การออกแบบวงจรจ่ายไฟอย่างง่าย

โพสต์แสดงรายละเอียดวิธีการออกแบบและสร้างวงจรจ่ายไฟอย่างง่ายตั้งแต่การออกแบบพื้นฐานไปจนถึงแหล่งจ่ายไฟที่ซับซ้อนพอสมควรพร้อมคุณสมบัติเพิ่มเติม

พาวเวอร์ซัพพลายเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้

ไม่ว่าจะเป็น noob อิเล็กทรอนิกส์หรือวิศวกรผู้เชี่ยวชาญล้วนต้องมีอุปกรณ์ชิ้นนี้ที่ขาดไม่ได้ซึ่งเรียกว่าหน่วยจ่ายไฟ

เนื่องจากไม่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใดที่สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องใช้พลังงานเพื่อให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันต่ำได้อย่างแม่นยำและหน่วยจ่ายไฟเป็นอุปกรณ์ที่มีไว้เพื่อตอบสนองวัตถุประสงค์นี้โดยเฉพาะ

หากอุปกรณ์นี้มีความสำคัญมากจึงจำเป็นสำหรับทุกคนในสนามที่จะต้องเรียนรู้สาระสำคัญทั้งหมดของสมาชิกคนสำคัญของครอบครัวอิเล็กทรอนิกส์นี้

มาเริ่มต้นและเรียนรู้วิธีการออกแบบวงจรแหล่งจ่ายไฟซึ่งเป็นวงจรที่ง่ายที่สุดก่อนอาจมีไว้สำหรับคนที่พบว่าข้อมูลนี้มีประโยชน์อย่างยิ่ง
ถึง วงจรจ่ายไฟพื้นฐาน โดยพื้นฐานแล้วจะต้องมีองค์ประกอบหลักสามประการเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ
หม้อแปลงไดโอดและตัวเก็บประจุหม้อแปลงเป็นอุปกรณ์ที่มีขดลวดสองชุดชุดหนึ่งชุดหลักและอีกชุดหนึ่งเป็นชุดรอง

ไฟเมน 220v หรือ 120v ถูกป้อนเข้ากับขดลวดปฐมภูมิซึ่งถูกถ่ายโอนไปยังขดลวดทุติยภูมิเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่ต่ำกว่าที่นั่น

แรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำที่มีอยู่ที่รองของหม้อแปลงนั้นใช้สำหรับการใช้งานที่ต้องการในวงจรอิเล็กทรอนิกส์อย่างไรก็ตามก่อนที่จะสามารถใช้แรงดันไฟฟ้าทุติยภูมินี้ได้จำเป็นต้องได้รับการแก้ไขก่อนซึ่งหมายความว่าต้องทำให้แรงดันไฟฟ้าเป็น DC ก่อน

ตัวอย่างเช่นถ้าตัวรองของทรานส์ฟอร์นเมอร์ได้รับการจัดอันดับที่ 12 โวลต์ดังนั้น 12 โวลต์ที่ได้มาจากหม้อแปลงรองจะเป็น AC 12 โวลต์ acros สำหรับสายไฟที่เกี่ยวข้อง

วงจรอิเล็กทรอนิกส์ไม่สามารถทำงานร่วมกับ AC ได้ดังนั้นจึงควรเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้านี้เป็น DC

ไดโอดเป็นอุปกรณ์หนึ่งที่สามารถแปลง AC เป็น DC ได้อย่างมีประสิทธิภาพมีการกำหนดค่าสามแบบซึ่งอาจมีการกำหนดค่าการออกแบบแหล่งจ่ายไฟพื้นฐาน

คุณอาจต้องการเรียนรู้ วิธีการออกแบบแหล่งจ่ายไฟแบบตั้งโต๊ะ

ใช้ไดโอดเดี่ยว:

รูปแบบแหล่งจ่ายไฟขั้นพื้นฐานและหยาบที่สุดคือรูปแบบที่ใช้ไดโอดเดี่ยวและตัวเก็บประจุ เนื่องจากไดโอดเดี่ยวจะแก้ไขสัญญาณ AC ได้เพียงครึ่งรอบเดียวการกำหนดค่าประเภทนี้จึงต้องใช้ตัวเก็บประจุตัวกรองเอาต์พุตขนาดใหญ่เพื่อชดเชยข้อ จำกัด ข้างต้น

ตัวเก็บประจุตัวกรองจะตรวจสอบให้แน่ใจว่าหลังจากแก้ไขแล้วที่ส่วนที่ลดลงหรือลดลงของรูปแบบ DC ที่เป็นผลลัพธ์ซึ่งแรงดันไฟฟ้ามีแนวโน้มที่จะลดลงส่วนเหล่านี้จะถูกเติมและเติมด้วยพลังงานที่เก็บไว้ภายในตัวเก็บประจุ

การชดเชยข้างต้นทำโดยตัวเก็บประจุพลังงานที่เก็บไว้ช่วยรักษาเอาท์พุท DC ที่สะอาดและไม่มีการกระเพื่อมซึ่งไม่สามารถทำได้โดยใช้ไดโอดเพียงอย่างเดียว

สำหรับการออกแบบแหล่งจ่ายไฟไดโอดตัวเดียวขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงจะต้องมีขดลวดเดียวที่มีปลายทั้งสองด้าน

อย่างไรก็ตามการกำหนดค่าข้างต้นไม่สามารถพิจารณาได้ว่าเป็นการออกแบบแหล่งจ่ายไฟที่มีประสิทธิภาพเนื่องจากการแก้ไขครึ่งคลื่นที่หยาบและความสามารถในการปรับสภาพเอาต์พุตที่ จำกัด

การใช้ไดโอดสองตัว:

การใช้ไดโอดสองตัวในการสร้างแหล่งจ่ายไฟต้องใช้หม้อแปลงที่มีขดลวดทุติยภูมิเคาะตรงกลาง แผนภาพแสดงว่าไดโอดเชื่อมต่อกับหม้อแปลงอย่างไร

แม้ว่าไดโอดทั้งสองจะทำงานควบคู่กันและจัดการทั้งครึ่งหนึ่งของสัญญาณ AC และสร้างการแก้ไขคลื่นเต็มรูปแบบ แต่วิธีการที่ใช้นั้นไม่ได้ผลเพราะในทันทีจะใช้ขดลวดเพียงครึ่งเดียวของหม้อแปลง ส่งผลให้ความอิ่มตัวของแกนไม่ดีและความร้อนที่ไม่จำเป็นของหม้อแปลงทำให้การกำหนดค่าแหล่งจ่ายไฟประเภทนี้มีประสิทธิภาพน้อยลงและเป็นการออกแบบธรรมดา

การใช้ไดโอดสี่ตัว:

เป็นรูปแบบการกำหนดค่าแหล่งจ่ายไฟที่ดีที่สุดและเป็นที่ยอมรับในระดับสากลเท่าที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการแก้ไข

การใช้ไดโอดสี่ตัวอย่างชาญฉลาดทำให้สิ่งต่างๆง่ายมากมีเพียงขดลวดทุติยภูมิตัวเดียวเท่านั้นที่จำเป็นความอิ่มตัวของแกนได้รับการปรับให้เหมาะสมอย่างสมบูรณ์ส่งผลให้การแปลง AC เป็น DC มีประสิทธิภาพ

รูปแสดงให้เห็นว่าแหล่งจ่ายไฟที่ปรับคลื่นเต็มรูปแบบทำโดยใช้ไดโอดสี่ตัวและตัวเก็บประจุตัวกรองที่มีค่าค่อนข้างต่ำ

การกำหนดค่าไดโอดประเภทนี้นิยมเรียกว่าเครือข่ายสะพานคุณอาจต้องการทราบ วิธีสร้างสะพานเรียงกระแส .

การออกแบบแหล่งจ่ายไฟทั้งหมดข้างต้นให้เอาต์พุตที่มีระเบียบทั่วไปดังนั้นจึงไม่สามารถพิจารณาได้ว่าสมบูรณ์แบบสิ่งเหล่านี้ล้มเหลวในการจัดหาเอาต์พุต DC ในอุดมคติดังนั้นจึงไม่เป็นที่ต้องการสำหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนจำนวนมาก ยิ่งไปกว่านั้นการกำหนดค่าเหล่านี้ไม่รวมถึงคุณสมบัติการควบคุมแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าแบบแปรผัน

อย่างไรก็ตามคุณสมบัติข้างต้นอาจรวมเข้ากับการออกแบบข้างต้นเพียงอย่างเดียวแทนที่จะใช้การกำหนดค่าแหล่งจ่ายไฟเต็มคลื่นสุดท้ายผ่านการแนะนำ IC ตัวเดียวและส่วนประกอบแฝงอื่น ๆ

การใช้ IC LM317 หรือ LM338:

IC LM 317 เป็นอุปกรณ์ที่มีความอเนกประสงค์สูงซึ่งโดยปกติจะรวมเข้ากับอุปกรณ์จ่ายไฟเพื่อให้ได้เอาต์พุตแรงดัน / กระแสที่มีการควบคุมและแปรผัน จำนวนน้อย วงจรตัวอย่างแหล่งจ่ายไฟโดยใช้ IC นี้

เนื่องจาก IC ด้านบนรองรับได้สูงสุด 1.5 แอมป์เท่านั้นสำหรับเอาต์พุตกระแสไฟฟ้าที่มากขึ้นอาจใช้อุปกรณ์อื่นที่คล้ายคลึงกัน แต่มีการให้คะแนนสูงกว่า IC LM 338 ทำงานเหมือนกับ LM 317 แต่สามารถจัดการกระแสได้สูงสุด 5 แอมป์ การออกแบบที่เรียบง่ายแสดงไว้ด้านล่าง

สำหรับการได้รับระดับแรงดันคงที่อาจใช้ IC ซีรีส์ 78XX ร่วมกับวงจรจ่ายไฟที่อธิบายไว้ข้างต้น 78XX ICs ได้รับการอธิบายอย่างครอบคลุม สำหรับการอ้างอิงของคุณ

ปัจจุบัน แหล่งจ่ายไฟ SMPS แบบไม่ใช้หม้อแปลง กำลังเป็นที่ชื่นชอบของผู้ใช้เนื่องจากคุณสมบัติที่มีประสิทธิภาพสูงกำลังส่งสูงในขนาดที่กะทัดรัดอย่างน่าอัศจรรย์
แม้ว่าการสร้างวงจรจ่ายไฟ SMPS ที่บ้านนั้นไม่ได้มีไว้สำหรับมือใหม่ในภาคสนาม แต่วิศวกรและผู้ที่ชื่นชอบความรู้ที่ครอบคลุมเกี่ยวกับเรื่องนี้ก็สามารถสร้างวงจรดังกล่าวที่บ้านได้

คุณยังสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับความเรียบร้อยเล็กน้อย การออกแบบแหล่งจ่ายไฟสลับโหมด

มีอุปกรณ์จ่ายไฟรูปแบบอื่น ๆ อีกสองสามรูปแบบที่สามารถสร้างขึ้นได้โดยแม้แต่มือสมัครเล่นอิเล็กทรอนิกส์รายใหม่และไม่ต้องใช้หม้อแปลง แม้ว่าจะมีราคาถูกมากและง่ายต่อการสร้าง แต่วงจรแหล่งจ่ายไฟประเภทนี้ไม่สามารถรองรับกระแสไฟฟ้าได้มากและโดยปกติจะ จำกัด ไว้ที่ 200 mA หรือมากกว่านั้น

การออกแบบแหล่งจ่ายไฟแบบไม่ใช้หม้อแปลง

สองแนวคิดของหม้อแปลงข้างต้นประเภทของวงจรจ่ายไฟน้อยจะกล่าวถึงในสองโพสต์ต่อไปนี้:

โดยใช้ตัวเก็บประจุแรงดันสูง

โดยใช้ Hi -End ICs และ FET

คำติชมจากผู้อ่านโดยเฉพาะของบล็อกนี้

เรียน Swagatam Majumdar

ฉันต้องการสร้าง psu สำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์และส่วนประกอบที่เกี่ยวข้อง ...

ฉันต้องการเอาออก + 5V ที่เสถียรและ + 3.3V ออกจาก psu ฉันไม่แน่ใจอายุแอมป์ แต่ฉันคิดว่าทั้งหมด 5A ก็น่าจะเพียงพอแล้วจะมีเมาส์ 5V และแป้นพิมพ์ 5V และ 3 x SN74HC595 IC ก็เช่นกันและ SRAM 2 x 512Kb ... ดังนั้นฉันจึงไม่รู้ว่าอายุของแอมป์จะเป็นอย่างไร ....

ฉันเดาว่า 5Amp เพียงพอหรือไม่ .... คำถามหลักของฉันคือต้องใช้ TRANSFORMER ตัวไหนและควรใช้ DIODES ตัวไหน? ฉันได้เลือกหม้อแปลงหลังจากอ่านที่ไหนสักแห่งทางออนไลน์ว่าวงจรเรียงกระแสสะพานทำให้เกิด VOLT DROP ที่ 1.4V โดยทั่วไปและในบล็อกของคุณด้านบนคุณระบุว่า Bridge recitfier จะทำให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นหรือไม่ ...

ดังนั้นฉันไม่แน่ใจ (ฉันไม่แน่ใจว่ายังใหม่กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อยู่แล้ว) ..... หม้อแปลงตัวแรกที่ฉันเลือกคืออันนี้ ช่วยแนะนำหน่อยว่าอันไหนดีที่สุดสำหรับความต้องการของฉันและควรใช้ DIODES ตัวไหนด้วย .... ฉันต้องการใช้ PSU กับบอร์ดที่คล้ายกับตัวนี้มาก ....

โปรดช่วยและแนะนำวิธีที่ดีที่สุดในการสร้าง MAINS 220 / 240V PSU ที่เหมาะสมซึ่งทำให้ฉันมีเสถียรภาพ 5V และ 3.3V เพื่อใช้กับการออกแบบของฉัน ขอบคุณล่วงหน้า.

วิธีรับค่าคงที่ 5V และ 3V จากวงจรพาวเวอร์ซัพพลาย

สวัสดีคุณสามารถทำสิ่งนั้นได้ง่ายๆผ่าน 7805 IC เพื่อรับ 5V และเพิ่มไดโอด 1N4007 คู่ลงใน 5V นี้เพื่อรับ 3.3V โดยประมาณ

5 แอมป์ดูสูงเกินไปและฉันไม่คิดว่าคุณจะต้องการกระแสไฟฟ้าที่สูงมากขนาดนี้เว้นแต่คุณจะใช้อุปกรณ์นี้กับสเตจไดรเวอร์ภายนอกที่มีโหลดสูงกว่าเช่น LED วัตต์สูงหรือมอเตอร์เป็นต้น

ดังนั้นฉันมั่นใจว่าความต้องการของคุณสามารถทำได้อย่างง่ายดายผ่านขั้นตอนที่กล่าวถึงข้างต้น

สำหรับการเปิดเครื่อง MCU ผ่านขั้นตอนข้างต้นคุณสามารถใช้ trafo 0-9V หรือ 0-12V ที่มีกระแสไฟฟ้า 1 แอมป์ไดโอดอาจเป็น 1N4007 x 4nos

ไดโอดจะลดลง 1.4V เมื่ออินพุตเป็น DC แต่เมื่อเป็น AC เช่นจาก trafo เอาต์พุตจะเพิ่มขึ้นโดยปัจจัย 1.21

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าใช้ฝาปิด 2200uF / 25V หลังสะพานสำหรับการกรอง

ฉันหวังว่าข้อมูลจะทำให้คุณกระจ่างและตอบคำถามของคุณได้

ภาพด้านบนแสดงวิธีรับค่าคงที่ 5V และ 3.3V จากวงจรจ่ายไฟที่กำหนด

วิธีรับแรงดันไฟฟ้าตัวแปร 9 V จาก IC 7805

โดยปกติ IC 7805 ถือเป็นอุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า 5 V แบบคงที่ อย่างไรก็ตามด้วยวิธีการแก้ปัญหาเบื้องต้น IC สามารถเปลี่ยนเป็นวงจรควบคุมตัวแปร 5 V ถึง 9 V ดังที่แสดงไว้ด้านบน

ที่นี่เราจะเห็นว่ามีการเพิ่มพรีเซ็ต 500 โอห์มด้วยขากราวด์กลางของ IC ซึ่งทำให้ IC สามารถสร้างค่าเอาต์พุตที่เพิ่มขึ้นได้ถึง 9 V โดยมีกระแส 850 mA ค่าที่ตั้งไว้สามารถปรับได้ o รับเอาต์พุตในช่วง 5 V ถึง 9 V.

สร้างวงจรควบคุม 12V แบบคงที่

ในแผนภาพด้านบนเราจะเห็นว่า IC Regulator 7805 ธรรมดาสามารถใช้ในการสร้างเอาต์พุตที่มีการควบคุม 5V ได้อย่างไร

ในกรณีที่คุณต้องการใช้แหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุม 12V แบบคงที่สามารถใช้การกำหนดค่าเดียวกันเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ต้องการดังที่แสดงด้านล่าง:

แหล่งจ่ายไฟควบคุม 12V, 5V

ตอนนี้สมมติว่าคุณมีแอปพลิเคชั่นวงจรที่ต้องการแหล่งจ่ายไฟคู่ในช่วง 12V คงที่และอุปกรณ์ควบคุมคงที่ 5V

สำหรับแอปพลิเคชันดังกล่าวการออกแบบที่กล่าวถึงข้างต้นสามารถแก้ไขได้ง่ายๆโดยใช้ IC 7812 จากนั้นจึงเป็น 7805 IC เพื่อรับเอาต์พุตแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุม 12V และ 5V ที่ต้องการร่วมกันตามที่ระบุด้านล่าง

การออกแบบแหล่งจ่ายไฟคู่แบบธรรมดา

ในแอปพลิเคชันวงจรจำนวนมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ใช้ออปแอมป์แหล่งจ่ายไฟคู่จะกลายเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเปิดใช้งานอุปกรณ์จ่ายไฟ +/- และกราวด์ให้กับวงจร

การออกแบบที่เรียบง่าย แหล่งจ่ายไฟคู่ จริงๆแล้วเกี่ยวข้องกับแหล่งจ่ายไฟประปาตรงกลางและวงจรเรียงกระแสสะพานพร้อมกับตัวเก็บประจุกรองมูลค่าสูงสองสามตัวดังที่แสดงด้านล่าง:

อย่างไรก็ตามเพื่อให้ได้แหล่งจ่ายไฟคู่ที่มีการควบคุมด้วยระดับแรงดันไฟฟ้าคู่ที่ต้องการที่เอาต์พุตเป็นสิ่งที่โดยปกติต้องมีการออกแบบที่ซับซ้อน ใช้ IC ที่มีราคาแพง .

การออกแบบต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าแหล่งจ่ายไฟคู่สามารถกำหนดค่าโดยใช้ BJT เพียงไม่กี่ตัวและตัวต้านทานไม่กี่ตัว

ที่นี่ Q1 และ Q3 เป็นผู้ติดตามตัวปล่อย ผ่านทรานซิสเตอร์ ซึ่งกำหนดปริมาณกระแสไฟฟ้าที่อนุญาตให้ส่งผ่านเอาต์พุต +/- ตามลำดับ ที่นี่จะอยู่ที่ประมาณ 2 แอมป์

แรงดันขาออกของรางจ่ายคู่ที่เกี่ยวข้องจะถูกกำหนดโดยทรานซิสเตอร์ Q2 และ Q4 พร้อมกับเครือข่ายตัวแบ่งตัวต้านทานพื้นฐาน

ระดับแรงดันไฟฟ้าขาออกสามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างเหมาะสมโดยการปรับค่าของตัวแบ่งศักย์ที่เกิดจากตัวต้านทาน R2, R3 และ R5, R6

การออกแบบแหล่งจ่ายไฟ LM317 พร้อมตัวต้านทานคงที่

แหล่งจ่ายแรงดัน / กระแสตาม LM317T ที่ตรงไปตรงมามากซึ่งสามารถใช้ในการชาร์จเซลล์นิกเกิล - แคดเมียมหรือเมื่อใดก็ตามที่จำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายไฟที่ใช้งานได้จริงแสดงอยู่ด้านล่าง

เป็นการลงทุนที่ไม่ซับซ้อนสำหรับมือใหม่ในการสร้างและมีจุดมุ่งหมายเพื่อใช้กับอะแดปเตอร์หลักปลั๊กอินที่ให้ d.c ที่ไม่ได้ควบคุม เอาท์พุท IC1 เป็นเรกูเลเตอร์แบบปรับได้ LM317T

สวิตช์หมุน S1 เลือกการตั้งค่า (กระแสคงที่หรือแรงดันคงที่) พร้อมกับค่ากระแสหรือแรงดันไฟฟ้า สามารถรับแรงดันไฟฟ้าที่ควบคุมได้ที่ SK3 และกระแสไฟฟ้าอยู่ใน SK4

สังเกตว่าการตั้งค่าที่ปรับได้ (ตำแหน่ง 12) ถูกรวมเข้าด้วยกันซึ่งทำให้สามารถปรับแรงดันไฟฟ้าแบบแปรผันผ่านโพเทนชิออมิเตอร์ VR1 ได้

ค่าตัวต้านทานต้องผลิตจากค่าคงที่ที่หาได้ใกล้เคียงที่สุดโดยวางตำแหน่งเป็นอนุกรมตามความจำเป็น

ตัวต้านทาน R6 ได้รับการจัดอันดับที่ 1W และ R7 ที่ 2W แม้ว่าส่วนที่เหลืออาจเป็น 0.25W ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า IC1 317 ต้องติดตั้งให้กับฮีทซิงค์บางขนาดซึ่งกำหนดโดยแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและขาออกและกระแสที่จำเป็น