutočnosť, že taký zdroj energie zavádza do elektrického vedenia vysokofrekvenčné rušenie.

Princíp činnosti UPS

Sieťové napätie vstupuje do obvodu cez poistku, potom do kapacitného šumového filtra. Ďalej k usmerňovaciemu bloku diód. K výstupu usmerňovača je pripojená vyhladzujúca elektrolytická kapacita. Napätie na kondenzátore klesá prostredníctvom reťazca rezistorov a zenerovej diódy, čím sa poskytuje počiatočná hodnota pre mikroobvod. Čip riadi činnosť kľúčového tranzistora prostredníctvom obmedzovacieho odporu.

Keď obdĺžnikový impulz dorazí na tranzistor, otvorí sa a prúdi vinutím pulzného transformátora. V dôsledku toho sa indukuje EMF a na sekundárnom vinutí sa objaví napätie. Ak sa doba trvania impulzu prichádzajúceho do kľúčového tranzistora zvýši, zvýši sa aj hodnota výstupného signálu, zatiaľ čo sa zníži, podľa toho sa zníži.

Spätná väzba sa používa na získanie stabilného signálu. Chystá sa optočlen a odpor. So zvyšujúcou sa hodnotou signálu na sekundárnom vinutí transformátora sa tiež zvyšuje prúd tečúci cez optočlen, čo vedie k zníženiu odporu fototranzistora optočlenu. Výsledkom je, že na vstupe PWM regulátora sa úbytok napätia na odpore zvyšuje a znižuje. Trvanie impulzu, ktoré čip posiela do tranzistora, sa predlžuje.

Stabilizácia výstupu

Ak je potrebné na výstupe získať stabilizovaný signál, pred záťažou je pripojený integrovaný stabilizátor. Napríklad konštantná úroveň signálu KREN5A, 7812 alebo s jeho nastavením LM 317T atď. Stabilizátory sú charakterizované vstupným pracovným rozsahom, to znamená, že keď sa vstupný signál zmení v tomto rozsahu, vstup bude mať vždy konštantnú hodnotu napätia.

Okrem integrovaných obvodov sa používa aj parametrický stabilizátor. Jeho konštrukcia sa vyznačuje tým, že paralelne so záťažou je zapojená zenerova dióda s požadovaným stabilizačným napätím. V závislosti od záťaže a zenerovej diódy je odpor zapnutý. Pri zvyšujúcom sa prúde v obvode sa napätie na zenerovej dióde nezmení kvôli svojim charakteristikám prúdu a napätia. A všetky nadmerné napätie klesne na odpor. Na zvýšenie stabilizačného koeficientu v obvode sa na zenerovu diódu aplikuje dodatočná inklúzia tranzistorov.

Regulátor výstupného napätia

Ak je potrebné zmeniť stabilizovaný signál na výstupe, použije sa regulátor úrovne signálu. Jeden z jednoduchých regulátorov napätia pre napájanie je zostavený na špecializovanom čipe LM 317.

Čip LM 317 umožňuje nastavenie signálu v rozsahu od 1, 2 do 37 voltov s maximálnym prúdom 1, 5 ampér. Samotná zmena napätia nastáva úpravou odporu rezistora R1. Čip je vybavený ochranou proti skratu.

Malo by sa poznamenať, že v prípade použitia UPS, čip kontroléra PWM v dôsledku zúženia a rozšírenia čela impulzu zmení výkon prenášaný do transformátora a zohráva úlohu regulátora napätia. Zmeny nastávajú použitím premenlivého rezistora pripojeného na kontrolné kolíky čipu.

Ovládanie striedavého napätia

Jednotka PSU s konštantnou úrovňou signálu nie je vždy potrebná, niekedy sa na výstupe vyžaduje striedavé napätie. Pre plynulé nastavenie výstupného premenného signálu sa používa obvod s výkonným tyristorovým riadením.

Takáto schéma sa používa s aktívnym aj reaktívnym zaťažením. Vstupné napätie sa môže meniť od 125 do 220 voltov.

Usmerňovací mostík obsahuje tyristor, ktorý hrá úlohu ovládacieho kľúča. Len čo je kondenzátor C1 vybitý rezistorom R2, tyristor sa otvorí. Veľkosť signálu, pri ktorom sa tyristor otvára, je riadená variabilným odporom R1. Výstupné napätie sa pohybuje od nuly po hodnotu vstupného signálu.

Schémy napájania

Na nezávislú výrobu jednotiek PSU sa bude vyžadovať prítomnosť rádioelementov, presnosť a schéma zapojenia. Prevádzkovanie analógového domáceho napájania zvyčajne nespôsobuje problémy. Pri nastaviteľnom prepínaní napájania vlastnými rukami to bude ťažké aj pre vyškoleného rádioamatéra.

Lineárne napájanie

Najdrahšou časťou tohto zdroja napätia bude transformátor. Pre ľahšiu výrobu je lepšie hľadať transformátor typu torus. Zostávajúce rádiotelefóny nie sú vzácne a dajú sa vždy ľahko dosiahnuť. Na vykonanie jednoduchého regulovaného napájania budete potrebovať:

  • transformátor klesajúci;
  • štyri usmerňovacie diódy alebo hotový diódový mostík;
  • elektrolytická kapacita 68 až 220 mikrofaradov na 400 voltov;
  • Odpor 200 ohmov;
  • 6, 8 kΩ variabilný odpor;
  • integrálny stabilizátor LM 317.

Transformátor je vybraný so sekundárnym vinutím asi 25 voltov. Ak je to potrebné, bude potrebné odvinúť alebo nezávisle zdvihnúť požadovaný počet zákrut. Malo by sa poznamenať, že pri použití diódového mostíka sa výstupné napätie zvyšuje o množstvo rovnajúce sa súčinu produktu striedavého napätia o číslo 1, 41. Celý obvod je zostavený na doske plošných spojov alebo na stene. Kontrola úrovne signálu sa vykonáva zmenou odporu stavebného odporu. Takýto zdroj energie môže produkovať 1, 2 až 37 voltov pri prúde 1, 5 ampéra.

Digitálne napájanie

Vytvorenie takejto jednotky PSU nie je ľahké. Ak chcete vykonať jednoduchý impulzný blok sami, musíte najskôr vyrobiť dosku s plošnými spojmi. Metóda laserového žehlenia (LUT) sa používa doma. Keď je doska pripravená a sú zakúpené rádiové komponenty, bude potrebné všetko správne spájkovať.

Činnosť obvodu spočíva v použití mikroobvodu TL 494. Generátor zabudovaný v ňom napája striedavo tranzistory VT1, VT2 pracujúce v kľúčovom režime, impulzy s frekvenciou 30 kHz. Tranzistory sú spojené s riadiacim transformátorom TR1, ktorý riadi VT3, VT4. Kondenzátory C3, C4 sú výkonový filter.

Reťaz R7, C8 vytvára napájacie napätie pre mikroobvod v prvom okamihu zapnutia, po vybití C8 je energia už dodávaná prostredníctvom tretieho vinutia transformátora TR2. Zenerova dióda VD2 a kapacita C6 sú navrhnuté tak, aby generovali signál, ktorý zaisťuje činnosť mikroobvodu. Napätie z tretieho výstupu transformátora cez Schottkyho diódy a C9, C10 sa privádza na vstup rádiového zariadenia.

Po zozbieraní zdroja napätia po preskúmaní jeho činnosti nebude v budúcnosti ťažké opravovať jednotky napájania televízneho prijímača s pulzným napájaním. Áno, a to isté oprava jednotky PSU v počítačových systémoch alebo nabíjačkách sa ľahko vykoná nezávisle.

Pri nezávislej výrobe zariadení je potrebné pri práci so sieťou 220 V striedavého prúdu dbať na elektrickú bezpečnosť. Správne vykonaná jednotka PSU zo servisných častí si spravidla nebude vyžadovať konfiguráciu a okamžite začne pracovať.

Kategórie:

Konštrukcia a opravy