Cách làm bộ chỉnh lưu và nguồn điện đơn giản

Bộ chỉnh lưu là một thiết bị để chuyển đổi điện áp AC thành DC. Đây là một trong những bộ phận phổ biến nhất trong các thiết bị điện, từ máy sấy tóc đến tất cả các loại nguồn điện có điện áp DC đầu ra. Có các sơ đồ khác nhau của chỉnh lưu và mỗi trong số chúng ở một mức độ nhất định đối phó với nhiệm vụ của nó. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ nói về cách chế tạo bộ chỉnh lưu một pha, và tại sao nó lại cần thiết.

Định nghĩa

Bộ chỉnh lưu là một thiết bị được thiết kế để chuyển đổi AC thành DC. Từ "hằng số" không hoàn toàn chính xác, thực tế là ở đầu ra của bộ chỉnh lưu, trong mạch điện áp xoay chiều hình sin, trong mọi trường hợp sẽ có một điện áp xung không ổn định. Nói một cách đơn giản: không đổi trong dấu, nhưng khác nhau về độ lớn.

Có hai loại chỉnh lưu:

• Nửa sóng. Nó chỉ điều chỉnh một nửa sóng của điện áp đầu vào. Đặc trưng bởi gợn mạnh và giảm liên quan đến điện áp đầu vào.

• Một năm một lần. Theo đó, hai nửa sóng được làm thẳng. Ripple thấp hơn, điện áp cao hơn ở đầu vào của bộ chỉnh lưu - đây là hai đặc điểm chính.

Điện áp ổn định và không ổn định có nghĩa là gì?

Ổn định là điện áp không thay đổi cường độ độc lập với tải hoặc tăng điện áp đầu vào. Đối với nguồn cung cấp năng lượng máy biến áp, điều này đặc biệt quan trọng, bởi vì điện áp đầu ra phụ thuộc vào đầu vào và khác với nó bởi thời gian chuyển đổi.

Điện áp không ổn định - thay đổi tùy thuộc vào sự đột biến trong mạng cung cấp và đặc điểm tải. Với nguồn cung cấp năng lượng như vậy, do sụt lún, hoạt động không chính xác của các thiết bị được kết nối hoặc không thể hoạt động hoàn toàn và không hoạt động.

Điện áp đầu ra

Các giá trị chính của điện áp xoay chiều là biên độ và giá trị hiệu dụng. Khi họ nói "trong mạng 220v" có nghĩa là điện áp hiện tại.

Nếu chúng ta nói về giá trị biên độ, có nghĩa là có bao nhiêu volt từ 0 đến điểm trên của nửa sóng của sóng hình sin.

 

Bỏ qua lý thuyết và một số công thức, chúng ta có thể nói rằng điện áp hiện tại Nhỏ hơn 1,41 lần so với biên độ. Hoặc:

Uа = Uд * 2

Điện áp biên độ trong mạng 220 V là:

220*1.41=310

Đề án

Chỉnh lưu nửa sóng bao gồm một diode. Anh ấy không bỏ lỡ nửa sóng trở lại. Đầu ra là một điện áp có gợn mạnh từ 0 đến giá trị biên độ của điện áp đầu vào.

Nói bằng một ngôn ngữ rất đơn giản, sau đó trong mạch này, một nửa điện áp đầu vào đi vào tải. Nhưng điều này không hoàn toàn chính xác.

Mạch hai nửa sóng truyền cả hai nửa sóng từ đầu vào đến tải. Ở trên trong bài viết, giá trị biên độ của điện áp đã được đề cập, do đó điện áp ở đầu ra của bộ chỉnh lưu có cùng giá trị thấp hơn so với biến hoạt động ở đầu vào.

Nhưng nếu chúng ta làm phẳng gợn sử dụng tụ điện, các gợn sóng càng nhỏ, điện áp sẽ càng gần biên độ.

Chúng ta sẽ nói về làm mịn gợn sóng sau. Bây giờ hãy xem xét mạch cầu diode.

Có hai trong số họ:

1. Bộ chỉnh lưu theo sơ đồ Gretz hoặc cầu diode;

2. Chỉnh lưu với một điểm giữa.

Đề án đầu tiên là phổ biến hơn. Bao gồm một cầu diode - bốn điốt được kết nối với nhau bởi một hình vuông vuông và một tải được kết nối với vai của nó. Bộ chỉnh lưu cầu được lắp ráp theo sơ đồ dưới đây:

Nó có thể được kết nối trực tiếp với mạng 220v, như được thực hiện trong nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi hiện đạihoặc đến cuộn dây thứ cấp của máy biến áp mạng (50 Hz).Theo sơ đồ này, các cầu diode có thể được lắp ráp từ các điốt (riêng biệt) hoặc sử dụng một cụm cầu diode làm sẵn trong một vỏ.

Mạch thứ hai là một bộ chỉnh lưu giữa điểm không thể kết nối trực tiếp với mạng. Ý nghĩa của nó là sử dụng một máy biến áp với một vòi từ giữa.

Tại lõi của nó, đây là hai bộ chỉnh lưu nửa sóng được nối với hai đầu của cuộn dây thứ cấp, tải với một tiếp điểm được nối với điểm tiếp giáp của điốt và lần thứ hai đến vòi từ giữa cuộn dây.

Ưu điểm của nó so với mạch đầu tiên là số lượng điốt bán dẫn ít hơn. Và nhược điểm là việc sử dụng máy biến áp có điểm giữa hoặc, như họ gọi nó, một nhánh từ giữa. Chúng ít phổ biến hơn các máy biến áp thứ cấp không loại vòi thông thường.

Làm mềm gợn

Cung cấp điện áp Ripple là không thể chấp nhận đối với một số người tiêu dùng, ví dụ, các nguồn ánh sáng và thiết bị âm thanh. Hơn nữa, các xung ánh sáng cho phép được quy định trong các tài liệu quy định của nhà nước và ngành.

Để làm mịn các xung, sử dụng bộ lọc - tụ điện được gắn song song, bộ lọc LC, nhiều bộ lọc P và G ...

Nhưng tùy chọn phổ biến nhất và đơn giản nhất là một tụ điện được cài đặt song song với tải. Nhược điểm của nó là để giảm gợn ở mức tải rất mạnh, cần phải lắp đặt các tụ điện có công suất rất lớn - hàng chục ngàn microfarad.

Nguyên lý hoạt động của nó là tụ điện đang sạc, điện áp của nó đạt biên độ, điện áp cung cấp bắt đầu giảm sau điểm biên độ cực đại, từ thời điểm này tải được cung cấp bởi tụ điện. Các tụ phóng điện phụ thuộc vào điện trở tải (hoặc điện trở tương đương của nó, nếu nó không có điện trở). Điện dung càng lớn - gợn sẽ càng nhỏ, nếu so với tụ điện có công suất thấp hơn được kết nối với cùng tải.

Nói một cách đơn giản: tụ phóng điện càng chậm thì càng ít gợn.

Tốc độ xả của tụ điện phụ thuộc vào dòng điện tiêu thụ. Nó có thể được xác định bởi công thức của hằng số thời gian:

t = RC

Trong đó R là điện trở tải và C là công suất của tụ điện làm mịn.

Do đó, từ trạng thái được sạc đầy đến tụ điện được xả hoàn toàn được xả trong 3-5 t. Nó sạc với cùng tốc độ nếu điện tích xảy ra thông qua một điện trở, vì vậy trong trường hợp của chúng tôi, nó không phải là vấn đề.

Theo sau đó để đạt được mức gợn chấp nhận được (nó được xác định bởi các yêu cầu của tải trên nguồn điện), một điện dung là cần thiết sẽ được phóng điện trong một thời gian lớn hơn nhiều lần so với t. Do điện trở của hầu hết các tải tương đối nhỏ, do đó, cần có công suất lớn, để làm phẳng các gợn sóng ở đầu ra của bộ chỉnh lưu, tụ điện điện phân, chúng còn được gọi là cực hoặc phân cực.

Xin lưu ý rằng việc nhầm lẫn cực tính của tụ điện điện phân là rất đáng nản lòng, bởi vì điều này gây ra nhiều thất bại và thậm chí là nổ. Các tụ điện hiện đại được bảo vệ khỏi vụ nổ - chúng có một dấu dập trên nắp trên dưới dạng hình chữ thập, dọc theo đó vỏ máy chỉ đơn giản là bị nứt. Nhưng một luồng khói sẽ thoát ra khỏi bình ngưng, sẽ rất tệ nếu nó lọt vào mắt bạn.

Tính toán công suất dựa trên loại hệ số gợn bạn cần cung cấp. Nói một cách đơn giản, hệ số gợn cho thấy phần trăm điện áp bị chùng xuống (dao động).

Để tính công suất của tụ điện làm mịn, bạn có thể sử dụng công thức gần đúng:

C = 3200 * Trong / Un * Kp,

Trong đó dòng vào - tải, điện áp không tải, hệ số gợn sóng.

Đối với hầu hết các loại thiết bị, hệ số gợn được lấy 0,01-0,001. Ngoài ra, nó là mong muốn để cài đặt tụ gốm công suất càng lớn càng tốt, để lọc từ nhiễu tần số cao.

Làm thế nào để cung cấp năng lượng tự làm?

Bộ nguồn DC đơn giản nhất bao gồm ba yếu tố:

1. Máy biến áp;

2. Cầu điốt;

3. Tụ điện.

Nếu bạn cần có điện áp cao và bỏ qua cách ly điện, bạn có thể loại trừ máy biến áp khỏi danh sách, sau đó bạn sẽ nhận được điện áp không đổi lên đến 300-310V. Một mạch như vậy là ở đầu vào của nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi, ví dụ, chẳng hạn như trên máy tính của bạn. Gần đây chúng tôi đã viết một bài viết tuyệt vời về họ - Bộ nguồn máy tính thế nào.

Đây là một nguồn cung cấp điện DC không ổn định với một tụ điện làm mịn. Điện áp ở đầu ra của nó lớn hơn điện áp xoay chiều của cuộn thứ cấp. Điều này có nghĩa là nếu bạn có một máy biến áp 220/12 (sơ cấp trên 220 V và thứ cấp trên 12V), thì ở đầu ra, bạn sẽ nhận được hằng số 15-17V. Giá trị này phụ thuộc vào công suất của tụ điện làm mịn. Mạch này có thể được sử dụng để cấp nguồn cho bất kỳ tải nào, nếu nó không quan trọng đối với nó, thì điện áp có thể "nổi" khi điện áp của nguồn điện thay đổi.

Quan trọng:

Các tụ điện có hai đặc điểm chính - điện dung và điện áp. Chúng tôi đã tìm ra cách chọn công suất, nhưng không phải với việc lựa chọn điện áp. Điện áp tụ phải vượt quá ít nhất một nửa điện áp biên độ ở đầu ra của bộ chỉnh lưu. Nếu điện áp thực tế trên các bản tụ vượt quá điện áp định mức, nó có khả năng bị hỏng.

Các tụ điện cũ của Liên Xô được chế tạo với biên độ điện áp tốt, nhưng bây giờ mọi người đều sử dụng chất điện phân giá rẻ từ Trung Quốc, trong đó tốt nhất là có một lề nhỏ, và trong trường hợp xấu nhất, họ không thể chịu được điện áp danh định được chỉ định. Do đó, không tiết kiệm độ tin cậy.

Một đơn vị cung cấp điện ổn định khác với đơn vị trước chỉ có sự hiện diện của một bộ ổn định điện áp (hoặc hiện tại). Tùy chọn đơn giản nhất là sử dụng L78xx hoặc các loại khác. chất ổn định tuyến tính, chẳng hạn như Ngân hàng trong nước.

Vì vậy, bạn có thể nhận được bất kỳ điện áp, điều kiện duy nhất khi sử dụng các bộ ổn định như vậy là điện áp đến bộ ổn định phải vượt quá giá trị ổn định (đầu ra) ít nhất 1,5V. Xem xét những gì được viết trong bộ ổn định dữ liệu 12V L7812:

Điện áp đầu vào không được vượt quá 35V, đối với các bộ ổn định từ 5 đến 12 V và 40V cho các bộ ổn định ở 20-24V.

Điện áp đầu vào phải vượt quá điện áp đầu ra 2-2,5V.

Tức là Để cung cấp nguồn ổn định 12V với bộ ổn định sê-ri L7812, điện áp được chỉnh lưu phải nằm trong khoảng 14,5 - 35V, để tránh sụt lún, nó sẽ là một giải pháp lý tưởng để sử dụng máy biến áp có cuộn dây thứ cấp đến 12V.

Nhưng dòng điện đầu ra khá khiêm tốn - chỉ 1,5A, nó có thể được khuếch đại bằng cách sử dụng bóng bán dẫn đi qua. Nếu bạn có Transitor PNP, bạn có thể sử dụng lược đồ này:

Nó chỉ hiển thị kết nối của bộ ổn định tuyến tính, bên trái, một phần của mạch với bộ biến áp và bộ chỉnh lưu bị bỏ qua.

Nếu bạn có các bóng bán dẫn NPN như KT804 / KT805 / KT808, thì cái này sẽ làm:

Điều đáng chú ý là trong mạch thứ hai, điện áp đầu ra sẽ nhỏ hơn điện áp ổn định 0,6V - đây là sự sụt giảm tại ngã ba cơ sở phát, chúng tôi đã viết thêm về điều này trong một bài viết về bóng bán dẫn lưỡng cực. Để bù cho sự sụt giảm này, một diode D1 đã được đưa vào mạch.

Có thể cài đặt song song hai bộ ổn định tuyến tính, nhưng không cần thiết! Do những sai lệch có thể xảy ra trong quá trình sản xuất, tải sẽ được phân phối không đều và một trong số chúng có thể bị cháy do điều này.

Cài đặt cả bóng bán dẫn và bộ ổn định tuyến tính trên bộ tản nhiệt, tốt nhất là trên các bộ tản nhiệt khác nhau. Họ rất nóng.

Nguồn điện có thể điều chỉnh

Việc cung cấp năng lượng có thể điều chỉnh đơn giản nhất có thể được thực hiện với bộ ổn định tuyến tính có thể điều chỉnh LM317, dòng điện của nó cũng lên tới 1,5 A, bạn có thể khuếch đại mạch bằng một bóng bán dẫn đi qua, như mô tả ở trên.

Dưới đây là một sơ đồ trực quan hơn để lắp ráp một nguồn cung cấp năng lượng có thể điều chỉnh.

Để có thêm dòng điện, bạn có thể sử dụng bộ ổn định điều chỉnh LM350 mạnh hơn.

 

Trong hai mạch cuối, có một dấu hiệu cho thấy sự hiện diện của điện áp ở đầu ra của cầu diode, bộ ngắt mạch điện 220 V, cầu chì cuộn sơ cấp.

Dưới đây là một ví dụ về bộ sạc pin có thể điều chỉnh với bộ điều chỉnh thyristor trong cuộn sơ cấp, trên thực tế là cùng một nguồn cung cấp năng lượng có thể điều chỉnh.

Nhân tiện, dòng hàn cũng được điều chỉnh bởi một mạch tương tự:

Bài viết này đã được đặt ra trước đó: Cách chế tạo bộ điều chỉnh dòng điện đơn giản cho máy biến áp hàn

Kết luận

Một bộ chỉnh lưu được sử dụng trong các bộ nguồn để tạo ra dòng điện trực tiếp từ dòng điện xoay chiều. Nếu không có sự tham gia của anh ta, sẽ không thể cấp nguồn cho tải DC, ví dụ, dải đèn LED hoặc máy thu radio.

Cũng được sử dụng trong nhiều bộ sạc cho ắc quy xe hơi, có một số mạch sử dụng máy biến áp với một nhóm vòi từ cuộn sơ cấp, được chuyển đổi bằng công tắc cờ lê và chỉ có một cầu diode được lắp đặt trong cuộn thứ cấp. Công tắc được lắp đặt ở phía điện áp cao, vì ở đó dòng điện thấp hơn nhiều lần và các tiếp điểm của nó sẽ không bị cháy từ đây.

Theo sơ đồ từ bài viết, bạn có thể lắp ráp bộ cấp nguồn đơn giản nhất cho cả công việc lâu dài với một số thiết bị và để thử nghiệm các sản phẩm điện tử gia dụng của bạn.

Các mạch không khác nhau về hiệu suất cao, nhưng chúng tạo ra một điện áp ổn định mà không có gợn sóng đặc biệt, bạn nên kiểm tra điện dung của các tụ điện và tính toán cho một tải cụ thể. Chúng hoàn hảo cho các bộ khuếch đại âm thanh công suất thấp và sẽ không tạo ra một nền bổ sung. Một nguồn cung cấp năng lượng có thể điều chỉnh sẽ trở nên hữu ích cho những người đam mê xe hơi và thợ điện để kiểm tra rơle điều chỉnh điện áp máy phát.

Một nguồn cung cấp năng lượng có thể điều chỉnh được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực điện tử, và nếu nó được cải thiện nhờ bảo vệ ngắn mạch hoặc bộ ổn định dòng điện với hai bóng bán dẫn, bạn sẽ có được nguồn cung cấp phòng thí nghiệm gần như hoàn chỉnh.