제너 다이오드 및 트랜지스터의 DIY 전원 공급 장치

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아래에 고려 된 안정화 된 전원 공급 장치는 초보자 햄에 의해 조립 된 첫 번째 장치 중 하나입니다. 이것은 매우 간단하지만 매우 유용한 장치입니다. 조립에는 고가의 구성 요소가 필요하지 않으므로 전원 공급 장치의 필요한 특성에 따라 초보자가 쉽게 선택할 수 있습니다.
이 자료는 가장 간단한 무선 구성 요소의 목적과 계산을 더 자세히 이해하려는 사람들에게도 유용합니다. 특히 다음과 같은 전원 공급 장치의 구성 요소에 대해 자세히 배우게됩니다.

전력 변압기;
다이오드 브릿지;
평활 커패시터;
제너 다이오드;
제너 다이오드 저항;
트랜지스터
부하 저항;
LED와 저항.

또한이 기사에서는 전원 공급 장치에 무선 구성 요소를 선택하는 방법과 필요한 정격이없는 경우 수행 할 작업에 대해 자세히 설명합니다. 인쇄 회로 기판의 개발이 명확하게 보여지고이 작업의 뉘앙스가 드러날 것입니다. 납땜 전에 무선 구성 요소를 확인하고 장치를 조립하고 테스트하는 것에 대해 구체적으로 언급합니다.

일반적인 안정화 전원 공급 장치 회로

오늘날 전압 안정화 기능을 갖춘 다양한 전원 공급 장치 구성표가 있습니다. 그러나 초보자가 시작해야하는 가장 간단한 구성 중 하나는 제너 다이오드와 강력한 트랜지스터라는 두 가지 주요 구성 요소에만 구축됩니다. 당연히 회로에는 다른 세부 사항이 있지만 보조입니다.

전류가 흐르는 방향으로 전자 장치의 회로를 분해하는 것이 일반적입니다. 전압 안정화 기능이있는 전원 공급 장치에서는 모두 변압기 (TR1)로 시작합니다. 한 번에 여러 기능을 수행합니다. 먼저 변압기가 주전원 전압을 낮 춥니 다. 둘째, 회로의 작동을 보장합니다. 셋째, 장치에 연결된 장치에 전원을 공급합니다.
다이오드 브리지 (BR1)-감소 된 주 전압을 교정하도록 설계되었습니다. 즉, 교류 전압이 들어가고 출력은 이미 일정합니다. 전원 공급 장치 자체 나 연결할 장치는 다이오드 브리지없이 작동하지 않습니다.
가정용 네트워크에 존재하는 리플을 제거하려면 평활 전해 커패시터 (C1)가 필요합니다. 실제로, 이들은 전기 제품의 작동에 악영향을 미치는 간섭을 생성합니다. 예를 들어 평활 커패시터가없는 전원 공급 장치로 전원을 공급받는 사운드 앰프를 사용하면이 같은 리플을 외부 노이즈의 형태로 열에서 명확하게들을 수 있습니다. 다른 장치는 간섭, 오작동 및 기타 문제를 일으킬 수 있습니다.
제너 다이오드 (D1)는 전압 레벨을 안정화시키는 전원 공급 장치의 구성 요소입니다. 실제로 전원 콘센트가 정확히 230V 인 경우에만 변압기가 원하는 12V를 생성합니다 (단, 실제로는 이러한 조건이 존재하지 않습니다). 전압은 처지거나 증가 할 수 있습니다. 동일한 변압기가 출력에 제공됩니다. 그 특성으로 인해 제너 다이오드는 네트워크의 서지에 관계없이 저전압을 균일화합니다. 이 구성 요소가 올바르게 작동하려면 전류 제한 저항 (R1)이 필요합니다. 자세한 내용은 아래를 참조하십시오.
트랜지스터 (Q1)-전류를 증폭해야했습니다. 사실 제너 다이오드는 장치가 소비하는 모든 전류를 스스로 통과 할 수 없습니다. 또한 특정 범위, 예를 들어 5 ~ 20mA에서만 올바르게 작동합니다. 모든 장치에 전원을 공급하기에는 솔직히 충분하지 않습니다. 강력한 트랜지스터는이 문제에 대처하며, 제너 다이오드에 의해 개폐가 제어됩니다.
스무딩 커패시터 (C2)-위의 C1과 동일하게 설계되었습니다. 일반적인 안정화 전원 공급 장치 회로에는 부하 저항 (R2)도 포함됩니다. 출력 단자에 아무것도 연결되어 있지 않을 때 회로가 작동 상태를 유지해야합니다.
다른 구성 요소가 이러한 방식으로 존재할 수있다. 이것은 변압기 앞에 배치되는 퓨즈와 장치가 켜졌 음을 알리는 LED, 추가 스무딩 커패시터, 다른 증폭 트랜지스터 및 스위치입니다. 그들 모두는 회로를 복잡하게하지만 장치의 기능을 향상시킵니다.

가장 간단한 전원 공급 장치를위한 무선 구성 요소 계산 및 선택

변압기는 2 차 권선 전압과 전력의 두 가지 주요 기준에 따라 선택됩니다. 다른 매개 변수가 있지만 재료 내에서는 특별히 중요하지 않습니다. 예를 들어 12V의 전원 공급 장치가 필요한 경우 2 차 권선에서 조금 더 제거 할 수 있도록 변압기를 선택해야합니다. 모든 힘이 동일하게-우리는 작은 마진으로 가져갑니다.
다이오드 브리지의 주요 파라미터는 통과 할 수있는 최대 전류입니다. 우선이 특성에 초점을 맞출 가치가 있습니다. 몇 가지 예를 살펴 보겠습니다. 이 장치는 1A의 전류를 소비하는 장치에 전력을 공급하는 데 사용됩니다. 이는 다이오드 브리지를 약 1.5A에서 가져와야한다는 것을 의미합니다. 30 와트의 전력으로 12 볼트 장치에 전력을 공급한다고 가정합니다. 이는 전류 소비가 약 2.5A임을 의미합니다. 따라서 다이오드 브리지는 3A 이상이어야합니다. 간단한 회로에서는 다른 특성 (최대 전압 등)을 무시할 수 있습니다.

또한 다이오드 브리지는 준비 할 수 없지만 4 개의 다이오드로 조립할 수 있습니다. 이 경우 각 회로는 회로를 통과하는 전류에 대해 정격이어야합니다.
평활 커패시터의 용량을 계산하기 위해 복잡한 수식이 사용되며,이 경우 쓸모가 없습니다. 일반적으로 1000-2200 μF의 커패시턴스가 사용되며 이는 간단한 전원 공급 장치로 충분합니다. 커패시터 등을 사용할 수는 있지만 제품 비용이 크게 증가합니다. 또 다른 중요한 매개 변수는 최대 전압입니다. 그것에 따르면, 커패시터는 회로에 어떤 전압이 존재할지에 따라 선택됩니다.
평활 커패시터를 켠 후 다이오드 브리지와 제너 다이오드 사이의 간격에서 전압은 변압기의 단자에서보다 약 30 % 더 높아질 것입니다. 즉, 12V 전원 공급 장치를 만들고 변압기의 마진이 15V 인 경우이 섹션에서는 평활 커패시터로 인해 약 19.5V가됩니다. 따라서이 전압 (가장 가까운 표준 정격)으로 설계되어야합니다 25 V).
회로 (C2)의 두 번째 평활 커패시터는 일반적으로 100 ~ 470 마이크로 패럿의 작은 정전 용량으로 가져옵니다. 회로 의이 부분의 전압은 이미 12V 레벨로 안정화됩니다. 따라서 커패시터는이를 위해 설계되어야합니다 (가장 가까운 표준 정격은 16V입니다).
필요한 정격의 커패시터를 사용할 수 없으며 상점에 가기를 꺼려한다면 (또는 단순히 구매하려는 욕구가 없다면) 어떻게해야합니까? 이 경우 더 작은 용량의 여러 커패시터의 병렬 연결을 사용하는 것이 가능합니다. 이러한 연결의 최대 작동 전압은 합산되지 않습니다!
제너 다이오드는 전원 공급 장치의 출력에 필요한 전압에 따라 선택됩니다. 적합한 등급이 없으면 여러 개의 부품을 직렬로 연결할 수 있습니다. 이 경우 안정화 된 전압이 합산됩니다. 예를 들어, 12V를 얻을 필요가있는 상황에서 6V에서 2 개의 제너 다이오드 만 사용할 수 있으며, 직렬로 연결하면 원하는 전압을 얻을 수 있습니다. 평균 공칭 값을 얻으려면 두 개의 제너 다이오드의 병렬 연결이 작동하지 않습니다.
실험적으로 가능한 한 정확하게 제너 다이오드에 대한 전류 제한 저항을 선택할 수 있습니다. 이를 위해 약 1kΩ의 저항이 이미 작동 회로 (예 : 브레드 보드)에 포함되어 있으며 전류계와 가변 저항이 회로와 제너 다이오드 사이에 배치됩니다. 회로를 켠 후 필요한 정격 안정화 전류가 회로 섹션 (제너 다이오드의 특성으로 표시됨)을 통해 흐를 때까지 가변 저항의 핸들을 회전시켜야합니다.
증폭 트랜지스터는 2 가지 주요 기준에 따라 선택된다. 첫째, 고려중인 회로의 경우 반드시 n-p-n 구조이어야합니다. 둘째, 기존 트랜지스터의 특성에서 최대 콜렉터 전류를 살펴볼 필요가 있습니다. 조립 된 전원 공급 장치를 설계 할 최대 전류보다 약간 커야합니다.
일반적인 방식의 부하 저항은 공칭 값 1kOhm ~ 10kOhm으로 취합니다. 전원 공급 장치가로드되지 않은 경우이 저항을 통해 너무 많은 전류가 흐르고 화상을 입을 수 있으므로 저항을 줄이면 안됩니다.

인쇄 회로 기판의 설계 및 제조

이제 스스로 안정화 된 전원 공급 장치의 개발 및 조립에 대한 좋은 예를 간단히 살펴 보겠습니다. 우선, 회로에 존재하는 모든 구성 요소를 찾아야합니다. 필요한 정격의 커패시터, 저항 또는 제너 다이오드가 없으면 위에서 설명한 방식으로 상황을 종료합니다.

다음으로, 우리 장치의 인쇄 회로 기판을 설계하고 제조해야합니다. 초보자에게는 단순하고 가장 중요한 무료 소프트웨어 (예 : 스프린트 레이아웃)를 사용하는 것이 가장 좋습니다.
선택한 구성표에 따라 모든 구성 요소를 가상 보드에 배치합니다. 우리는 위치를 최적화하고 사용 가능한 특정 세부 사항에 따라 조정합니다. 이 단계에서는 구성 요소의 실제 크기를 다시 확인하고 개발 된 구성표에 추가 한 구성 요소와 비교하는 것이 좋습니다. 전해 커패시터의 극성, 트랜지스터의 단자 위치, 제너 다이오드 및 다이오드 브리지에 특히주의하십시오.
신호 LED를 전원 공급 장치에 추가하면 제너 다이오드 이전과 이후 (바람직하게) 모두 회로에 포함될 수 있습니다. 전류 제한 저항을 선택하려면 다음 계산을 수행해야합니다. 회로 섹션의 전압에서 LED의 전압 강하를 빼고 결과를 전원 공급 장치의 정격 전류로 나눕니다. 예입니다. 신호 LED를 연결하려는 영역에서는 12V가 안정화됩니다. 표준 LED의 전압 강하는 약 3V이며 공칭 공급 전류는 20mA (0.02A)입니다. 전류 제한 저항의 저항은 R = 450 Ohms입니다.

구성품 검사 및 전원 공급 장치 어셈블리

프로그램에서 보드를 개발 한 후 보드를 유리 섬유로 옮기고, 에칭하고, 트랙을 고정하고, 과도한 플럭스를 제거하십시오.

그런 다음 라디오 구성 요소를 설치합니다. 특히 새로운 것이 아니라면 즉시 성능을 두 번 확인하는 것이 불필요하지 않을 것입니다. 어떻게 그리고 무엇을 확인해야합니까?
변압기 권선은 저항계로 점검합니다. 저항이 더 많을 때는 1 차 권선이 있습니다. 다음으로 네트워크에 연결하고 필요한 감소 전압을 제공하는지 확인하십시오. 측정 할 때는 매우주의하십시오. 또한 출력 전압은 가변적이므로 해당 모드가 전압계에서 활성화됩니다.
저항은 저항계로 점검합니다. 제너 다이오드는 한 방향으로 만 "링"해야합니다. 우리는 계획에 따라 다이오드 브리지를 확인합니다. 내장 된 다이오드는 한 방향으로 만 전류를 전도해야합니다. 커패시터를 확인하려면 전기 커패시턴스 측정을위한 특수 장치가 필요합니다. n-p-n 구조의 트랜지스터에서, 전류는베이스에서 이미 터로 그리고 컬렉터로 흐르게된다. 다른 방향으로는 흐르지 않아야합니다.
저항기, 제너 다이오드, LED와 같은 작은 부품으로 조립을 시작하는 것이 가장 좋습니다. 그런 다음 커패시터는 다이오드 브리지로 납땜됩니다.
강력한 트랜지스터의 설치 과정에 특별한주의를 기울이십시오. 그의 결론을 섞으면 계획이 작동하지 않습니다. 또한이 구성 요소는 라디에이터에 설치해야하기 때문에 부하가 가해질 때 매우 강력하게 가열됩니다.
가장 마지막으로 설치해야 할 부분은 변압기입니다. 또한 1 차 권선의 결론에 따라 와이어가있는 네트워크 플러그가 납땜됩니다. 전원 공급 장치의 출력에는 전선도 제공됩니다.