Een 12 volt constante spanningsbron is een handig apparaat voor een huis, huisje of garage. Zo'n apparaat is eenvoudig zelf te maken. Hieronder ziet u een diagram van een 12V-voeding voor doe-het-zelfmontage, evenals tips voor het berekenen en kiezen van componenten.

Soorten voedingen

Tot op heden zijn gepulseerde spanningsbronnen wijdverbreid. Ze hebben een aanzienlijk voordeel ten opzichte van traditionele transformatorcircuits in termen van energie-efficiëntie, gewicht en grootte. Er wordt aangenomen dat ze bij belastingsstromen van meer dan 5 ampère onmiskenbare voorkeuren hebben. Maar ze hebben ook nadelen - bijvoorbeeld het genereren van RF-interferentie in het voedingsnetwerk en in de belasting.En het belangrijkste obstakel voor thuismontage is de complexiteit van de circuits en de behoefte aan speciale vaardigheden voor de vervaardiging van kronkelende onderdelen. Daarom is het voor een gemiddeld geschoolde thuismaster beter om een voeding te vervaardigen volgens het gebruikelijke principe met een netwerk step-down transformator.

Waar wordt de spanningsbron gebruikt?

De reikwijdte van een dergelijke PSU in het huishouden is breed:

voeding van laagspanningslampen;
batterij opladen;
voeding voor audioapparaten.

Evenals vele andere doeleinden die een constante spanning van 12 volt vereisen.

Schema van een transformatorvoeding

Hoe maak je een 12 volt voeding met je eigen handen - voorbeelden van circuits

Schematisch diagram van de voeding.

Een voedingscircuit van 12 volt dat werkt vanuit een 220 V-netwerk bestaat uit de volgende knooppunten:

Een step-down transformator. Het bestaat uit ijzer, primaire en secundaire (er kunnen meerdere) wikkelingen zijn. Zonder diep in te gaan op het werkingsprincipe, moet worden opgemerkt dat de uitgangsspanning afhangt van de verhouding van windingen van de primaire (n1) en secundaire (n2) wikkelingen. Om 12 volt te krijgen, is het noodzakelijk dat de secundaire wikkeling 220/12 = 18,3 keer minder windingen bevat dan de primaire.
gelijkrichter. Meestal uitgevoerd in de vorm van een full-wave circuit (diodebrug). Zet wisselspanning om in pulserend. De stroom gaat twee keer in dezelfde richting door de belasting.
De werking van een dubbelfasige gelijkrichter.
Filter. Zet pulserende spanning om in DC. Het laadt op wanneer er spanning op staat en ontlaadt tijdens pauzes. Het bestaat uit een oxidecondensator met hoge capaciteit, parallel waaraan vaak een keramische condensator met een capaciteit van ongeveer 1 μF is geschakeld. Om de noodzaak van dit extra element te begrijpen, moet eraan worden herinnerd dat de oxidecondensator is gerangschikt in de vorm van foliestrips die op een rol zijn gerold.Deze rol heeft parasitaire inductie, die de kwaliteit van hoogfrequente ruisfiltering aanzienlijk verslechtert. Hiervoor wordt een extra condensator voor het kortsluiten van de RF-pulsen ingeschakeld.
Equivalent circuit van het filter met oxide en extra condensatoren.
stabilisator. Mag ontbreken. Schema's van eenvoudige maar effectieve knooppunten worden hieronder besproken.

In de volgende paragrafen wordt beschreven hoe u elk element van een 12 volt DC-bron kunt selecteren en berekenen.

Transformator selectie

Er zijn twee manieren om aan een geschikte transformator te komen. Onafhankelijke productie van een step-down blok en selectie van een geschikt blok in de fabriek. Houd in ieder geval rekening met:

aan de uitgang van de step-down wikkeling van de transformator, zal de voltmeter bij het meten van de spanning de effectieve spanning weergeven (1,4 keer minder dan de amplitude);
op de filtercondensator zonder belasting zal de constante spanning ongeveer gelijk zijn aan de amplitude (ze zeggen dat de spanning op de condensator 1,4 keer "stijgt");
als er geen stabilisator is, zal onder belasting de spanning op de capaciteit dalen, afhankelijk van de stroom;
om de stabilisator te laten werken, is een bepaalde overmaat van ingangsspanning boven de uitgangsspanning vereist, hun verhouding beperkt de efficiëntie van de voeding als geheel.

Uit de laatste twee punten volgt dat voor een normale werking van de PSU de spanning van de transformator hoger moet zijn dan 12 V.

Zelfopwindende transformator

De volledige berekening en fabricage van een zelfgemaakte transformator is complex, tijdrovend en vereist gereedschap en vaardigheden. Daarom zal een vereenvoudigd pad worden overwogen - de selectie van een blok dat geschikt is voor ijzer en dit verandert in 12 V.

Als er een kant-en-klare transformator is, maar er is geen diagram van de aansluiting, moet u de wikkelingstester bellen met een tester.De wikkeling met de hoogste weerstand is waarschijnlijk het lichtnet. De rest van de wikkelingen moet worden verwijderd.

Vervolgens moet u de dikte van de ijzerset b en de breedte van de centraalplaat a meten en deze vermenigvuldigen. Het dwarsdoorsnede-oppervlak van de kern wordt verkregen S \u003d a * b (in vierkante cm). Het bepaalt het vermogen van de transformator P=. Vervolgens wordt de maximale stroom in ampère berekend, die kan worden verwijderd uit een wikkeling met een spanning van 12 volt: I \u003d P / 12.

Het gebied van de kern bepalen.

Vervolgens wordt het aantal windingen per volt berekend met de formule n=50/S. Voor 12 volt is het noodzakelijk om 12 * n windingen te winden met een marge van ongeveer 20% voor verliezen in koper en op de stabilisator. En zo niet, dan daalt de spanning onder belasting. En de laatste stap is om de doorsnede van de wikkeldraad te selecteren volgens de grafiek voor een stroomdichtheid van 2-3 mA / vierkante mm.

Keuze uit koperdraad.

Er is bijvoorbeeld een transformator met een primaire wikkeling van 220 V met een ijzeren set van 3,5 cm dik en een middelste tongbreedte van 2,5 cm, dus S = 2,5 * 3,5 = 8,75 en het vermogen van de transformator = 3 W (ongeveer). Dan is de maximaal mogelijke stroom bij 12 volt I=P/U=3/12=0,25 A. Voor het wikkelen kunt u een draad kiezen met een diameter van 0,35...0,4 vierkante mm. Voor 1 volt zijn er 50/8,75 = 5,7 windingen, het is nodig om 12 * 5,7 = 33 windingen op te winden. Rekening houdend met de voorraad - ongeveer 40 beurten.

Selectie van een afgewerkte transformator

Als er een kant-en-klare transformator is met een secundaire wikkeling die geschikt is voor stroom en spanning, kun je proberen een kant-en-klare transformator op te halen. In de CCI-serie zijn er bijvoorbeeld geschikte producten met een secundaire wikkelspanning van bijna 12 volt.

Transformator	Aanwijzing van de conclusies van de secundaire wikkeling	Spanning, V	Toegestane stroom, A
Kamer van Koophandel en Fabrieken48	11-12, 13-14, 15-16, 17-18	13,8	0,27
CCI209	11-12, 13-15	11,5	0,0236
CCI216	11-12, 13-14, 15-16, 17-18	11,5	0,072

Het voordeel van deze oplossing is de minimale arbeidsintensiteit en betrouwbaarheid van de fabrieksuitvoering. Min - de transformator bevat andere wikkelingen, het totale vermogen wordt ook berekend voor hun belasting.Daarom zal zo'n transformator qua gewicht en grootte verliezen.

Diodeselectie en fabricage van gelijkrichters

Diodes in de gelijkrichter worden geselecteerd op basis van drie parameters:

de hoogst toegestane voorwaartse spanning;
de hoogste sperspanning;
maximale bedrijfsstroom.

Volgens de eerste twee parameters is 90 procent van de beschikbare halfgeleiderapparaten geschikt voor gebruik in een 12 volt schakeling, de keuze wordt vooral gemaakt door de maximale continue stroom. Het ontwerp van de diodebehuizing en de fabricagemethode van de gelijkrichter zijn ook afhankelijk van deze parameter.

Als de belastingsstroom niet groter is dan 1 A, kunnen buitenlandse en binnenlandse diodes van één ampère worden gebruikt:

1N4001-1N4007;
HER101-HER108;
KD258 (“druppel”);
KD212 en anderen.

Voor lagere stromen (tot 0,3 A) zijn KD105 (KD106) apparaten ontworpen. Alle genoemde diodes kunnen zowel verticaal als horizontaal op een printplaat of printplaat worden gemonteerd, of gewoon op pinnen. Ze hebben geen radiatoren nodig.

Diodebrug van laagvermogenelementen.

Als u grote bedrijfsstromen nodig heeft, moet u andere diodes gebruiken (KD213, KD202, KD203, enz.). Deze apparaten zijn ontworpen voor gebruik op koellichamen, zonder deze zijn ze bestand tegen niet meer dan 10% van de maximale stroom op het typeplaatje. Daarom moet u kant-en-klare koellichamen kiezen of ze zelf maken van koper of aluminium.

Een ander ontwerp van de diodebrug.

Het is ook handig om kant-en-klare brugdiode-assemblages KTS405, KVRS of iets dergelijks te gebruiken. Ze hoeven niet te worden gemonteerd - het is voldoende om een wisselspanning aan te leggen op de overeenkomstige uitgangen en de constante te verwijderen.

Montage van KVRS3510.

condensator capaciteit:

De capaciteit van een condensator hangt af van de belasting en van de rimpel die deze toelaat.Om de capaciteit nauwkeurig te berekenen zijn er formules en online rekenmachines die op internet te vinden zijn. Om te oefenen, kunt u zich concentreren op de cijfers:

bij lage belastingsstromen (tientallen milliampère) moet de capaciteit 100..200 uF zijn;
bij stromen tot 500 mA is een condensator van 470..560 uF nodig;
tot 1 A - 1000..1500 uF.

Voor hogere stromen neemt de capaciteit proportioneel toe. De algemene benadering is dat hoe groter de condensator, hoe beter. U kunt de capaciteit in elke mate vergroten, alleen beperkt door grootte en kosten. Qua spanning is het noodzakelijk om een condensator met een serieuze marge te nemen. Voor een 12 volt gelijkrichter kun je dus beter een 25 volt element nemen dan een 16 volt.

Deze overwegingen gelden voor niet-gestabiliseerde bronnen. Voor een PSU met een capaciteitsstabilisator kan deze meerdere keren worden verlaagd.

Stabilisatie uitgangsspanning

Een stabilisator aan de uitgang van de voeding is niet altijd nodig. Dus als het een voedingseenheid moet gebruiken in combinatie met apparatuur voor het weergeven van geluid, dan moet de uitgang een stabiele spanning hebben. En als het verwarmingselement als belasting dient, is de stabilisator duidelijk overbodig. Voor LED strip voeding je kunt zonder de meest complexe voedingsmodule, maar aan de andere kant zorgt een stabiele spanning voor de onafhankelijkheid van de helderheid van de gloed tijdens stroompieken en verlengt de levensduur van de LED-lamp.

Als de beslissing is genomen om een stabilisator te installeren, is de eenvoudigste manier om deze te monteren op een gespecialiseerde LM7812-chip (KR142EN5A). Het schakelcircuit is eenvoudig en behoeft geen aanpassing.

Stabilisator op 7812.

Op de ingang van een dergelijke stabilisator kan spanning van 15 tot 35 volt worden toegepast. Aan de ingang moet een condensator C1 met een capaciteit van minimaal 0,33 microfarad worden geïnstalleerd, aan de uitgang minimaal 0,1 microfarad.De condensator van het filterblok werkt meestal als C1 als de lengte van de aansluitdraden niet groter is dan 7 cm.Als deze lengte niet kan worden aangehouden, moet een apart element worden geïnstalleerd.

Chip 7812 heeft bescherming tegen oververhitting en kortsluiting. Maar ze houdt niet van polariteitsomkering aan de ingang en de levering van externe spanning aan de uitgang - haar tijd in het leven in dergelijke situaties wordt berekend in seconden.

Belangrijk! Voor een belastingsstroom van meer dan 100 mA is de installatie van een geïntegreerde stabilisator op een koellichaam verplicht!

Verhogen van de uitgangsstroom van de stabilisator

Met het bovenstaande schema kunt u de stabilisator laden met een stroomsterkte tot 1,5 A. Als dit niet genoeg is, kunt u het knooppunt van stroom voorzien met een extra transistor.

Circuit met een npn-structuurtransistor

Externe transistor n-p-n.

Deze schakeling wordt aanbevolen door de ontwikkelaars en is opgenomen in de datasheet van de chip. De uitgangsstroom mag de maximale collectorstroom van de transistor niet overschrijden, deze moet zijn voorzien van een koellichaam.

Pnp-transistorschakeling

Als er geen halfgeleidertriode van de npn-structuur is, kan de stabilisator worden versterkt met een pnp-halfgeleidertriode.

Externe transistor pnp.

De laagvermogen siliciumdiode VD verhoogt de uitgangsspanning van de 7812 met 0,6 V en compenseert de spanningsval over de emitterovergang van de transistor.

Parametrische stabilisator

Als om wat voor reden dan ook de geïntegreerde regelaar niet beschikbaar is, kunt u het knooppunt op de zenerdiode laten draaien. Het is noodzakelijk om een zenerdiode te kiezen met een stabilisatiespanning van 12 V en ontworpen voor de juiste belastingsstroom. De hoogste stroomsterkte voor sommige 12 volt binnenlandse en geïmporteerde zenerdiodes is aangegeven in de tabel.

Zener-type	D814G	D815D	KS620A	1N4742A	BZV55C12	1N5242B
Belastingsstroom	5 mA	0,5 A	50 mA	25 mA	5 mA	40 mA
Stabilisatiespanning:	12 volt

Schema van een eenvoudige parametrische stabilisator.

De weerstandswaarde wordt berekend met de formule:

R \u003d (Uin min-Ust) / (In max + Ist min), waarbij:

Uin min - minimale niet-gestabiliseerde ingangsspanning (moet ten minste 1,4 Ust zijn), volt;
Ust - stabilisatiespanning van de zenerdiode (referentiewaarde), volt;
In max - de hoogste belastingsstroom;
Ist min - minimale stabilisatiestroom (referentiewaarde).

Als er geen zenerdiode is voor de gewenste spanning, kan deze uit twee in serie geschakeld worden. In dit geval moet de totale spanning 12 V zijn (bijvoorbeeld D815A bij 5,6 volt plus D815B bij 6,8 volt geeft 12,4 V).

Belangrijk! Het is onmogelijk om zenerdiodes (zelfs van hetzelfde type) parallel aan te sluiten "om de stabilisatiestroom te verhogen"!

Zenerdiodes zijn niet parallel geschakeld.

U kunt de parametrische stabilisator op dezelfde manier inschakelen - door een externe transistor aan te zetten.

Schema van een krachtige stabilisator.

Voor een krachtige transistor moet een radiator worden voorzien. De voedingsspanning zal in dit geval 0,6 V lager zijn dan Ust van de zenerdiode. Indien nodig kan de uitgangsspanning naar boven worden bijgesteld door een siliciumdiode (of een reeks diodes) aan te zetten. Elk element in de keten verhoogt de Vout met ongeveer 0,6 V.

Stabilisatorschakeling met een zenerdiode en een diode.

Uitgangsspanningsregeling:

Als de spanning van de voeding vanaf nul moet worden geregeld, dan zou de optimale schakeling een parametrische stabilisator zijn met toevoeging van een variabele weerstand.

Soepele spanningsregeling.

Een weerstand van 1 kΩ die is aangesloten tussen de basis van de transistor en de gemeenschappelijke draad, beschermt de triode tegen storingen als het circuit van de potentiometermotor breekt.Wanneer de knop van de variabele weerstand wordt gedraaid, verandert de spanning aan de basis van de transistor van 0 naar Ust van de zenerdiode met een vertraging van ongeveer 0,6 volt. Houd er rekening mee dat de parameters van het knooppunt slechter zullen zijn door het gebruik van een potentiometer - de aanwezigheid van een bewegend contact (zelfs van goede kwaliteit) zal onvermijdelijk de spanningsstabiliteit aan de basis van de transistor verminderen.

Instrumentindeling

Nadat alle knooppunten zijn geselecteerd of er een duidelijk idee is van wat ze zullen zijn, kunt u doorgaan naar de lay-out van het apparaat. Het is ook belangrijk om te begrijpen hoe de toekomstige behuizing van het apparaat eruit zal zien.Je kunt kant-en-klaar kiezen, je kunt het zelf doen als je materialen en vaardigheden hebt.

Er zijn geen speciale regels voor de lay-out van knooppunten in de behuizing. Maar het is wenselijk om de knooppunten zo te rangschikken dat ze in serie zijn verbonden door geleiders, zoals in het diagram, en langs de kortste afstand. De uitgangsklemmen kunnen het beste aan de kant tegenover het netsnoer worden geplaatst. Het is beter om de aan/uit-schakelaar en de zekering aan de achterkant van het apparaat te bevestigen. Voor een rationeel gebruik van de tussenruimte kunnen sommige knooppunten verticaal worden geïnstalleerd, maar het is beter om de diodebrug horizontaal te bevestigen. Bij verticale montage zullen convectiestromen van hete lucht uit de onderste diodes rond de bovenste elementen stromen en deze bovendien verwarmen.

Voor wie het niet begrijpt, bekijk de video: Een simpele doe-het-zelf voeding.

Het monteren van een gelijkstroomvoeding met vast vermogen is eenvoudig. Dit ligt in de kracht van een gemiddelde master, je hebt alleen elementaire kennis van elektrotechniek en minimale installatievaardigheden nodig.

doe-het-zelf