تصميم دوائر إمداد الطاقة البسيطة

يفصل المنشور كيفية تصميم وبناء دائرة إمداد طاقة بسيطة بدءًا من التصميم الأساسي وحتى مصدر الطاقة المعقد بشكل معقول والذي يحتوي على ميزات موسعة.

مصدر الطاقة لا غنى عنه

سواء أكان مستجدًا إلكترونيًا أو مهندسًا خبيرًا ، فكلها تتطلب هذه القطعة التي لا غنى عنها من المعدات تسمى وحدة تزويد الطاقة.

هذا لأنه لا يمكن تشغيل أي إلكترونيات بدون طاقة ، وللتحديد طاقة تيار مستمر منخفضة الجهد ، ووحدة إمداد الطاقة هي جهاز مصمم خصيصًا لتحقيق هذا الغرض.

إذا كانت هذه المعدات مهمة جدًا ، فسيصبح من الضروري للجميع في هذا المجال أن يتعلموا كل التفاصيل الدقيقة لهذا العضو المهم في العائلة الإلكترونية.

لنبدأ ونتعلم كيفية تصميم دائرة إمداد الطاقة ، أبسطها أولاً ، ربما لمن سيجدون هذه المعلومات مفيدة للغاية.
إلى دائرة إمداد الطاقة الأساسية سيتطلب ثلاثة مكونات رئيسية لتقديم النتائج المرجوة.
محول ، ديود ومكثف ، المحول هو الجهاز الذي يحتوي على مجموعتين من اللفات ، واحدة أساسية والأخرى ثانوية.

يتم تغذية التيار الكهربائي 220 فولت أو 120 فولت إلى الملف الأولي الذي يتم نقله إلى الملف الثانوي لإنتاج جهد مستحث أقل هناك.

يتم استخدام الجهد المنخفض المتدرج المتاح في المرحلة الثانوية للمحول للتطبيق المقصود في الدوائر الإلكترونية ، ولكن قبل استخدام هذا الجهد الثانوي ، يجب تصحيحه أولاً ، مما يعني أن الجهد يجب أن يتم تحويله إلى تيار مستمر أولاً.

على سبيل المثال ، إذا تم تصنيف الثانوي transfornmer عند 12 فولت ، فإن 12 فولت المكتسبة من المحول الثانوي ستكون 12 فولت تيار متردد عبر الأسلاك ذات الصلة.

لا يمكن للدائرة الإلكترونية أن تعمل أبدًا مع التيار المتردد ، وبالتالي يجب تحويل هذا الجهد إلى تيار مستمر.

الصمام الثنائي هو جهاز واحد يقوم بتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر بشكل فعال ، وهناك ثلاثة تكوينات يمكن من خلالها تكوين تصميمات إمداد الطاقة الأساسية.

قد ترغب أيضًا في التعلم كيفية تصميم مصدر طاقة مقاعد البدلاء

باستخدام صمام ثنائي واحد:

الشكل الأساسي والأساسي لتصميم مصدر الطاقة هو الشكل الذي يستخدم صمامًا ثنائيًا واحدًا ومكثفًا. نظرًا لأن الصمام الثنائي الفردي سوف يصحح نصف دورة واحدة فقط من إشارة التيار المتردد ، فإن هذا النوع من التكوين يتطلب مكثف مرشح خرج كبير لتعويض القيد أعلاه.

يتأكد مكثف المرشح من أنه بعد التصحيح ، في الأقسام المتساقطة أو المتناقصة من نمط التيار المستمر الناتج ، حيث يميل الجهد إلى الانخفاض ، تمتلئ هذه الأقسام وتعلوها الطاقة المخزنة داخل المكثف.

يساعد عمل التعويض أعلاه الذي تقوم به الطاقة المخزنة في المكثفات في الحفاظ على إخراج تيار مستمر نظيف وخالي من التموج والذي لن يكون ممكنًا فقط بواسطة الثنائيات وحدها.

بالنسبة لتصميم مزود طاقة الصمام الثنائي الفردي ، فإن الملف الثانوي للمحول يحتاج فقط إلى ملف واحد بنهايتين.

ومع ذلك ، لا يمكن اعتبار التكوين أعلاه تصميمًا فعالًا لإمداد الطاقة نظرًا لتصحيح نصف الموجة الخام وقدرات تكييف الإخراج المحدودة.

باستخدام اثنين من الثنائيات:

يتطلب استخدام زوج من الثنائيات لصنع مصدر طاقة محولًا به ملف ثانوي مستدير في المركز. يوضح الرسم التخطيطي كيفية توصيل الثنائيات بالمحول.

على الرغم من أن الثنائيين يعملان جنبًا إلى جنب ويتعاملان مع نصفي إشارة التيار المتردد وينتجان تصحيحًا كاملًا للموجة ، فإن الطريقة المستخدمة ليست فعالة ، لأنه في أي لحظة يتم استخدام نصف لف فقط من المحول. يؤدي هذا إلى ضعف التشبع الأساسي والتسخين غير الضروري للمحول ، مما يجعل هذا النوع من تكوين مصدر الطاقة أقل كفاءة وتصميمًا عاديًا.

باستخدام أربعة ثنائيات:

إنه أفضل شكل مقبول عالميًا لتكوين مزود الطاقة بقدر ما يتعلق الأمر بعملية التصحيح.

إن الاستخدام الذكي لأربعة ديودات يجعل الأمور بسيطة للغاية ، كل ما هو مطلوب هو ملف ثانوي واحد فقط ، ويتم تحسين التشبع الأساسي بشكل مثالي مما يؤدي إلى تحويل تيار متردد إلى تيار مستمر فعال.

يوضح الشكل كيف يتم توفير مصدر طاقة مصحح بموجة كاملة باستخدام أربعة صمامات ثنائية ومكثف مرشح ذو قيمة منخفضة نسبيًا.

يُعرف هذا النوع من تكوين الصمام الثنائي بشبكة الجسر ، وقد ترغب في معرفة ذلك كيفية بناء مقوم الجسر .

توفر جميع تصميمات إمدادات الطاقة المذكورة أعلاه مخرجات مع تنظيم عادي ، وبالتالي لا يمكن اعتبارها مثالية ، فهي تفشل في توفير مخرجات تيار مستمر مثالية ، وبالتالي فهي غير مرغوب فيها للعديد من الدوائر الإلكترونية المعقدة. علاوة على ذلك ، لا تتضمن هذه التكوينات ميزات التحكم في الجهد المتغير والتيار.

ومع ذلك ، قد يتم دمج الميزات المذكورة أعلاه ببساطة في التصميمات المذكورة أعلاه ، بدلاً من تكوين مصدر طاقة الموجة الكاملة الأخير من خلال إدخال دائرة متكاملة واحدة وعدد قليل من المكونات السلبية الأخرى.

باستخدام IC LM317 أو LM338:

يعتبر IC LM 317 جهازًا متعدد الاستخدامات يتم دمجه عادةً مع مزودات الطاقة للحصول على مخرجات جهد / تيار منظمة جيدًا ومتغيرة. قليلة مثال على دوائر إمداد الطاقة باستخدام هذا IC

نظرًا لأن IC أعلاه يمكن أن يدعم فقط 1.5 أمبير بحد أقصى ، يمكن استخدام جهاز آخر مشابه لمخرجات تيار أكبر ولكن مع درجات أعلى. يعمل IC LM 338 تمامًا مثل LM 317 ولكنه قادر على التعامل مع ما يصل إلى 5 أمبير من التيار. يظهر تصميم بسيط أدناه.

للحصول على مستويات الجهد الثابت ، يمكن استخدام الدوائر المتكاملة من سلسلة 78XX مع دوائر إمداد الطاقة الموضحة أعلاه. ال تم شرح 78XX ICs بشكل شامل لمراجعك

الوقت الحاضر مزودات طاقة SMPS غير قابلة للتحويل أصبحت المفضلة بين المستخدمين ، نظرًا لكفاءتها العالية وميزاتها العالية في توفير الطاقة بأحجام مدمجة بشكل مذهل.
على الرغم من أن بناء دائرة إمداد طاقة SMPS في المنزل ليس بالتأكيد للمبتدئين في هذا المجال ، إلا أن المهندسين والمتحمسين الذين لديهم معرفة شاملة بالموضوع يمكنهم البدء في بناء مثل هذه الدوائر في المنزل.

يمكنك أيضًا التعرف على القليل من المعلومات تبديل وضع تصميم امدادات الطاقة.

هناك عدد قليل من الأشكال الأخرى لإمدادات الطاقة التي يمكن أن يبنيها حتى الهواة الإلكترونيون الجدد ولا تتطلب محولات. على الرغم من كونها رخيصة جدًا وسهلة البناء ، إلا أن هذه الأنواع من دوائر إمداد الطاقة لا يمكنها دعم التيار الثقيل وتقتصر عادةً على 200 مللي أمبير أو نحو ذلك.

تصميم مزود الطاقة غير المحول

تتم مناقشة مفهومين للمحول أعلاه نوع أقل من دوائر إمداد الطاقة في المنشورات التالية:

باستخدام مكثفات عالية الجهد ،

باستخدام Hi -End ICs و FET

تعليقات من أحد القراء المخصصين لهذه المدونة

عزيزي سواغاتام ماجومدار ،

أرغب في عمل psu لوحدة تحكم دقيقة ومكوناتها التابعة ...

أرغب في الحصول على خرج ثابت + 5 فولت و + 3.3 فولت من psu ، لست متأكدًا من amp-age ولكن أعتقد أن إجمالي 5A يجب أن يكون كافيًا ، سيكون هناك أيضًا ماوس 5V ولوحة مفاتيح 5V و 3 x SN74HC595 IC's أيضًا و 2 x 512 كيلو بايت SRAM ... لذلك لا أعرف حقًا عمر أمبير ...

أعتقد أن 5Amp كافية؟ .... سؤالي الرئيسي هو أي محول يجب استخدامه وأي أقراص ثنائية يجب استخدامها؟ لقد اخترت المحول بعد أن قرأت في مكان ما عبر الإنترنت أن مقوم الجسر يتسبب في حدوث VOLT DROP من 1.4V بشكل عام وفي مدونتك أعلاه ، تذكر أن موصل الجسر سيؤدي إلى ارتفاع الجهد؟ ...

لذا فأنا غير متأكد (لست متأكدًا على أي حال من أن أكون جديدًا في مجال الإلكترونيات) ..... كان المحول الأول الذي اخترته هو هذا المحول. أرجو إفادتي أيهما أفضل لاحتياجاتي وأي ديود أستخدمه أيضًا ... أود استخدام PSU للوحة مشابهة جدًا لهذا ...

من فضلك ساعدني وأرشدني إلى أفضل طريقة لصنع وحدة PSU رئيسية مناسبة 220 / 240V والتي تعطيني 5V و 3.3 V ثابتة لاستخدامها مع تصميمي. شكرا لكم مقدما.

كيفية الحصول على ثابت 5 فولت و 3 فولت من دائرة إمداد الطاقة

مرحبًا ، يمكنك تحقيق ذلك ببساطة من خلال 7805 IC للحصول على 5V وإضافة زوج من الثنائيات 1N4007 إلى 5V للحصول على 3.3V تقريبًا.

تبدو 5 أمبير عالية جدًا ولا أعتقد أنك ستحتاج إلى هذا التيار العالي جدًا إلا إذا كنت تستخدم هذا العرض أيضًا مع مرحلة محرك خارجي تحمل أحمالًا أعلى مثل مصباح LED عالي القدرة أو محرك وما إلى ذلك.

لذلك أنا متأكد من أنه يمكن تلبية متطلباتك بسهولة من خلال الإجراءات المذكورة أعلاه.

لتشغيل MCU من خلال الإجراء أعلاه ، يمكنك استخدام 0-9V أو 0-12V trafo مع تيار 1amp ، يمكن أن تكون الثنائيات 1N4007 x 4nos

ستنخفض الثنائيات بمقدار 1.4 فولت عندما يكون الإدخال تيارًا مباشرًا ولكن عندما يكون التيار المتردد مثل من trafo ، فسيتم رفع الناتج بمعامل 1.21.

تأكد من استخدام غطاء 2200 فائق التوهج / 25 فولت بعد الجسر للترشيح

آمل أن تنيرك المعلومات وتجيب على استفساراتك.

توضح الصورة أعلاه كيفية الحصول على ثابت 5V و 3.3V من دائرة إمداد طاقة معينة.

كيفية الحصول على جهد متغير 9 فولت من IC 7805

عادة ، يعتبر IC 7805 بمثابة جهاز منظم جهد 5 فولت ثابت. ومع ذلك ، مع الحل الأساسي ، يمكن تحويل IC إلى دائرة منظم متغير 5 V إلى 9 V ، كما هو موضح أعلاه.

هنا ، يمكننا أن نرى أنه تمت إضافة إعداد مسبق 500 أوم مع دبوس الأرض المركزي للدائرة المتكاملة ، مما يسمح للدائرة المتكاملة بإنتاج قيمة خرج مرفوعة تصل إلى 9 فولت ، بتيار 850 مللي أمبير. يمكن ضبط الإعداد المسبق للحصول على مخرجات في نطاق 5 فولت إلى 9 فولت.

عمل دائرة منظم ثابتة 12 فولت

في الرسم البياني أعلاه ، يمكننا أن نرى كيف يمكن استخدام IC منظم 7805 عاديًا لإنشاء خرج منظم 5V ثابت.

إذا كنت ترغب في الحصول على مصدر طاقة ثابت منظم بجهد 12 فولت ، فيمكن تطبيق نفس التكوين للحصول على النتائج المطلوبة ، كما هو موضح أدناه:

12 فولت ، 5 فولت امدادات الطاقة

لنفترض الآن أن لديك تطبيقات دارة تحتاج إلى إمداد مزدوج في نطاق 12 فولت ثابت وكذلك 5 فولت ثابت إمدادات منظمة.

بالنسبة لمثل هذه التطبيقات ، يمكن تعديل التصميم الذي تمت مناقشته أعلاه ببساطة باستخدام 7812 IC ثم بعد ذلك 7805 IC للحصول على خرج إمداد الطاقة المنظم 12 فولت و 5 فولت معًا ، كما هو موضح أدناه:

تصميم مصدر طاقة مزدوج بسيط

في العديد من تطبيقات الدوائر ، وخاصة تلك التي تستخدم أمبير المرجع ، يصبح مصدر الطاقة المزدوج إلزاميًا لتمكين +/- والإمدادات الأرضية للدائرة.

تصميم ملف مصدر طاقة مزدوج يتضمن في الواقع مجرد مصدر طاقة مركزي ومقوم جسر إلى جانب اثنين من مكثفات المرشح عالية القيمة كما هو موضح أدناه:

ومع ذلك ، فإن تحقيق مصدر طاقة مزدوج منظم مع المستوى المطلوب من الجهد المزدوج عند الخرج أمر يتطلب عادةً تصميمًا معقدًا باستخدام المرحلية المكلفة .

يوضح التصميم التالي كيف يمكن تكوين مصدر طاقة مزدوج بشكل بسيط وسري باستخدام عدد قليل من BJTs وعدد قليل من المقاومات.

هنا يتم تزوير Q1 و Q3 كمتابع باعث تمرير الترانزستورات ، والتي تحدد مقدار التيار المسموح له بالمرور عبر +/- المخرجات المعنية. هنا ، حوالي 2 أمبير

يتم تحديد جهد الخرج عبر قضبان الإمداد المزدوجة ذات الصلة بواسطة الترانزستورات Q2 و Q4 جنبًا إلى جنب مع شبكة مقسم المقاومة القاعدية.

يمكن تعديل مستويات جهد الخرج وتعديلها بشكل مناسب عن طريق ضبط قيم الفواصل المحتملة التي تشكلها المقاومات R2 و R3 و R5 و R6.

تصميم مصدر طاقة LM317 بمقاومات ثابتة

موضح أدناه مصدر جهد / تيار مباشر للغاية يعتمد على LM317T ، يمكن استخدامه لشحن خلايا النيكل والكادميوم أو في أي وقت يكون فيه مصدر طاقة عملي ضروريًا.

إنه مشروع غير معقد ليقوم المبتدئ ببنائه ، ويقصد استخدامه مع محول التيار الكهربائي الإضافي الذي يوفر تيار مستمر غير منظم. انتاج. IC1 هو في الواقع منظم قابل للتعديل من النوع LM317T.

يختار المفتاح الدوار S1 الإعداد (تيار مستمر أو جهد ثابت) مع القيمة الحالية أو الجهد. يمكن الحصول على الجهد المنظم عند SK3 ويكون التيار في SK4.

لاحظ أنه تم دمج إعداد قابل للتعديل (الموضع 12) والذي يتيح تصميم جهد متغير من خلال مقياس الجهد VR1.

يجب تصنيع قيم المقاوم من أقرب القيم الثابتة التي يمكن الحصول عليها ، الموضوعة في سلسلة حسب الضرورة.

تم تصنيف المقاوم R6 عند 1 وات و R7 عند 2 وات على الرغم من أن الباقي يمكن أن يكون 0.25 وات. يجب أن يتم تركيب منظم الجهد IC1 317 في بعض المبددات الحرارية التي يتم تحديد حجمها من خلال جهد الإدخال والإخراج والتيارات اللازمة.