Hace poco me encontré con un diagrama en Internet que era muy bloque simple Fuente de alimentación con regulación de voltaje. El voltaje se puede ajustar de 1 voltio a 36 voltios, dependiendo del voltaje de salida en el devanado secundario del transformador.
¡Mire de cerca el LM317T en el circuito mismo! La tercera pata (3) del microcircuito está conectada al condensador C1, es decir, la tercera pata es ENTRADA, y la segunda pata (2) está conectada al condensador C2 y una resistencia de 200 ohmios y es una SALIDA.
Usando un transformador, de una tensión de red de 220 voltios obtenemos 25 voltios, no más. Menos es posible, no más. Luego enderezamos todo con un puente de diodos y suavizamos las ondulaciones con la ayuda del condensador C1. Todo esto se describe en detalle en el artículo sobre cómo obtener voltaje constante a partir de voltaje alterno. Y aquí está nuestra carta de triunfo más importante en la fuente de alimentación: este es un chip regulador de voltaje altamente estable LM317T. En el momento de escribir este artículo, el precio de este chip rondaba los 14 rublos. Incluso más barato que una barra de pan blanco.
Descripción del chip
LM317T es un regulador de voltaje. Si el transformador produce hasta 27-28 voltios en el devanado secundario, entonces podemos regular fácilmente el voltaje de 1,2 a 37 voltios, pero no subiría el listón a más de 25 voltios en la salida del transformador.
El microcircuito se puede ejecutar en el paquete TO-220:
o en carcasa D2 Pack
Puede pasar una corriente máxima de 1,5 amperios, que es suficiente para alimentar sus dispositivos electrónicos sin caída de voltaje. Es decir, podemos generar un voltaje de 36 voltios con una carga de corriente de hasta 1,5 amperios y, al mismo tiempo, nuestro microcircuito seguirá generando 36 voltios; esto, por supuesto, es ideal. En realidad, caerán fracciones de voltios, lo que no es muy crítico. Cuando hay una gran corriente en la carga, es más recomendable instalar este microcircuito en un radiador.
Para montar el circuito también necesitamos una resistencia variable de 6,8 kiloohmios, o incluso 10 kiloohmios, así como una resistencia constante de 200 ohmios, preferiblemente a partir de 1 vatio. Bueno, ponemos un condensador de 100 µF en la salida. ¡Esquema absolutamente simple!
Montaje en hardware
Anteriormente tenía una fuente de alimentación con transistores muy mala. Pensé, ¿por qué no rehacerlo? Aquí está el resultado ;-)
Aquí vemos el puente de diodos GBU606 importado. Está diseñado para una corriente de hasta 6 Amperios, lo cual es más que suficiente para nuestra alimentación, ya que entregará un máximo de 1,5 Amperios a la carga. Instalé el LM en el radiador usando pasta KPT-8 para mejorar la transferencia de calor. Bueno, creo que todo lo demás te resulta familiar.
Y aquí hay un transformador antediluviano que me da un voltaje de 12 voltios en el devanado secundario.
Empacamos todo esto con cuidado en el estuche y retiramos los cables.
¿Te gusta eso? ;-)
El voltaje mínimo que obtuve fue de 1,25 voltios y el máximo fue de 15 voltios.
configuro cualquier voltaje, en este caso los más comunes son 12 Voltios y 5 Voltios
¡Todo funciona muy bien!
Esta fuente de alimentación es muy conveniente para ajustar la velocidad de un mini taladro, que se utiliza para perforar placas de circuito.
Análogos en Aliexpress
Por cierto, en Ali puedes encontrar inmediatamente un conjunto listo para usar de este bloque sin transformador.
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Fuentes de alimentación corriente continua necesario no sólo para los radioaficionados. Tienen un ámbito de aplicación muy amplio y, por lo tanto, la mayoría de los artesanos del hogar los utilizan en un grado u otro. Este artículo describe los principales tipos de convertidores de voltaje, sus diferencias características y aplicaciones, y cómo hacer una fuente de alimentación simple con sus propias manos.
Hacerlo usted mismo le permitirá ahorrar mucho dinero. Una vez que comprenda el dispositivo y el principio de funcionamiento, podrá repararlo fácilmente.
Aplicaciones
Estos dispositivos tienen una gama muy amplia de aplicaciones. Veamos los usos principales. Para ahorrar batería, las herramientas eléctricas de bajo voltaje se conectan a fuentes de alimentación caseras. Estos dispositivos se utilizan para conectar dispositivos de iluminación LED, instalar iluminación en habitaciones con mucha humedad y peligro de descarga eléctrica y para muchos otros fines no directamente relacionados con la radioelectrónica.
Clasificación de dispositivos
La mayoría de las fuentes de alimentación convierten la tensión de red de CA de 220 voltios en tensión de CC de un valor determinado. Además, el dispositivo se caracteriza por una gran lista de parámetros operativos que deben tenerse en cuenta a la hora de comprarlo o diseñarlo.
Los principales parámetros operativos son la corriente de salida, el voltaje y la capacidad de estabilizar y ajustar el voltaje de salida. Todos estos convertidores se clasifican en dos grandes grupos según el método de conversión: dispositivos analógicos y de pulsos. Estos grupos de fuentes de alimentación tienen fuertes diferencias y se distinguen fácilmente de la foto a primera vista.
Anteriormente sólo se producían dispositivos analógicos. En ellos, la conversión de tensión se realiza mediante un transformador. Recopilar una fuente así no es difícil. Su esquema es bastante simple. Consiste en un transformador reductor, un puente de diodos y un condensador estabilizador.
Los diodos convierten el voltaje de CA en voltaje de CC. El condensador lo suaviza aún más. La desventaja de estos dispositivos son sus grandes dimensiones y peso.
Un transformador de 250 vatios pesa varios kilogramos. Además, el voltaje en la salida de dichos dispositivos puede cambiar debido a factores externos. Por lo tanto, para estabilizar los parámetros de salida en dichos dispositivos, se agregan elementos especiales al circuito electrónico.
Las fuentes de alimentación de alta potencia se fabrican mediante transformadores. Es recomendable utilizar estos dispositivos para cargar baterías de automóviles o para conectar taladros eléctricos para salvar la vida útil de las baterías de litio.
La ventaja de este dispositivo es el aislamiento galvánico entre los dos devanados (a excepción de los autotransformadores). El devanado primario conectado a la red de alta tensión no tiene contacto físico con el devanado secundario. Sobre él se genera un voltaje reducido.
La transferencia de energía se realiza mediante campo magnético corriente alterna en el núcleo metálico del transformador. Si tiene conocimientos mínimos en radioelectrónica, es más fácil montar una fuente de alimentación ajustable clásica con un transformador con sus propias manos.
Con el desarrollo de la tecnología electrónica, ha sido posible producir convertidores de voltaje semiconductores más baratos. Son muy compactos, ligeros y tienen un precio muy bajo. Gracias a esto, se convirtieron en líderes del mercado. Cada apartamento utiliza varias fuentes de alimentación diferentes.
Desafortunadamente, la mayoría de los dispositivos modernos no tienen aislamiento galvánico de la fuente de alimentación. Debido a esto, muchas veces mueren personas que usan el dispositivo mientras cargan un teléfono celular u otro equipo y al mismo tiempo se bañan o se lavan la cara.
Si se siguen las precauciones de seguridad, no hay peligro para una persona. Estos dispositivos tienen un costo bastante bajo y, cuando se estropean, a menudo no intentan repararlos, sino que compran un dispositivo nuevo. Sin embargo, si comprende los circuitos y los principios operativos de las fuentes de alimentación conmutadas, podrá reparar fácilmente dicha fuente de alimentación y ensamblar un nuevo dispositivo.
Fuentes de alimentación conmutadas
Veamos el diseño y el principio de funcionamiento de las fuentes de alimentación conmutadas. En tales dispositivos, la tensión alterna de la red se convierte en tensión de alta frecuencia en la entrada. Para transformar corrientes de alta frecuencia no se necesitan grandes transformadores, sino bobinas electromagnéticas en miniatura. Por lo tanto, estos convertidores caben fácilmente en carcasas pequeñas. Por ejemplo, se pueden colocar fácilmente en el casquillo de plástico de una lámpara de bajo consumo.
La disposición de dicha fuente de alimentación en un dispositivo pequeño no causa ningún problema. Para un funcionamiento confiable, es necesario prever la posibilidad de enfriar los elementos calefactores en radiadores metálicos especiales. circuito electronico. La tensión convertida se rectifica mediante diodos de alta velocidad y se filtra en el filtro de salida.
La desventaja de tales dispositivos es la inevitable presencia de interferencias de alta frecuencia en la salida del convertidor, a pesar de la presencia de filtros especiales. Además, los dispositivos pulsados utilizan circuitos especiales de estabilización de voltaje de salida.
La fuente de alimentación conmutada se puede adquirir como una unidad independiente, lista para su instalación en el dispositivo. También puede ensamblar este dispositivo usted mismo utilizando diagramas e instrucciones ampliamente disponibles para ensamblar fuentes de alimentación.
Hay que tener en cuenta que el autoensamblaje puede resultar más caro que un producto adquirido online en el mercado asiático. Esto puede deberse al hecho de que los componentes electrónicos se venden con un margen de beneficio más alto que el margen de beneficio del fabricante en China por el montaje del producto y su entrega. En cualquier caso, habiendo comprendido la estructura de dichos dispositivos, será posible no solo montarlo usted mismo, sino también, si es necesario, repararlo. Estas habilidades serán muy útiles.
Si desea ahorrar dinero, puede utilizar fuentes de alimentación conmutadas desde computadoras personales. A menudo fuera de servicio ordenador personal hay un bloque de trabajo. Requieren modificaciones mínimas antes de su uso.
Estas fuentes de alimentación tienen protección inactiva. Deben estar bajo carga en todo momento. Por lo tanto, para evitar la parada, se incluye una resistencia constante en la carga. Estas unidades modernizadas se utilizan principalmente para alimentar herramientas eléctricas domésticas.
Foto de bricolaje de fuentes de alimentación.
La mayoría de los dispositivos electrónicos modernos prácticamente no utilizan fuentes de alimentación analógicas (transformadores); son reemplazadas por convertidores de voltaje pulsados; Para entender por qué sucedió esto, es necesario considerar características de diseño, así como las fortalezas y debilidades de estos dispositivos. También hablaremos sobre el propósito de los componentes principales de las fuentes pulsadas y brindaremos un ejemplo simple de una implementación que se puede ensamblar con sus propias manos.
Características de diseño y principio de funcionamiento.
De los diversos métodos de conversión de voltaje para alimentar componentes electrónicos, se pueden identificar dos que están más extendidos:
- Analógico, cuyo elemento principal es un transformador reductor, además de su función principal, también proporciona aislamiento galvánico.
- Principio de impulso.
Veamos en qué se diferencian estas dos opciones.
Fuente de alimentación basada en un transformador de potencia.
Consideremos un diagrama de bloques simplificado de este dispositivo. Como se puede ver en la figura, se instala un transformador reductor en la entrada, con su ayuda se convierte la amplitud del voltaje de suministro, por ejemplo, de 220 V obtenemos 15 V. El siguiente bloque es un rectificador, su La tarea es convertir la corriente sinusoidal en una pulsada (el armónico se muestra arriba de la imagen simbólica). Para ello se utilizan elementos semiconductores rectificadores (diodos) conectados mediante un circuito puente. Su principio de funcionamiento se puede encontrar en nuestro sitio web.
El siguiente bloque realiza dos funciones: suaviza la tensión (para ello se utiliza un condensador de capacidad adecuada) y la estabiliza. Esto último es necesario para que el voltaje no “baje” cuando aumenta la carga.
El diagrama de bloques dado está muy simplificado; como regla general, una fuente de este tipo tiene un filtro de entrada y circuitos de protección, pero esto no es importante para explicar el funcionamiento del dispositivo.
Todas las desventajas de la opción anterior están relacionadas directa o indirectamente con el elemento estructural principal: el transformador. En primer lugar, su peso y dimensiones limitan la miniaturización. Para no ser infundados, utilizaremos como ejemplo un transformador reductor de 220/12 V con una potencia nominal de 250 W. El peso de dicha unidad es de unos 4 kilogramos y sus dimensiones son 125x124x89 mm. Puedes imaginar cuánto pesaría un cargador de portátil basado en él.
En segundo lugar, el precio de estos dispositivos a veces es muchas veces superior al coste total de los demás componentes.
Dispositivos de pulso
Como puede verse en el diagrama de bloques que se muestra en la Figura 3, el principio de funcionamiento de estos dispositivos difiere significativamente de los convertidores analógicos, principalmente por la ausencia de un transformador reductor de entrada.
Figura 3. Diagrama de bloques bloqueo de pulso nutrición Consideremos el algoritmo operativo de dicha fuente:
- La energía se suministra al protector contra sobretensiones; su tarea es minimizar las interferencias de la red, tanto entrantes como salientes, que surgen como resultado del funcionamiento.
- A continuación, entran en funcionamiento la unidad para convertir tensión sinusoidal en tensión constante pulsada y un filtro suavizador.
- En la siguiente etapa se conecta un inversor al proceso; su tarea consiste en generar señales rectangulares de alta frecuencia. La retroalimentación al inversor se realiza a través de la unidad de control.
- El siguiente bloque es TI, es necesario para el modo generador automático, suministro de voltaje al circuito, protección, control del controlador, así como la carga. Además, la tarea de TI incluye garantizar el aislamiento galvánico entre circuitos de alta y baja tensión.
A diferencia de un transformador reductor, el núcleo de este dispositivo está hecho de materiales ferrimagnéticos, lo que contribuye a la transmisión confiable de señales de RF, que pueden estar en el rango de 20 a 100 kHz. Un rasgo característico de TI es que a la hora de conectarlo es fundamental la inclusión del principio y el final de los devanados. Las pequeñas dimensiones de este dispositivo permiten producir dispositivos en miniatura; un ejemplo es el arnés electrónico (balasto) de una lámpara LED o de bajo consumo.
- A continuación entra en funcionamiento el rectificador de salida, ya que trabaja con voltaje de alta frecuencia; el proceso requiere elementos semiconductores de alta velocidad, por lo que para este fin se utilizan diodos Schottky.
- En la fase final, se realiza el filtrado en un filtro ventajoso, después de lo cual se aplica voltaje a la carga.
Ahora, como prometimos, veamos el principio de funcionamiento del elemento principal de este dispositivo: el inversor.
¿Cómo funciona un inversor?
La modulación de RF se puede realizar de tres formas:
- frecuencia de pulso;
- pulso de fase;
- ancho de pulso.
En la práctica, se utiliza la última opción. Esto se debe tanto a la simplicidad de implementación como al hecho de que PWM tiene una frecuencia de comunicación constante, a diferencia de los otros dos métodos de modulación. A continuación se muestra un diagrama de bloques que describe el funcionamiento del controlador.
El algoritmo de funcionamiento del dispositivo es el siguiente:
El generador de frecuencia de referencia genera una serie de señales rectangulares cuya frecuencia corresponde a la de referencia. A partir de esta señal, se forma un diente de sierra U P, que se suministra a la entrada del comparador K PWM. La señal UUS procedente del amplificador de control se suministra a la segunda entrada de este dispositivo. La señal generada por este amplificador corresponde a la diferencia proporcional U P ( tensión de referencia) y U PC (señal de regulación del circuito de retroalimentación). Es decir, la señal de control UUS es, de hecho, un voltaje no coincidente con un nivel que depende tanto de la corriente en la carga como del voltaje en ella (U OUT).
Este método de implementación le permite organizar un circuito cerrado que le permite controlar el voltaje de salida, es decir, de hecho, estamos hablando de una unidad funcional lineal-discreta. En su salida se generan impulsos, con una duración que depende de la diferencia entre las señales de referencia y de control. En base a esto, se crea un voltaje para controlar el transistor clave del inversor.
El proceso de estabilización del voltaje de salida se lleva a cabo monitoreando su nivel; cuando cambia, el voltaje de la señal de control U PC cambia proporcionalmente, lo que conduce a un aumento o disminución en la duración entre pulsos.
Como resultado, la potencia de los circuitos secundarios cambia, lo que garantiza la estabilización del voltaje de salida.
Para garantizar la seguridad, es necesario un aislamiento galvánico entre la red de suministro y la retroalimentación. Para ello se utilizan normalmente optoacopladores.
Fortalezas y debilidades de las fuentes pulsadas.
Si comparamos dispositivos analógicos y de pulsos de la misma potencia, estos últimos tendrán las siguientes ventajas:
- Pequeño tamaño y peso debido a la ausencia de un transformador reductor de baja frecuencia y elementos de control que requieran la eliminación del calor mediante grandes radiadores. Gracias al uso de tecnología de conversión de señales de alta frecuencia, es posible reducir la capacitancia de los capacitores utilizados en los filtros, lo que permite la instalación de elementos más pequeños.
- Mayor eficiencia, ya que las principales pérdidas son causadas únicamente por procesos transitorios, mientras que en los circuitos analógicos se pierde constantemente mucha energía durante la conversión electromagnética. El resultado habla por sí solo: aumenta la eficiencia al 95-98%.
- Menor coste debido al uso de elementos semiconductores menos potentes.
- Rango de voltaje de entrada más amplio. Este tipo de equipo no exige frecuencia ni amplitud, por lo que se permite la conexión a redes de diversos estándares;
- Disponibilidad de protección confiable contra cortocircuitos, sobrecargas y otras situaciones de emergencia.
Las desventajas de la tecnología de pulsos incluyen:
La presencia de interferencias de RF es consecuencia del funcionamiento del convertidor de alta frecuencia. Este factor requiere la instalación de un filtro que suprima las interferencias. Lamentablemente, su funcionamiento no siempre es eficaz, lo que impone algunas restricciones al uso de dispositivos de este tipo en equipos de alta precisión.
Requisitos especiales para la carga, no se debe reducir ni aumentar. Tan pronto como el nivel de corriente exceda el umbral superior o inferior, las características del voltaje de salida comenzarán a diferir significativamente de las estándar. Como regla general, los fabricantes (incluso recientemente los chinos) prevén tales situaciones e instalan la protección adecuada en sus productos.
Ámbito de aplicación
Casi toda la electrónica moderna funciona con bloques de este tipo, por ejemplo:
Montaje de una fuente de alimentación conmutada con tus propias manos.
Consideremos el circuito de una fuente de alimentación simple, donde se aplica el principio de funcionamiento descrito anteriormente.
Designaciones:
- Resistencias: R1 – 100 Ohm, R2 – de 150 kOhm a 300 kOhm (seleccionable), R3 – 1 kOhm.
- Capacitancias: C1 y C2 - 0,01 µF x 630 V, C3 -22 µF x 450 V, C4 - 0,22 µF x 400 V, C5 - 6800 -15000 pF (seleccionable), 012 µF, C6 - 10 µF x 50 V, C7 – 220 µF x 25 V, C8 – 22 µF x 25 V.
- Diodos: VD1-4 - KD258V, VD5 y VD7 - KD510A, VD6 - KS156A, VD8-11 - KD258A.
- Transistor VT1 – KT872A.
- Estabilizador de voltaje D1 - microcircuito KR142 con índice EH5 - EH8 (según el voltaje de salida requerido).
- Transformador T1: se utiliza un núcleo de ferrita en forma de W con dimensiones 5x5. El devanado primario está enrollado con 600 vueltas de alambre de Ø 0,1 mm, el secundario (pasadores 3-4) contiene 44 vueltas de Ø 0,25 mm y el último devanado contiene 5 vueltas de Ø 0,1 mm.
- Fusible FU1 – 0,25A.
La configuración se reduce a seleccionar los valores de R2 y C5, que aseguran la excitación del generador a un voltaje de entrada de 185-240 V.
Se tardó un día en desarrollar esta fuente de alimentación, el mismo día en que se implementó y todo el proceso fue filmado con una cámara de video. Algunas palabras sobre el esquema. Se trata de una fuente de alimentación estabilizada con regulación de tensión de salida y limitación de corriente. Las características esquemáticas le permiten reducir el voltaje de salida mínimo a 0,6 voltios y la corriente de salida mínima a aproximadamente 10 mA.
A pesar del diseño simple, esta fuente de alimentación es inferior incluso a buenas fuentes de alimentación de laboratorio que cuestan entre 5 y 6 mil rublos. La corriente de salida máxima del circuito es de 14 amperios, el voltaje de salida máximo es de hasta 40 voltios; ya no vale la pena.
Limitación de corriente y regulación de voltaje bastante suaves. El bloque también tiene protección fija contra cortocircuitos; por cierto, la protección actual también se puede configurar (casi todos los diseños industriales carecen de esta función), por ejemplo, si necesita protección para operar con corrientes de hasta 1 amperio, entonces necesita protección. Solo necesita configurar esta corriente usando el regulador de configuración de corriente del disparador. La corriente máxima es 14A, pero este no es el límite.
Como sensor de corriente, utilicé varias resistencias de 5 vatios y 0,39 ohmios conectadas en paralelo, pero su valor se puede cambiar según la corriente de protección requerida, por ejemplo, si está planificando una fuente de alimentación con una corriente máxima de no más de 1 amperio. , entonces el valor de esta resistencia es de alrededor de 1 ohmio a una potencia de 3W.
En caso de cortocircuito, la caída de tensión en el sensor de corriente es suficiente para activar el transistor BD140. Cuando se abre, también se activa el transistor inferior, BD139, a través de cuya unión abierta se suministra energía al devanado del relé. Como resultado de lo cual se activa el relé y se abre el contacto de trabajo (en la salida del circuito). El circuito puede permanecer en este estado durante cualquier período de tiempo. Junto con la protección, también funciona el indicador de protección. Para quitar el bloque de protección, debe presionar y bajar el botón S2 de acuerdo con el diagrama.
Relé de protección con bobina de 24 Voltios con una corriente permitida de 16-20 Amperios o más.
En mi caso, los interruptores de alimentación son mis KT8101 favoritos, instalados en el disipador de calor (no es necesario aislar adicionalmente los transistores, ya que los colectores de llaves son comunes). Puede reemplazar los transistores con 2SC5200, un análogo importado completo o con KT819 con índice GM (hierro); si lo desea, también puede usar KT803, KT808, KT805 (en cajas de hierro), pero la corriente de salida máxima ya no existirá. de 8 a 10 amperios. Si se necesita una unidad con una corriente de no más de 5 amperios, se puede quitar uno de los transistores de potencia.
Los transistores de baja potencia como BD139 se pueden reemplazar con un análogo completo (KT815G (también puede usar KT817, 805), BD140) con KT816G (también puede usar KT814).
No es necesario instalar transistores de baja potencia en los disipadores de calor.
De hecho, solo se presenta un circuito de control (ajuste) y protección (unidad de trabajo). Como fuente de alimentación, utilicé fuentes de alimentación de computadora modificadas (conectadas en serie), pero puede usar cualquier transformador de red con una potencia de 300-400 vatios, un devanado secundario de 30-40 voltios, una corriente de devanado de 10-15 amperios. Esto es ideal, pero puedes usar transformadores y menos energía.
Puente de diodos: cualquiera, con una corriente de al menos 15 amperios, el voltaje no es importante. Puedes usar puentes ya hechos; no cuestan más de 100 rublos.
En 2 meses se montaron y vendieron más de 10 fuentes de alimentación de este tipo; no hay quejas. Monté exactamente esa fuente de alimentación para mí y, tan pronto como no la torturé, resultó indestructible, potente y muy conveniente para cualquier tarea.
Si alguien quiere convertirse en propietario de una fuente de alimentación de este tipo, puedo encargarla, contácteme en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Debe tener JavaScript habilitado para verlo., los vídeo tutoriales de montaje te contarán el resto.
