วิธีการสร้างวงจรเรียงกระแสและแหล่งจ่ายไฟอย่างง่าย

วงจรเรียงกระแสเป็นอุปกรณ์สำหรับแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเป็น DC นี่เป็นหนึ่งในชิ้นส่วนที่พบบ่อยที่สุดในเครื่องใช้ไฟฟ้าตั้งแต่เครื่องเป่าผมไปจนถึงอุปกรณ์ไฟฟ้าทุกประเภทที่มีแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเอาท์พุท มีรูปแบบที่แตกต่างกันของวงจรเรียงกระแสและแต่ละของพวกเขาในขอบเขตที่แน่นอนกับงานของมัน ในบทความนี้เราจะพูดถึงวิธีการสร้างวงจรเรียงกระแสเฟสเดียวและเหตุผลที่จำเป็น

คำนิยาม

วงจรเรียงกระแสเป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อแปลง AC เป็น DC คำว่า "คงที่" ไม่ถูกต้องทั้งหมดความจริงก็คือที่เอาท์พุทของวงจรเรียงกระแสในวงจรของแรงดันไฟฟ้าสลับไซน์ในกรณีใด ๆ จะมีแรงดันไฟฟ้ากระเพื่อมเสถียร ในคำง่าย ๆ : ค่าคงที่ในเครื่องหมาย แต่มีขนาดต่างกัน

วงจรเรียงกระแสมีสองประเภท:

• ครึ่งคลื่น. มันแก้ไขเพียงครึ่งเดียวของแรงดันไฟฟ้าอินพุต โดดเด่นด้วยแรงกระเพื่อมและลดลงเมื่อเทียบกับแรงดันไฟฟ้าอินพุต

• fullwave. ดังนั้นคลื่นสองลูกจะถูกยืดตรง ระลอกคลื่นต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าที่อินพุตของวงจรเรียงกระแสซึ่งเป็นลักษณะสำคัญสองประการ

แรงดันไฟฟ้าที่เสถียรและไม่เสถียรหมายถึงอะไร

Stabilized เป็นแรงดันไฟฟ้าที่ไม่เปลี่ยนแปลงขนาดอิสระจากโหลดหรือไฟกระชากของแรงดันอินพุต สำหรับแหล่งจ่ายไฟของหม้อแปลงสิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าขาออกขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและแตกต่างจากช่วงการเปลี่ยนรูป

แรงดันไฟฟ้าที่ไม่เสถียร - แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับกระชากในเครือข่ายอุปทานและลักษณะของโหลด ด้วยแหล่งจ่ายไฟอันเนื่องมาจากการทรุดตัวการทำงานที่ไม่ถูกต้องของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อหรือความไม่สามารถใช้งานและความล้มเหลวได้อย่างสมบูรณ์

แรงดันขาออก

ค่าหลักของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับคือแอมพลิจูดและค่าที่มีประสิทธิภาพ เมื่อพวกเขาพูดว่า "ในเครือข่าย 220V" หมายถึงแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบัน

ถ้าเราพูดถึงค่าแอมพลิจูดเราหมายถึงจำนวนโวลต์จากศูนย์ถึงจุดบนของครึ่งคลื่นของคลื่นไซน์

 

หากข้ามทฤษฎีและสูตรไปเป็นจำนวนมากเราสามารถพูดได้ว่า แรงดันไฟฟ้าในปัจจุบัน น้อยกว่าแอมพลิจูด 1.41 เท่า หรือ:

Uа = Uд * √2

แรงดันไฟฟ้าของแอมพลิจูดในเครือข่าย 220V คือ:

220*1.41=310

รูปแบบ

วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น ประกอบด้วยหนึ่งไดโอด เขาก็ไม่พลาดครึ่งคลื่นกลับ เอาท์พุทเป็นแรงดันไฟฟ้าที่มีระลอกคลื่นแรงจากศูนย์ถึงค่าแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าอินพุต

พูดเป็นภาษาที่ง่ายมากจากนั้นในวงจรนี้ครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าเข้าสู่โหลด แต่นี่ไม่ถูกต้องทั้งหมด

วงจรสองครึ่งคลื่นส่งทั้งครึ่งคลื่นจากอินพุตไปยังโหลด ข้างต้นในบทความค่าแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าถูกกล่าวถึงดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสจะมีขนาดเท่ากันกว่าตัวแปรจริงที่อินพุต

แต่ถ้าเราปรับระลอกคลื่นให้เรียบ ใช้ตัวเก็บประจุระลอกที่เล็กกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ใกล้จะถึงแอมพลิจูด

เราจะพูดถึงระลอกคลื่นในภายหลัง พิจารณาตอนนี้ วงจรสะพานไดโอด.

มีสองคน:

1. Rectifier ตาม Gretz หรือ สะพานไดโอด;

2. วงจรเรียงกระแสที่มีจุดกึ่งกลาง

โครงการแรกเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้น ประกอบด้วยสะพานไดโอด - สี่ไดโอด เชื่อมต่อกันด้วย "สแควร์" และโหลดเชื่อมต่อกับไหล่ของมัน วงจรเรียงกระแสสะพานประกอบตามโครงการด้านล่าง:

มันสามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่าย 220V เช่นเดียวกับที่ทำมา อุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งที่ทันสมัยหรือกับขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงเครือข่าย (50 Hz)ตามรูปแบบนี้ไดโอดบริดจ์สามารถประกอบจากไดโอดแยก (แยก) หรือใช้ไดโอดประกอบสำเร็จรูปในไดอะเรสซิเดนซ์เดียว

วงจรที่สองเป็นวงจรเรียงกระแสกึ่งกลางที่ไม่สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่าย ความหมายของมันคือการใช้หม้อแปลงด้วยการแตะจากตรงกลาง

ในสาระสำคัญเหล่านี้เป็นสอง rectifier คลื่นครึ่งที่เชื่อมต่อกับปลายของขดลวดทุติยภูมิโหลดกับหนึ่งติดต่อเชื่อมต่อกับจุดเชื่อมต่อของไดโอดและที่สองถึงแตะจากกลางของขดลวด

ข้อดีของมันในวงจรแรกคือไดโอดเซมิคอนดักเตอร์จำนวนน้อย และข้อเสียคือการใช้หม้อแปลงที่มีจุดกึ่งกลางหรือที่เรียกว่าเป็นสาขาจากกลาง มันเป็นเรื่องธรรมดาน้อยกว่าหม้อแปลงรองทุติยภูมิชนิดที่ไม่ใช้น้ำประปาทั่วไป

Ripple Smoothing

แรงดันไฟฟ้าที่กระเพื่อมไม่สามารถยอมรับได้สำหรับผู้บริโภคจำนวนมากเช่นแหล่งกำเนิดแสงและอุปกรณ์เครื่องเสียง นอกจากนี้การเต้นของแสงที่ได้รับอนุญาตถูกควบคุมในเอกสารกำกับดูแลของรัฐและอุตสาหกรรม

เพื่อให้จังหวะการเต้นราบรื่นขึ้นให้ใช้ ฟิลเตอร์ - ตัวเก็บประจุแบบขนานที่ติดตั้งตัวกรอง LC ตัวกรอง P และ G ที่หลากหลาย ...

แต่ตัวเลือกที่ธรรมดาที่สุดและง่ายที่สุดคือตัวเก็บประจุที่ติดตั้งขนานกับโหลด ข้อเสียของมันคือเพื่อลดการกระเพื่อมที่ภาระอันทรงพลังมากมันจะต้องติดตั้งตัวเก็บประจุที่มีความจุสูงมาก - ไมโครหมื่นแผ่น

หลักการของการดำเนินการคือตัวเก็บประจุกำลังชาร์จแรงดันไฟฟ้าถึงความกว้างแรงดันเริ่มลดลงหลังจากจุดสูงสุดสูงสุดจากช่วงเวลาที่โหลดถูกขับเคลื่อนโดยตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุจะปล่อยประจุขึ้นอยู่กับความต้านทานโหลด (หรือความต้านทานเทียบเท่าหากไม่ต้านทาน) ยิ่งความจุมากขึ้นเท่าไรระลอกคลื่นก็จะยิ่งน้อยลงเมื่อเทียบกับตัวเก็บประจุที่มีความจุต่ำกว่าซึ่งเชื่อมต่อกับโหลดเดียวกัน

ในคำง่าย ๆ : ยิ่งตัวเก็บประจุปล่อยช้าลงเท่าไหร่ระลอกคลื่นน้อยลง

อัตราการคายประจุของตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับกระแสที่ใช้โดยโหลด สามารถกำหนดได้โดยสูตรของค่าคงที่เวลา:

t = RC

โดยที่ R คือความต้านทานโหลดและ C คือความจุของตัวเก็บประจุที่ปรับให้เรียบ

ดังนั้นจากสถานะประจุเต็มจนถึงตัวเก็บประจุที่ปล่อยประจุเต็มที่จะถูกปล่อยออกใน 3-5 ตัน มันจะชาร์จด้วยความเร็วเท่ากันถ้าประจุเกิดขึ้นผ่านตัวต้านทานดังนั้นในกรณีของเรามันไม่สำคัญ

ตามมาว่าเพื่อให้บรรลุระดับที่ยอมรับได้ของระลอกคลื่น (มันถูกกำหนดโดยความต้องการของโหลดบนแหล่งพลังงาน) จำเป็นต้องมีการประจุไฟฟ้าที่จะถูกปล่อยออกไปในเวลาที่มากกว่า t หลายครั้ง เนื่องจากความต้านทานของโหลดส่วนใหญ่มีขนาดค่อนข้างเล็กจึงจำเป็นต้องใช้ความจุขนาดใหญ่ดังนั้นเพื่อให้ระลอกคลื่นเรียบที่เอาต์พุตของวงจรเรียงกระแส ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าพวกเขาจะเรียกว่าขั้วหรือขั้ว

โปรดทราบว่าการทำให้ขั้วของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าเกิดความสับสนอย่างมากนั้นไม่น่าเป็นไปได้เพราะมันเต็มไปด้วยความล้มเหลวและการระเบิด ตัวเก็บประจุที่ทันสมัยได้รับการคุ้มครองจากการระเบิด - พวกมันมีปั๊มบนฝาครอบด้านบนในรูปแบบของการข้ามซึ่งเป็นกรณีที่แตกง่าย แต่กระแสควันจะออกมาจากเครื่องควบแน่นมันจะไม่ดีถ้ามันเข้าตาคุณ

การคำนวณความจุขึ้นอยู่กับประเภทของสัมประสิทธิ์ระลอกที่คุณต้องการให้ กล่าวง่ายๆคือสัมประสิทธิ์ระลอกแสดงให้เห็นว่าแรงดันไฟฟ้าลดลงเท่าไหร่ (เร้าใจ)

ในการคำนวณความจุของตัวเก็บประจุแบบปรับให้เรียบคุณสามารถใช้สูตรโดยประมาณ:

C = 3200 * เป็น / Un * Kp

ตำแหน่งที่ - กระแสโหลด, แรงดันโหลดไม่ได้, ตัวประกอบริปเปิล

สำหรับอุปกรณ์เกือบทุกประเภทจะมีค่าสัมประสิทธิ์การกระเพื่อม 0.01-0.001 นอกจากนี้ยังเป็นที่ต้องการในการติดตั้ง ตัวเก็บประจุเซรามิก ความจุที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้สำหรับการกรองจากสัญญาณรบกวนความถี่สูง

วิธีการทำแหล่งจ่ายไฟแบบทำมันด้วยตัวเอง?

แหล่งจ่ายไฟ DC ที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยสามองค์ประกอบ:

1. หม้อแปลงไฟฟ้า

2. สะพานไดโอด

3. ตัวเก็บประจุ

หากคุณต้องการแรงดันสูงและคุณไม่สนใจการแยกกัลวานิคคุณสามารถแยกหม้อแปลงออกจากรายการจากนั้นคุณจะได้รับแรงดันไฟฟ้าคงที่สูงถึง 300-310V วงจรดังกล่าวอยู่ที่อินพุตของแหล่งจ่ายไฟสลับเช่นในคอมพิวเตอร์ของคุณ เราเพิ่งเขียนบทความที่ดีเกี่ยวกับพวกเขา - เป็นแหล่งจ่ายไฟคอมพิวเตอร์อย่างไร.

นี่คือแหล่งจ่ายไฟ DC ที่ไม่เสถียรพร้อมตัวเก็บประจุที่ราบเรียบ แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตมีค่ามากกว่าแรงดันไฟฟ้าสลับของขดลวดทุติยภูมิ ซึ่งหมายความว่าหากคุณมีหม้อแปลง 220/12 (ตัวหลักคือ 220V และตัวรองบน ​​12V) จากนั้นที่เอาต์พุตคุณจะได้ค่าคงที่ 15-17V ค่านี้ขึ้นอยู่กับความจุของตัวเก็บประจุที่ปรับให้เรียบ วงจรนี้สามารถใช้ในการจ่ายไฟฟ้าให้กับโหลดหากไม่สำคัญสำหรับมันแล้วแรงดันไฟฟ้าสามารถ "ลอย" เมื่อแรงดันไฟฟ้าของไฟเมนเปลี่ยนไป

มันเป็นสิ่งสำคัญที่:

ตัวเก็บประจุมีสองลักษณะหลัก - ความจุและแรงดันไฟฟ้า เราหาวิธีการเลือกความจุ แต่ไม่ใช่ด้วยการเลือกของแรงดันไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุจะต้องมากกว่าอย่างน้อยครึ่งหนึ่งของแรงดันแอมพลิจูดที่เอาต์พุตของวงจรเรียงกระแส หากแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจริงบนแผ่นตัวเก็บประจุเกินกว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดไว้มีแนวโน้มว่าจะล้มเหลว

ตัวเก็บประจุโซเวียตเก่าทำมาจากแรงดันไฟฟ้าที่ดี แต่ตอนนี้ทุกคนใช้อิเล็กโทรไลต์ราคาถูกจากประเทศจีนที่ดีที่สุดมีขนาดเล็กและในกรณีที่เลวร้ายที่สุดพวกเขาไม่สามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดได้ ดังนั้นอย่าประหยัดกับความน่าเชื่อถือ

หน่วยจ่ายไฟที่มีความเสถียรแตกต่างจากหน่วยก่อนหน้านี้เฉพาะเมื่อมีตัวปรับแรงดัน (หรือกระแส) ตัวเลือกที่ง่ายที่สุดคือการใช้ L78xx หรืออื่น ๆ ความคงตัวเชิงเส้นเช่นธนาคารในประเทศ

ดังนั้นคุณสามารถรับแรงดันไฟฟ้าได้เงื่อนไขเดียวเมื่อใช้ตัวปรับความคงตัวดังกล่าวคือแรงดันไฟฟ้าไปยังตัวปรับความเสถียรจะต้องสูงกว่าค่าที่ทำให้เสถียร (เอาต์พุต) อย่างน้อย 1.5V พิจารณาสิ่งที่เขียนในแผ่นข้อมูล 12V Stabilizer L7812:

แรงดันไฟฟ้าอินพุตไม่ควรเกิน 35V สำหรับความคงตัวตั้งแต่ 5 ถึง 12V และ 40V สำหรับความคงตัวที่ 20-24V

แรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะต้องมากกว่าแรงดันขาออกโดย 2-2.5V

กล่าวคือ สำหรับแหล่งจ่ายไฟ 12V ที่เสถียรพร้อมตัวปรับความเสถียรของซีรีย์ L7812 จำเป็นต้องให้แรงดันไฟฟ้าแก้ไขอยู่ภายใน 14.5-35V เพื่อหลีกเลี่ยงการทรุดตัวมันจะเป็นทางออกที่ดีในการใช้หม้อแปลงที่มีขดลวดทุติยภูมิเป็น 12V

แต่กระแสเอาท์พุทค่อนข้างเจียมเนื้อเจียมตัว - เพียง 1.5A, มันสามารถขยายได้โดยใช้ทรานซิสเตอร์แบบพาส - ทรู หากคุณมี ทรานซิสเตอร์ PNPคุณสามารถใช้รูปแบบนี้:

มันแสดงให้เห็นเพียงการเชื่อมต่อของ "โคลง" เชิงเส้นตรงของวงจรที่มีหม้อแปลงและวงจรเรียงกระแสจะถูกตัดออก

หากคุณมีทรานซิสเตอร์ NPN เช่น KT803 / KT805 / KT808 ดังนั้นสิ่งนี้จะทำ:

เป็นที่น่าสังเกตว่าในวงจรที่สองแรงดันขาออกจะน้อยกว่าแรงดันเสถียรภาพโดย 0.6V - นี่คือการลดลงที่จุดเชื่อมต่อฐานอีซีแอลเราเขียนเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ ในบทความเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์สองขั้ว. เพื่อชดเชยการลดลงนี้ไดโอด D1 ถูกนำเข้าสู่วงจร

เป็นไปได้ที่จะติดตั้งตัวปรับความตึงแบบเชิงเส้นสองแบบพร้อมกัน แต่ไม่จำเป็น! เนื่องจากความเบี่ยงเบนที่อาจเกิดขึ้นระหว่างการผลิตโหลดจะถูกกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอและหนึ่งในนั้นอาจทำให้เกิดการเผาไหม้เนื่องจากสิ่งนี้

ติดตั้งทั้งทรานซิสเตอร์และตัวควบคุมเชิงเส้นบนหม้อน้ำโดยเฉพาะอย่างยิ่งในหม้อน้ำที่แตกต่างกัน พวกมันร้อนมาก

พาวเวอร์ซัพพลายที่ปรับได้

แหล่งจ่ายไฟแบบปรับได้ที่ง่ายที่สุดสามารถทำกับตัวปรับความตึงเชิงเส้น LM317 ซึ่งเป็นกระแสได้ถึง 1.5 A คุณสามารถขยายวงจรด้วยทรานซิสเตอร์แบบทรูตามที่อธิบายไว้ข้างต้น

นี่คือไดอะแกรมที่ใช้งานง่ายยิ่งขึ้นสำหรับการประกอบแหล่งจ่ายไฟแบบปรับได้

เพื่อให้ได้กระแสมากขึ้นคุณสามารถใช้ตัวปรับแรงสั่นไหวแบบปรับแรงได้ LM350

 

ในสองวงจรล่าสุดมีตัวบ่งชี้ที่แสดงให้เห็นว่ามีแรงดันไฟฟ้าที่เอาท์พุทของสะพานไดโอด, เบรกเกอร์ 220V, ฟิวส์คดเคี้ยวหลักคือ

นี่คือตัวอย่างของเครื่องชาร์จแบตเตอรี่แบบปรับได้ ด้วยตัวควบคุมไทริสเตอร์ ในขดลวดหลักเป็นหลักแหล่งจ่ายไฟที่สามารถปรับได้เดียวกัน

โดยวิธีการเชื่อมปัจจุบันถูกควบคุมโดยวงจรที่คล้ายกัน:

บทความนี้ถูกจัดวางก่อนหน้านี้: วิธีการทำเครื่องควบคุมกระแสอย่างง่ายสำหรับหม้อแปลงเชื่อม

ข้อสรุป

วงจรเรียงกระแสจะใช้ในแหล่งจ่ายไฟเพื่อสร้างกระแสตรงจากกระแสสลับ หากไม่มีส่วนร่วมของเขาจะไม่สามารถจ่ายไฟ DC ได้เช่นแถบ LED หรือตัวรับสัญญาณวิทยุ

นอกจากนี้ยังใช้ในเครื่องชาร์จที่หลากหลายสำหรับแบตเตอรี่รถยนต์มีวงจรจำนวนหนึ่งที่ใช้หม้อแปลงที่มีกลุ่มก๊อกจากขดลวดปฐมภูมิซึ่งเปลี่ยนโดยสวิตช์ประแจและมีไดโอดบริดจ์ติดตั้งอยู่ในขดลวดทุติยภูมิ สวิตช์ถูกติดตั้งที่ด้านแรงดันสูงเนื่องจากมีกระแสต่ำกว่าหลายเท่าและหน้าสัมผัสจะไม่ไหม้จากสิ่งนี้

ตามแผนภาพจากบทความคุณสามารถรวบรวมหน่วยจ่ายไฟที่ง่ายที่สุดทั้งสำหรับการทำงานถาวรกับอุปกรณ์บางอย่างและสำหรับการทดสอบผลิตภัณฑ์ทำที่บ้านอิเล็กทรอนิกส์

วงจรไม่แตกต่างกันในประสิทธิภาพสูง แต่จะสร้างแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรโดยไม่มีระลอกพิเศษคุณควรตรวจสอบความจุของตัวเก็บประจุและคำนวณหาภาระเฉพาะ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องขยายเสียงกำลังต่ำและจะไม่สร้างพื้นหลังเพิ่มเติม แหล่งจ่ายไฟแบบปรับได้จะเป็นประโยชน์สำหรับผู้ที่ชื่นชอบรถยนต์และช่างไฟฟ้าเพื่อทดสอบรีเลย์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

แหล่งจ่ายไฟแบบปรับได้นั้นใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกแขนงและถ้ามีการปรับปรุงโดยการป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรหรือโคลงกระแสไฟฟ้าที่มีทรานซิสเตอร์สองตัวคุณจะได้รับแหล่งจ่ายไฟในห้องปฏิบัติการที่เกือบสมบูรณ์