ツェナーダイオードとトランジスタのDIY電源

Send

以下で検討する安定化電源は、初心者ハムによって組み立てられる最初のデバイスの1つです。これは非常にシンプルですが非常に便利なデバイスです。その組み立てには、高価なコンポーネントは必要ありません。これは、電源の必要な特性に応じて、初心者にとって非常に簡単に手に入れることができます。
この資料は、最も単純な無線コンポーネントの目的と計算をより詳細に理解したい人にも役立ちます。特に、次のような電源のコンポーネントについて詳しく学習します。

電源トランス;
ダイオードブリッジ;
平滑コンデンサ;
ツェナーダイオード;
ツェナーダイオードの抵抗;
トランジスタ
負荷抵抗;
LEDとその抵抗。

また、この記事では、電源用の無線コンポーネントの選択方法と、必要な定格がない場合の対処方法について詳しく説明しています。プリント回路基板の開発が明確に示され、この操作のニュアンスが明らかになります。はんだ付けの前に無線コンポーネントをチェックすること、およびデバイスを組み立ててテストすることについて、いくつかの言葉が具体的に述べられています。

典型的な安定化電源回路

現在、電圧安定化を備えた電源にはさまざまな方式があります。しかし、初心者が始めるべき最も単純な構成の1つは、ツェナーダイオードと強力なトランジスタという2つの重要なコンポーネントのみで構築されています。当然、回路には他の詳細がありますが、それらは補助的なものです。

電流が流れる方向に電子機器の回路を分解するのが一般的です。電圧安定化を備えた電源では、すべて変圧器（TR1）で始まります。一度にいくつかの機能を実行します。まず、変圧器は主電源電圧を下げます。第二に、回路の動作を保証します。第三に、ユニットに接続されているデバイスに電力を供給します。
ダイオードブリッジ（BR1）-低下した主電源電圧を整流するように設計されています。つまり、交流電圧が入力され、出力はすでに一定です。電源自体もそれに接続するデバイスも、ダイオードブリッジなしでは機能しません。
家庭用ネットワークに存在するリップルを除去するには、平滑電解コンデンサ（C1）が必要です。実際には、それらは電気機器の動作に悪影響を与える干渉を引き起こします。たとえば、平滑コンデンサなしで電源から電力供給されるサウンドアンプを使用する場合、これらの非常に小さなリップルは、外来ノイズの形で列にはっきりと聞こえます。他のデバイスは、干渉、誤動作、およびその他の問題を引き起こす可能性があります。
ツェナーダイオード（D1）は、電圧レベルを安定させる電源のコンポーネントです。実際には、変圧器は、電源コンセントがちょうど230 Vの場合にのみ（たとえば）所望の12 Vを生成します。ただし、実際には、このような条件は存在しません。電圧は低下する場合と増加する場合があります。同じトランスが出力に出力します。その特性により、ツェナーダイオードはネットワークのサージに関係なく低電圧を均等化します。このコンポーネントが正常に機能するには、電流制限抵抗（R1）が必要です。詳細については、以下をご覧ください。
トランジスタ（Q1）-電流を増幅するために必要です。実際には、ツェナーダイオードは、デバイスが消費する電流をすべて自分自身を通過させることはできません。さらに、特定の範囲、たとえば5〜20 mAでのみ正しく動作します。デバイスに電力を供給するために、これは率直に言って十分ではありません。強力なトランジスタがこの問題に対処し、その開閉はツェナーダイオードによって制御されます。
平滑コンデンサ（C2）-上記のC1と同じように設計されています。一般的な安定化電源回路には、負荷抵抗（R2）も含まれています。出力端子に何も接続されていないときに回路が動作し続けるために必要です。
そのようなスキームには他のコンポーネントが存在する場合があります。これは、変圧器の前に配置されたヒューズであり、ユニットに信号を送るLED、追加の平滑コンデンサ、別の増幅トランジスタ、およびスイッチです。それらはすべて回路を複雑にしますが、デバイスの機能を向上させます。

最も単純な電源用の無線コンポーネントの計算と選択

トランスは、2つの主な基準（2次巻線の電圧と電力）に従って選択されます。他のパラメーターもありますが、材料内では特に重要ではありません。たとえば12 Vの電源が必要な場合は、二次巻線からもう少し取り外すことができるようにトランスを選択する必要があります。すべて同じ力で-私たちはわずかなマージンで取ります。
ダイオードブリッジの主なパラメータは、通過できる最大電流です。そもそもこの特性に注目する価値があります。いくつかの例を見てみましょう。このユニットは、デバイスに電力を供給するために使用され、1 Aの電流を消費します。これは、ダイオードブリッジを約1.5 Aで消費する必要があることを意味します。これは、消費電流が約2.5 Aになることを意味します。したがって、ダイオードブリッジは少なくとも3 Aでなければなりません。そのような単純な回路では、他の特性（最大電圧など）は無視できます。

さらに、ダイオードブリッジを準備することはできませんが、4つのダイオードから組み立てることはできます。この場合、それらのそれぞれは、回路を流れる電流に対して定格されている必要があります。
平滑コンデンサの容量を計算するには、かなり複雑な式が使用されますが、この場合は役に立ちません。通常、1000-2200μFの容量が取られますが、これは単純な電源には十分です。コンデンサなどを使用できますが、これにより製品のコストが大幅に増加します。別の重要なパラメータは最大電圧です。それに応じて、コンデンサは回路に存在する電圧に応じて選択されます。
平滑コンデンサをオンにした後のダイオードブリッジとツェナーダイオードの間の間隔では、電圧がトランスの端子よりも約30％高くなることに注意してください。つまり、12 V電源を作成し、変圧器が15 Vのマージンで出力する場合、このセクションでは、平滑コンデンサのために約19.5 Vになります。したがって、この電圧（最も近い標準定格25 V）。
回路の2番目の平滑コンデンサ（C2）は通常、100〜470マイクロファラッドの小さな容量で使用されます。回路のこのセクションの電圧は、たとえば12 Vのレベルにすでに安定しています。したがって、コンデンサはこのために設計する必要があります（最も近い標準定格は16 Vです）。
また、必要な定格のコンデンサが入手できず、店に行くのを嫌がる場合（または単に購入する意欲がない場合）はどうでしょうか。この場合、低容量の複数のコンデンサの並列接続を使用することは非常に可能です。このような接続での最大動作電圧は加算されないことに注意してください！
ツェナーダイオードは、電源の出力に必要な電圧に応じて選択されます。適切な定格がない場合、複数のピースを直列に接続できます。この場合、安定化された電圧が加算されます。たとえば、12 Vを取得する必要がある状況で、6 Vのツェナーダイオードが2つしか使用できない場合、それらを直列に接続することで、目的の電圧が得られます。平均公称値を取得するには、2つのツェナーダイオードの並列接続が機能しないことに注意してください。
ツェナーダイオードの電流制限抵抗は、実験的にできるだけ正確に選択することができます。これを行うために、約1 kOhmの抵抗が作業回路（たとえばブレッドボード上）に含まれ、回路とツェナーダイオードの間に電流計と可変抵抗が配置されます。回路のスイッチをオンにした後、必要な定格安定化電流が回路セクション（ツェナーダイオードの特性に示されている）を流れるまで、可変抵抗器のハンドルを回転させる必要があります。
増幅トランジスタは、2つの主要な基準に従って選択されます。まず、検討中の回路では、必ずn-p-n構造である必要があります。第二に、既存のトランジスタの特性では、最大コレクタ電流を調べる必要があります。それは、組み立てられた電源が設計される最大電流よりわずかに大きくなければなりません。
典型的なスキームの負荷抵抗は、1 kOhm〜10 kOhmの公称値で使用されます。電源に負荷がかかっていない場合、この抵抗器を流れる電流が多くなり、抵抗器が焼損するため、抵抗値を小さくする必要はありません。

プリント回路基板の設計と製造

次に、日曜大工の安定化電源の開発と組み立ての良い例を簡単に考えてみましょう。まず、回路に存在するすべてのコンポーネントを見つける必要があります。必要な定格のコンデンサ、抵抗、またはツェナーダイオードがない場合、上記の方法で状況を終了します。

次に、デバイス用のプリント回路基板を設計および製造する必要があります。初心者にとっては、シンプルで、そして最も重要なこととして、たとえばSprint Layoutなどのフリーソフトウェアを使用することが最善です。
選択したスキームに従って、すべてのコンポーネントを仮想ボードに配置します。場所を最適化し、利用可能な特定の詳細に応じて調整します。この段階で、コンポーネントの実際の寸法を再確認し、開発されたスキームに追加された寸法と比較することをお勧めします。電解コンデンサの極性、トランジスタの端子の位置、ツェナーダイオード、およびダイオードブリッジに特に注意してください。
信号LEDを電源に追加する場合、ツェナーダイオードの前と後（できれば）の両方に回路に含めることができます。電流制限抵抗を選択するには、次の計算を実行する必要があります。回路セクションの電圧からLEDの電圧降下を差し引き、その結果を電源の定格電流で割ります。例。信号LEDを接続する予定の領域では、12 Vが安定しています。標準LEDの電圧降下は約3 Vで、公称供給電流は20 mA（0.02 A）です。電流制限抵抗の抵抗値はR = 450オームであることがわかります。

部品検査および電源アセンブリ

プログラムでボードを開発した後、ボードをファイバーグラスに移し、エッチングし、トラックを固定して、余分なフラックスを除去します。

その後、無線コンポーネントをインストールします。特に新しくない場合は、すぐにパフォーマンスを再確認する必要はないことをここで言う価値があります。確認する方法ともの
変圧器の巻線はオーム計でチェックされます。より多くの抵抗がある場合、一次巻線があります。次に、ネットワークに接続し、必要な低電圧を提供することを確認する必要があります。それを測定するとき、非常に注意してください。また、出力電圧は可変であるため、電圧計で対応するモードがアクティブになることに注意してください。
抵抗はオーム計でチェックされます。ツェナーダイオードは、一方向にのみ「鳴らす」必要があります。スキームに従ってダイオードブリッジをチェックします。それに組み込まれたダイオードは、一方向にのみ電流を伝導する必要があります。コンデンサを確認するには、静電容量を測定するための特別なデバイスが必要です。 n-p-n構造のトランジスタでは、ベースからエミッタ、コレクタに電流が流れる必要があります。他の方向では、流れてはいけません。
抵抗、ツェナーダイオード、LEDなどの小さな部品で組み立てることをお勧めします。次に、コンデンサ、ダイオードブリッジをはんだ付けします。
強力なトランジスタの取り付けプロセスには特に注意してください。彼の結論を混同すると、スキームは機能しません。さらに、このコンポーネントはラジエーターに取り付ける必要があるため、負荷がかかると非常に強く加熱されます。
最後にインストールされるのは最大の部分-トランスです。さらに、その一次巻線の結論に、ワイヤ付きのネットワークプラグがはんだ付けされています。電源の出力には、ワイヤも用意されています。