Ve většině zařízení se používají pulzní obvody napájecích zdrojů (UPS) z důvodu jejich vysokého elektrického výkonu a stability v provozu. Současně se však používají analogové zdroje energie, které mají snadnou výrobu a vysokou spolehlivost. Existuje velké množství možností pro výrobu napájecích zdrojů pro kutily pomocí různých schématických řešení.

Druhy a zásady práce

Napájecí jednotka (PSU) byla dokončena samostatně nebo byla zakoupena sériová kopie, požadavky na ni se nemění, a to: vysoká účinnost (účinnost), malá velikost, vysoká stabilita výstupního signálu, nedostatek elektrického šumu a vysoká spolehlivost.

Hlavní klasifikace napájecích zdrojů se provádí podle provozního režimu, je lineární a střídač. V souladu s tím jsou B. P. rozděleny:

  • na analogové (lineární);
  • na digitální (invertor).

Mezi důležité parametry BP patří:

  1. Typ výstupního signálu. Výsledkem převodu může být výstupní napětí variabilní nebo konstantní.
  2. Moc. Je charakterizován proudem, který zařízení vydává, aniž by se zhoršovaly vlastnosti výstupního napětí. Měrná jednotka wattů.
  3. Koeficient výkonu. Zobrazuje účinnost zařízení, tj. Poměr přeměněné energie k přenášené energii. Čím větší je indikátor, tím méně se zařízení během provozu zahřívá.
  4. Ochrana proti přetížení. Schopnost zařízení reagovat na nouzové situace v zařízeních, která napájí.
  5. Chladicí systém. Podle typu chlazení se dělí na pasivní a aktivní. Pasivní forma zahrnuje radiátory nebo volné chlazení, aktivní formu, dmychadla nebo vodní chlazení.

Analogové napájení

Takové zdroje napětí se vyznačují spolehlivým provozem a snadnou výrobou. Nevýhodami jsou rozměry a hmotnost , stejně jako vysoké ceny .

Klíčovými prvky zdroje lineárního napětí jsou:

  • ochrana proti přepětí;
  • transformátor.

K získání konstantního napětí se za transformátor přidá diodový můstek a elektrolytický kondenzátor.

Transformátory se používají v různých provedeních, jejich jediné primární vinutí by mělo být navrženo pro připojení k síti 220 V. Vzhled se snižují a zvyšují. Transformátor sám o sobě je elektrický produkt, který se skládá ze dvou částí. Jádro sestavené z oceli nebo feritu a vinutí vyrobené ve formě cívek z vodivého materiálu. Pro získání nižší úrovně signálu na výstupu než na vstupu je počet závitů v sekundárním vinutí menší. Změnou tohoto poměru lze tedy získat jakékoli napětí.

Síťový filtr zabraňuje rušení pracovního zařízení v přístupu do sítě a naopak. Obvykle kapacitní indukční řetězec.

Princip fungování BP

Obvod napájení transformátoru pracuje následovně. Síťové napětí prochází filtrem a poté se dostává do primárního vinutí transformátoru. Když jím projde střídavý proud, vytvoří se střídavé magnetické pole. Toto pole proniká jádrem a všemi vinutími, ve kterých se EMF objevuje. Pokud je zátěž připojena k sekundárnímu vinutí, pak pod vlivem EMF začne protékat střídavý proud.

Pro získání konstantního napětí je signál ze sekundárního vinutí transformátoru přenášen do usměrňovací jednotky. Toto zařízení je sestaveno na čtyřech diodách spojených můstkovým obvodem a elektrolytickým kondenzátorem. Z elektrolytu je konstantní napětí určeno k napájení zařízení.

Spínací napájení

Provoz UPS je založen na přeměně dvojitého napětí. Nejprve se vstupní signál převede na konstantní napětí a poté na vysokofrekvenční impulsy. Transformátor použitý v obvodu nevyžaduje velké velikosti. Když jsou transformátor a tranzistor zapnuty společně v klíčovém režimu, je vytvořen blokovací generátor. Ke změně a stabilizaci výstupního signálu dochází zkrácením doby otevřeného tranzistoru, který je řízen specializovaným čipem. Její práce je založena na principu pulzní šířkové modulace (PWM). Výhodou tohoto typu jednotky PSU:

  • nízká hmotnost;
  • nízké náklady;
  • Účinnost dosahuje 98%;
  • ochrana proti zkratu a přetížení.

Mezi nedostatky je zaznamenána složitost obvodů a skutečnost, že takový zdroj energie zavádí do elektrického vedení vysokofrekvenční rušení.

Princip fungování UPS

Síťové napětí vstupuje do obvodu přes pojistku, poté do kapacitního šumového filtru. Dále do bloku usměrňovačů diod. K výstupu usměrňovače je připojena vyhlazovací elektrolytická kapacita. Napětí na kondenzátoru klesá prostřednictvím řetězce rezistorů a zenerovy diody, čímž se získá počáteční hodnota pro mikroobvod. Čip řídí činnost klíčového tranzistoru prostřednictvím omezovacího odporu.

Když obdélníkový pulz dorazí na tranzistor, otevře se a proud protéká vinutím pulzního transformátoru. Výsledkem je indukce EMF a na sekundárním vinutí se objeví napětí. Pokud se doba trvání pulsu přicházejícího na klíčový tranzistor zvýší, pak se také zvýší hodnota výstupního signálu, zatímco se sníží, podle toho se sníží.

Zpětná vazba se používá k získání stabilního signálu. Chystá se na optočlen a odpor. Se zvyšující se hodnotou signálu na sekundárním vinutí transformátoru se také zvyšuje proud protékající optočlenem, což vede ke snížení odporu fototranzistoru optočlenu. Výsledkem je, že úbytek napětí na rezistoru se zvyšuje a snižuje na vstupu PWM regulátoru. Trvání pulzu odesílaného čipem do tranzistorového spínače se zvyšuje.

Stabilizace výstupu

Pokud je nutné na výstupu získat stabilizovaný signál, je před zátěží připojen integrovaný stabilizátor. Například konstantní úroveň signálu KREN5A, 7812 nebo s jeho nastavením LM 317T atd. Stabilizátory se vyznačují vstupním provozním rozsahem, to znamená, že když se vstupní signál mění v tomto rozsahu, bude mít vstup vždy konstantní hodnotu napětí.

Kromě integrovaných obvodů se používá také parametrický stabilizátor. Jeho konstrukce se vyznačuje tím, že paralelně se zátěží je zapojena zenerova dioda s požadovaným stabilizačním napětím. Stejně jako zátěž a zenerova dioda je odpor zapnutý. Se zvyšujícím se proudem v obvodu se napětí na Zenerově diodě nezmění kvůli svým vlastnostem proud-napětí. A veškeré nadměrné napětí klesne na odpor. Pro zvýšení stabilizačního koeficientu v obvodu se aplikuje dodatečné začlenění tranzistorů jak postupně, tak rovnoběžně s Zenerovou diodou.

Regulátor výstupního napětí

Pokud je nutné změnit stabilizovaný signál na výstupu, použije se regulátor úrovně signálu. Jeden z jednoduchých regulátorů napětí pro napájení je namontován na specializovaný čip LM 317.

Čip LM 317 umožňuje nastavení signálu v rozsahu od 1, 2 do 37 voltů s maximálním proudem 1, 5 ampéru. K samotné změně napětí dochází úpravou odporu rezistoru R1. Čip je vybaven ochranou proti zkratu.

Je třeba poznamenat, že v případě použití UPS změní čip řídicí jednotky PWM v důsledku zúžení a rozšíření čela pulsu sílu přenášenou do transformátoru a hraje roli regulátoru napětí. Ke změnám dochází pomocí proměnného rezistoru připojeného k ovládacím kolíkům čipu.

Řízení střídavého napětí

Jednotka PSU s konstantní úrovní signálu není vždy nutná, někdy je na výstupu potřeba střídavé napětí. Pro plynulé nastavení signálu výstupní proměnné se používá obvod s výkonným řízením tyristorů.

Takové schéma se používá s aktivním i reaktivním zatížením. Vstupní napětí se může lišit od 125 do 220 voltů.

Usměrňovací můstek obsahuje tyristor, který hraje roli ovládacího klíče. Jakmile se kondenzátor C1 vybije přes odpor R2, otevře se tyristor. Velikost signálu, při kterém se tyristor otevírá, je řízena proměnným odporem R1. Výstupní napětí se mění od nuly po hodnotu vstupního signálu.

Schémata napájení

Pro nezávislou výrobu jednotek PSU bude vyžadována přítomnost radioelementů, přesnost a schéma zapojení. Provoz analogového domácího zdroje napájení obvykle nezpůsobuje potíže. Při nastavitelném přepínání napájení vlastníma rukama to bude obtížné i pro vyškoleného radioamatéra.

Lineární napájení

Nejdražší součástí takového zdroje napětí bude transformátor. Pro snadnější výrobu je lepší hledat transformátor typu torus. Zbývající radioelementy nejsou vzácné a lze je vždy snadno dosáhnout. K provedení jednoduchého regulovaného napájení budete potřebovat:

  • transformátor typu down-down;
  • čtyři usměrňovací diody nebo hotový diodový můstek;
  • elektrolytická kapacita 68-220 mikrofarad na 400 voltů;
  • Odpor 200 ohmů;
  • 6, 8 kΩ proměnný odpor;
  • integrální stabilizátor LM 317.

Transformátor je vybrán se sekundárním vinutím asi 25 voltů. Je-li to nutné, bude nutné požadovaný počet zatáček převinout nebo zvednout nezávisle. Je třeba poznamenat, že při použití diodového můstku stoupá výstupní napětí o množství rovné součinu součinu střídavého napětí o číslo 1, 41. Celý obvod je namontován na desce plošných spojů nebo na zeď. Řízení úrovně signálu se provádí změnou odporu stavebního odporu. Takový zdroj energie může produkovat 1, 2 až 37 voltů při proudu 1, 5 ampéru.

Digitální napájení

Vytvoření takové jednotky PSU není snadné. Chcete-li provést jednoduchý impulsní blok sami, musíte nejprve vyrobit desku s plošnými spoji. K tomu se používá metoda laserového žehlení (LUT) doma. Jakmile je deska připravena a jsou zakoupeny rádiové komponenty, bude nutné vše správně pájet.

Činnost obvodu spočívá v použití mikroobvodu TL 494. Generátor zabudovaný v něm napájí střídavě tranzistory VT1, VT2 pracující v klíčovém režimu, impulsy s frekvencí 30 kHz. Tranzistory jsou připojeny k řídícímu transformátoru TR1, který řídí VT3, VT4. Kondenzátory C3, C4 jsou výkonový filtr.

Řetězec R7, C8 tvoří napájecí napětí pro mikroobvod v prvním okamžiku zapnutí, po vybití C8 je energie již dodávána prostřednictvím třetího vinutí transformátoru TR2. Zenerova dioda VD2 a kapacita C6 jsou navrženy pro generování signálu, který zajišťuje činnost mikroobvodu. Napětí ze třetího výstupu transformátoru přes Schottkyho diody a C9, C10 je přiváděno na vstup rádiového zařízení.

Po shromáždění zdroje napětí a po prostudování jeho práce nebude v budoucnu obtížné opravovat pulzní napájecí jednotky televizorů. Ano, a stejná oprava PSU v počítačových systémech nebo nabíječkách bude snadno provedena nezávisle.

Při nezávislé výrobě zařízení je třeba při práci s 220 V AC sítí dbát na elektrickou bezpečnost. Správně provedená jednotka PSU ze servisovatelných částí nebude zpravidla vyžadovat konfiguraci a okamžitě začne pracovat.

Kategorie:

Konstrukce a opravy