Thiết kế mạch cung cấp điện đơn giản

Bài viết hướng dẫn chi tiết cách thiết kế và xây dựng một mạch cấp nguồn đơn giản ngay từ thiết kế cơ bản đến những bộ nguồn phức tạp hợp lý có các tính năng mở rộng.

Cung cấp điện là không thể thiếu

Cho dù đó là một noob điện tử hay một kỹ sư chuyên nghiệp, tất cả đều yêu cầu thiết bị không thể thiếu này được gọi là bộ cấp nguồn.

Điều này là do không có thiết bị điện tử nào có thể chạy nếu không có nguồn điện, nói chính xác là nguồn điện một chiều điện áp thấp và bộ cấp nguồn là một thiết bị được thiết kế đặc biệt để thực hiện mục đích này.

Nếu thiết bị này quan trọng như vậy, thì tất cả những người trong lĩnh vực này trở nên bắt buộc phải tìm hiểu tất cả các kiến ​​thức về nitty-gritties của thành viên quan trọng này trong gia đình điện tử.

Hãy bắt đầu và học cách thiết kế một mạch cung cấp điện, một mạch đơn giản nhất trước tiên, có lẽ đối với những người mới bắt đầu sẽ thấy thông tin này cực kỳ hữu ích.
ĐẾN mạch cung cấp điện cơ bản về cơ bản sẽ yêu cầu ba thành phần chính để cung cấp các kết quả dự kiến.
Một máy biến áp, một điốt và một tụ điện. Máy biến áp là thiết bị có hai bộ cuộn dây, một cuộn sơ cấp và một bộ còn lại là cuộn thứ cấp.

Nguồn điện 220v hoặc 120v được cấp vào cuộn sơ cấp được chuyển sang cuộn thứ cấp để tạo ra điện áp cảm ứng thấp hơn ở đó.

Điện áp bậc thấp có sẵn ở thứ cấp của máy biến áp được sử dụng cho các ứng dụng dự định trong các mạch điện tử, tuy nhiên trước khi có thể sử dụng điện áp thứ cấp này, nó cần phải được chỉnh lưu trước, có nghĩa là điện áp cần được tạo thành DC trước.

Ví dụ, nếu thứ cấp của máy biến áp được đánh giá ở 12 volt thì 12 volt thu được từ thứ cấp của máy biến áp sẽ là nguồn xoay chiều 12 volt trên các dây liên quan.

Mạch điện tử không bao giờ có thể hoạt động với AC và do đó điện áp này phải được biến đổi thành DC.

Diode là một thiết bị chuyển đổi AC thành DC một cách hiệu quả, có ba cấu hình để cấu hình các thiết kế cung cấp điện cơ bản.

Bạn cũng có thể muốn học làm thế nào để thiết kế một nguồn cung cấp điện bàn

Sử dụng một diode:

Dạng thiết kế bộ nguồn cơ bản và thô sơ nhất là dạng sử dụng một diode và một tụ điện. Vì một diode đơn sẽ chỉ chỉnh lưu một nửa chu kỳ của tín hiệu AC, nên loại cấu hình này yêu cầu một tụ lọc đầu ra lớn để bù đắp cho hạn chế trên.

Tụ lọc đảm bảo rằng sau khi chỉnh lưu, tại các phần giảm hoặc giảm của mẫu DC kết quả, nơi điện áp có xu hướng giảm, các phần này được lấp đầy và đứng đầu bởi năng lượng tích trữ bên trong tụ điện.

Hoạt động bù ở trên được thực hiện bởi năng lượng tích trữ của tụ điện giúp duy trì đầu ra DC sạch và không có gợn sóng, điều không thể thực hiện được chỉ với các điốt.

Đối với thiết kế nguồn điện điốt đơn, cuộn dây thứ cấp của máy biến áp chỉ cần có một cuộn dây duy nhất với hai đầu.

Tuy nhiên, cấu hình trên không thể được coi là một thiết kế cung cấp điện hiệu quả do tính năng chỉnh lưu nửa sóng thô và khả năng điều hòa đầu ra hạn chế.

Sử dụng hai điốt:

Sử dụng một vài điốt để tạo nguồn điện yêu cầu một máy biến áp có cuộn thứ cấp được điều chỉnh ở giữa. Sơ đồ cho thấy cách các điốt được kết nối với máy biến áp.

Mặc dù, hai điốt hoạt động song song và xử lý cả hai nửa của tín hiệu AC và tạo ra chỉnh lưu toàn sóng, phương pháp được sử dụng không hiệu quả, vì ngay lập tức chỉ có một nửa cuộn dây của máy biến áp được sử dụng. Điều này dẫn đến độ bão hòa lõi kém và làm nóng máy biến áp không cần thiết, làm cho loại cấu hình cấp nguồn này kém hiệu quả hơn và là một thiết kế thông thường.

Sử dụng bốn điốt:

Đây là hình thức cấu hình cung cấp điện tốt nhất và được chấp nhận rộng rãi cho đến khi có liên quan đến quá trình chỉnh lưu.

Việc sử dụng thông minh bốn điốt khiến mọi thứ trở nên rất đơn giản, chỉ cần một cuộn dây thứ cấp duy nhất, độ bão hòa lõi được tối ưu hóa hoàn hảo dẫn đến chuyển đổi AC sang DC hiệu quả.

Hình bên cho thấy cách tạo ra một bộ nguồn chỉnh lưu toàn sóng bằng cách sử dụng bốn điốt và một tụ lọc có giá trị tương đối thấp.

Loại cấu hình diode này thường được gọi là mạng cầu nối, bạn có thể muốn biết cách xây dựng một bộ chỉnh lưu cầu .

Tất cả các thiết kế nguồn điện trên đều cung cấp đầu ra với quy định thông thường và do đó không thể được coi là hoàn hảo, những thiết kế này không cung cấp đầu ra DC lý tưởng và do đó không được mong muốn đối với nhiều mạch điện tử phức tạp. Hơn nữa, các cấu hình này không bao gồm các tính năng điều khiển điện áp và dòng điện thay đổi.

Tuy nhiên, các tính năng trên có thể được tích hợp đơn giản vào các thiết kế trên, thay vì với cấu hình cấp nguồn sóng đầy đủ cuối cùng thông qua việc giới thiệu một vi mạch duy nhất và một vài thành phần thụ động khác.

Sử dụng IC LM317 hoặc LM338:

IC LM 317 là một thiết bị rất linh hoạt thường được kết hợp với các bộ nguồn để có được các đầu ra điện áp / dòng điện được điều chỉnh tốt và thay đổi được. Một vài các mạch ví dụ cung cấp điện sử dụng IC này

Vì vi mạch trên chỉ có thể hỗ trợ tối đa 1,5 amps, để có đầu ra dòng điện lớn hơn, một thiết bị tương tự khác nhưng có xếp hạng cao hơn có thể được sử dụng. IC LM 338 hoạt động giống như LM 317 nhưng có khả năng xử lý dòng điện lên đến 5 ampe. Một thiết kế đơn giản được hiển thị bên dưới.

Để có được mức điện áp cố định, có thể sử dụng các IC dòng 78XX với các mạch cung cấp năng lượng được giải thích ở trên. Các 78XX IC được giải thích toàn diện để bạn giới thiệu

Ngày nay bộ nguồn SMPS không biến áp đang trở thành sự yêu thích của người dùng, do tính năng hiệu quả cao, cung cấp năng lượng cao với kích thước nhỏ gọn đáng kinh ngạc.
Mặc dù việc xây dựng một mạch cung cấp điện SMPS tại nhà chắc chắn không dành cho những người mới làm quen trong lĩnh vực này, nhưng các kỹ sư và những người đam mê với kiến ​​thức toàn diện về chủ đề này có thể tự xây dựng các mạch như vậy tại nhà.

Bạn cũng có thể tìm hiểu về một chút gọn gàng chuyển đổi chế độ cung cấp điện thiết kế.

Có một số hình thức cung cấp năng lượng khác có thể được chế tạo bởi ngay cả những người mới chơi điện tử và không cần máy biến áp. Mặc dù rất rẻ và dễ chế tạo, các loại mạch cung cấp điện này không thể hỗ trợ dòng điện nặng và thường được giới hạn ở 200 mA hoặc hơn.

Thiết kế nguồn điện không biến áp

Hai khái niệm về loại mạch cung cấp điện ít hơn biến áp ở trên được thảo luận trong một số bài viết sau:

Bằng cách sử dụng tụ điện cao áp,

Bằng cách sử dụng IC Hi -End và FET

Phản hồi từ một trong những độc giả tận tâm của blog này

Swagatam Majumdar thân mến,

Tôi muốn tạo một psu cho bộ điều khiển vi mô và các thành phần phụ thuộc của nó ...

Tôi muốn lấy ra ổn định + 5V ra và + 3.3V từ psu, tôi không chắc về tuổi của amp nhưng tôi nghĩ tổng 5A là đủ, cũng sẽ có chuột 5V và bàn phím 5V và 3 x SN74HC595 cũng là IC và 2 x 512Kb SRAM ... Vì vậy, tôi thực sự không biết tuổi của amp để nhắm tới ....

Tôi đoán 5Amp là đủ? .... Câu hỏi CHÍNH của tôi là TRANSFORMER nào để sử dụng và sử dụng DIODES nào? Tôi đã chọn Biến áp sau khi đọc ở đâu đó trên mạng rằng bộ chỉnh lưu cầu gây ra ĐIỆN ÁP 1,4V nói chung và trong blog của bạn ở trên, bạn nói bộ chỉnh lưu cầu sẽ làm cho điện áp tăng lên? ...

VẬY tôi không chắc (dù sao tôi cũng không chắc là người mới làm quen với điện tử) ..... Máy biến áp ĐẦU TIÊN tôi chọn là cái này. Vui lòng tư vấn cho tôi cái nào là TỐT NHẤT cho nhu cầu của tôi và cũng nên sử dụng DIODES nào .... Tôi muốn sử dụng PSU cho một bảng tương tự như thế này ....

Vui lòng giúp đỡ và hướng dẫn tôi cách tốt nhất để tạo một PSU CHÍNH 220 / 240V phù hợp cung cấp cho tôi Ổn định 5V và 3.3V để sử dụng với thiết kế của tôi. Cảm ơn bạn trước.

Cách nhận 5V và 3V không đổi từ mạch cung cấp điện

Xin chào, bạn có thể đạt được điều đó chỉ đơn giản thông qua IC 7805 để nhận 5V và bằng cách thêm một vài điốt 1N4007 vào 5V này để nhận được khoảng 3,3V.

5 amp trông quá cao và tôi không nghĩ bạn sẽ yêu cầu dòng điện cao như vậy trừ khi bạn cũng đang sử dụng nguồn cung cấp này với giai đoạn trình điều khiển bên ngoài mang tải cao hơn như đèn LED watt cao hoặc động cơ, v.v.

Vì vậy, tôi chắc chắn rằng yêu cầu của bạn có thể được thực hiện dễ dàng thông qua các thủ tục nêu trên.

để cấp nguồn cho MCU thông qua quy trình trên, bạn có thể sử dụng trafo 0-9V hoặc 0-12V với dòng điện 1amp, điốt có thể là 1N4007 x 4nos

Các điốt sẽ giảm 1,4V khi đầu vào là DC nhưng khi đó là AC như từ trafo thì đầu ra sẽ tăng lên theo hệ số 1,21.

đảm bảo sử dụng nắp 2200uF / 25V sau cầu nối để lọc

Tôi hy vọng thông tin sẽ khai sáng cho bạn và giải đáp thắc mắc của bạn.

Hình trên cho thấy làm thế nào để có được 5V và 3.3V không đổi từ một mạch cung cấp điện cho trước.

Cách lấy điện áp biến đổi 9 V từ IC 7805

Thông thường, IC 7805 được coi như một thiết bị điều chỉnh điện áp 5 V cố định. Tuy nhiên, với cách giải quyết cơ bản, IC có thể được biến thành mạch điều chỉnh biến trở 5 V đến 9 V, như hình trên.

Ở đây, chúng ta có thể thấy rằng giá trị đặt trước 500 ohm được thêm vào chân nối đất trung tâm của IC, cho phép IC tạo ra giá trị đầu ra nâng lên đến 9 V, với dòng điện là 850 mA. Giá trị đặt trước có thể được điều chỉnh để có được đầu ra trong khoảng từ 5 V đến 9 V.

Tạo mạch điều chỉnh 12V cố định

Trong sơ đồ trên, chúng ta có thể thấy một IC điều chỉnh 7805 thông thường có thể được sử dụng như thế nào để tạo ra một đầu ra điều chỉnh 5V cố định.

Trong trường hợp bạn muốn đạt được nguồn cung cấp điện được điều chỉnh cố định 12V, bạn có thể áp dụng cùng một cấu hình để đạt được kết quả cần thiết, như hình dưới đây:

Nguồn điện điều chỉnh 12V, 5V

Bây giờ, giả sử bạn có các ứng dụng mạch cần nguồn cung cấp kép trong phạm vi nguồn cung cấp cố định 12V và 5V cố định được điều chỉnh.

Đối với các ứng dụng như vậy, thiết kế đã thảo luận ở trên có thể được sửa đổi đơn giản bằng cách sử dụng IC 7812 và sau đó là IC 7805 để nhận đầu ra nguồn cấp điện được điều chỉnh 12V và 5V cần thiết cùng nhau, như được chỉ ra bên dưới:

Thiết kế nguồn điện kép đơn giản

Trong nhiều ứng dụng mạch, đặc biệt là những ứng dụng sử dụng op amps, nguồn điện kép trở nên bắt buộc để kích hoạt +/- và nguồn cung cấp đất cho mạch.

Thiết kế đơn giản cung cấp điện kép thực sự chỉ bao gồm một bộ nguồn trung tâm và một bộ chỉnh lưu cầu cùng với một vài tụ lọc giá trị cao như hình dưới đây:

Tuy nhiên, để đạt được nguồn cung cấp năng lượng kép được điều chỉnh với mức điện áp kép mong muốn ở đầu ra là điều thường đòi hỏi một thiết kế phức tạp sử dụng IC đắt tiền .

Thiết kế sau đây cho thấy nguồn điện kép có thể được cấu hình đơn giản và riêng biệt như thế nào bằng cách sử dụng một vài BJT và một vài điện trở.

Ở đây Q1 và Q3 được cho là người theo dõi emitter vượt qua bóng bán dẫn , quyết định lượng dòng điện được phép đi qua các đầu ra +/- tương ứng. Đây, nó là khoảng 2 amps

Điện áp đầu ra trên các đường ray cung cấp kép có liên quan được xác định bởi các bóng bán dẫn Q2 và Q4 cùng với mạng phân chia điện trở cơ sở của chúng.

Các mức điện áp đầu ra có thể được điều chỉnh và tinh chỉnh một cách thích hợp bằng cách điều chỉnh các giá trị của các bộ chia điện thế được tạo thành bởi các điện trở R2, R3 và R5, R6.

Thiết kế Bộ nguồn LM317 với Điện trở cố định

Nguồn cung cấp điện áp / dòng điện dựa trên LM317T cực kỳ đơn giản, có thể được sử dụng để sạc pin Nickel-Cadmium hoặc bất kỳ lúc nào cần nguồn điện thực tế, được minh họa bên dưới.

Đây là một liên doanh không phức tạp cho người mới xây dựng và có nghĩa là được sử dụng với bộ điều hợp nguồn điện plug-in cung cấp một d.c không được kiểm soát. đầu ra. IC1 thực chất là một bộ điều chỉnh loại LM317T.

Công tắc xoay S1 chọn cài đặt (dòng điện không đổi hoặc điện áp không đổi) cùng với giá trị dòng điện hoặc điện áp. Điện áp điều chỉnh có thể nhận được ở SK3 và dòng điện ở SK4.

Quan sát rằng cài đặt có thể điều chỉnh (vị trí 12) được kết hợp cho phép điều chỉnh điện áp thay đổi thông qua chiết áp VR1.

Các giá trị điện trở phải được sản xuất từ ​​các giá trị cố định có thể đạt được gần nhất, được đặt nối tiếp khi cần thiết.

Điện trở R6 được đánh giá ở mức 1W và R7 ở mức 2W mặc dù phần còn lại có thể là 0,25W. Bộ điều chỉnh điện áp IC1 317 phải được cài đặt vào một số bộ tản nhiệt có kích thước được xác định bởi điện áp đầu vào và đầu ra và dòng điện cần thiết.