Блок питания с плавной регулировкой напряжения

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение «Брянский техникум энергомашиностроения и радиоэлектроники имени Героя Советского Союза М.А.Афанасьева» ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЭКСПОНАТА  «Блок питания с плавной регулировкой напряжения» Габариты (м) 0,15 х0,17 х0,15 Вес (кг)  1,5  Ф.И.О. автора Семерюк Ольга Михайловна Должность: преподаватель  Брянск 2016 1 Содержание Введение ……………………………………………………………………….. 1. Устройство блока питания с плавной регулировкой напряжения …….. 2.   Схема   электрическая   принципиальная   блока   питания   с   плавной регулировкой напряжения …………………………………………………… 3. Алгоритм создания прибора………………………………………………... 4. Область применения прибора ……………………………………………… Список используемой литературы ……………………………………………. 3 4 4 6 9 10 2 Введение В   наше   время   имеется   много   малогабаритной   аппаратуры,   которой требуется   постоянное   питание.   Это   и   часы   со   светодиодной   индикацией,   и термометры,   и   малогабаритные   приемники,   применяемые   для   проведения лабораторных   работ   по   физике   (применение   силы   Ампера   –   электродвигатель постоянного тока) и т.п. Конечно, эти приборы рассчитаны на батарейки, но они «садятся» в самый неподходящий момент. Простой выход ­ запитать их от сетевых источников питания. Импульсные источники питания очень сложные и требуют для   изготовления   определенного   опыта   и   недешевой   комплектации.   Поэтому возникает   вопрос   об   изготовлении   источника   питания,   который   отвечал   бы определенным требованиям: необходимое напряжение и определённый постоянный ток на выходе, наличие защиты и т.д. Блок   питания   с   плавной   регулировкой   напряжения  благодаря   своему специальному устройству, может преобразовать напряжение и ток, имеющееся в сети до того уровня, который может потреблять конкретный электронный прибор.  3 1. Устройство блока питания с плавной регулировкой напряжения Составные части блока питания с плавной регуляцией напряжения:  трансформатор;  преобразователь;  вольтметр,  диоды,    транзисторы,   плавкий предохранитель. Блок питания имеет следующие параметры: ­ напряжение, от 0 до 12В ­ ток – регулируемый, от 0 до 5А 2. Схема электрическая принципиальная блока питания с плавной регулировкой напряжения Готовые блоки питания стоят достаточно дорого, для того чтобы покупать  их под конкретные нужды. Поэтому сегодня очень часто преобразователи для  напряжения и тока изготавливаются своими руками. Схема   электрическая   принципиальная   блока   питания   с   плавной регулировкой напряжения представляет собой две основные части, это сам блок питания   и   небольшая   транзисторная   схема   параметрического   регулятора напряжения. Первая часть содержит понижающий трансформатор, выпрямитель (диодный мост) и конденсатор (сглаживающий фильтр). По большей части именно от выбора этих частей зависит мощность всего блока питания. Что бы не делать слишком большим блок питания ограничу электрическую мощность до 15 Вт. Хотя 4 для   увеличения   этой   мощности   достаточно   поменять   трансформатор,   мост   и выходной транзистор, имеющие соответствующие величины токов и напряжений. Теперь расскажу о самой работе данной схемы плавно регулируемого блока питания.   Трансформатор   —   его   задача   заключается   в   преобразовании электрической  энергии, то есть он сетевое  напряжение 220 вольт понижает до нужных 12 вольт. Заметим, что как был у нас переменный ток, так и остался, хотя и   понизилась   амплитуда.   Диодный   мостик   занимается   тем,   что   переводит   все колебания в один полупериод, а именно значение тока после мостика уже меняется только от нуля и до 12 вольт, не меняя своего полюса. Но волнообразный ток подходит   не   для   всех   случаев   питания   электрооборудования,   для   многих устройств нужен именно постоянный ток, допускающий минимальные колебания. Для этого и нужен конденсатор, который сглаживает скачки напряжения.   Схема  регулятора  является  параметрической,  то есть в схеме  создаётся некое   опорное   напряжение,   уже   от   которого   путём   деления   напряжения   и усиления силы тока создаются необходимые выходные величины электрических параметров. С выхода мостика, на котором уже сглажены скачки (фильтрующим конденсатором), напряжение подаётся на цепь параметрического стабилизатора, состоящего   из   резистора   R1   и   стабилитрона   VD2.   Тут   напряжение   делиться, причём на стабилитроне образуется некоторое постоянная его величина с малыми отклонениями.   Если   напряжение   будет   меняться,   по   причине   внешних обстоятельств, то эти изменения только будут заметны на R1.   Параллельно стабилитрону, на котором образовалось опорное напряжение постоянной   величины,   включён   переменный   резистор   R2,   что,   собственно,   и осуществляет плавное изменение выходного напряжения на нашем регулируемом блоке   питания.   Когда   мы   его   крутим,   то   получаем   определённую   величину постоянного напряжения, что далее делится между база­эмиттерными переходами транзисторов, включённых по схеме эмиттерных повторителей. А, как известно, включение   по   этой   схеме   заставляет   транзисторы   работать   в  режиме   усиления только   тока,   при   том,   что   напряжение   остаётся   как   бы   неизменным.   То   есть, 5 напряжение   снятое   с   переменного   резистора   передаётся   на   выход   через транзисторы,   которые   понижают   его   только   на   величину   своего   насыщения (примерно от 0.4 до 0.7 вольт).  Проще говоря — выставили мы на переменном резисторе значение 5 вольт, оно передалось через транзисторы на выход (минус примерно 1.2 вольта, что осели на транзисторных переходах база­эмиттер), а в силу усиления тока, мы получили повышение   мощности,   срезанной   от   основной,   которая   имеется   на   выходе диодного мостика. Транзисторы тут являются некими электрическими краниками, которыми мы управляем при помощи изменения напряжения на база­эмиттерных переходах. Чем больше мы подадим на них напряжения с переменного резистора, тем сильнее откроются транзисторы (понизится их внутреннее сопротивление) и больше   электрической   мощности   передастся   на   выход   регулируемого   блока питания (Приложение 1). 3. Алгоритм создания прибора 1. Определяем входное напряжение переменного тока: 220 В при частоте 50 Гц.  2. Определяем напряжение и силу тока, необходимые для питания потребителя (двигатель постоянного тока 12В лабораторный).  6 3. Используйте трансформатор для преобразования переменного тока высокого напряжения   в   низкое   напряжение. Электрический   ток   поступает   в   первичную обмотку трансформатора и индуцирует ток во вторичной катушке, которая имеет меньшее   количество   витков,   что   создает   более   низкое   напряжение.   Небольшая мощность теряется в этом процессе, так как сила тока увеличивается в связи с уменьшением напряжения. 7 4.   Пропустите   переменный   ток   низкого   напряжения   через   выпрямитель. Выпрямитель   состоит   из   4   диодов,   расположенных   в   виде   ромба   –   этот   тип называется мостовым выпрямителем. Диод позволяет переменному току пройти только в одном направлении. Мостовая конфигурация позволяет положительной половине   переменного   тока   пройти   через   2   диода   и   отрицательной   половине переменного   тока   пройти   через   другие   2   диода.   Суммарным   выходом   обоих выходов   является   ток,   который   поднимается   от   0   вольт   до   максимального положительного напряжения. 5.   Добавляем   большой   электролитический   конденсатор   для   сглаживания напряжения. Конденсатор  сохраняет  электрический  заряд  на  короткое  время, а   Ток   из   выпрямителя   напоминает затем   медленно   освобождает   его. последовательность горбов. Выход после "сглаживающего конденсатора" ­ более устойчивое напряжение с рябью. 6. Пропускаем выходной ток через стабилизатор, таким образом стабилизирует напряжение.  7. На лицевой панели расположены вольтметр, ручки для регулировки напряжения, сетевой выключатель, светодиод, которых загорается при включении питания. 8 4. Область применения прибора  Блоки   питания   многих   электронных   устройств   строятся   на   Такие   источники   питания   характеризуются   высоким трансформаторах. показателем КПД, малыми габаритами и массой. Они наиболее надёжны, так как не имеют намоточных катушек. Область применения блока питания ­ маломощная аппаратура типа зарядных устройств, датчиков охранной сигнализации, бытовых ламповых   переключателей,   основанных   на   датчиках   движения   и   иных промышленных и радио­конструкциях. Блоку питания с плавной регулировкой напряжения не страшны выходные замыкания   и   сетевые   перепады   напряжения.   Работает   такой   блок   питания бесшумно и вполне стабильно. Его несложно повторить, так как состоит он из минимального   количества   используемых   деталей.  Но  основное   достоинство   БП схемы заключается в том, что номинал напряжения на выходе можно регулировать самостоятельным. 9 Список используемой литературы 1. Акимова Н. А. Монтаж, техническая эксплуатация и ремонт электрического и электромеханического оборудования ­ М.: Издательский центр "Академия", 2012. ­ 304 с. 2.   Москаленко   В.   В.   Справочник   электромонтера.   ­   М.:   Издательский   центр "Академия", 2008. ­ 288 с. 3.   Семерюк   О.   М.   и   др.   Разработка   электрических   схем   с   применение компьютерных технологий. В кн.: Научное сообщество студентов XXI столетия: материалы   III   практической   конференции.   Часть   IV.   (23   мая   2012г.)   ­ Новосибирск: Изд. "Сибирская ассоциация консультантов", 2012 ­ с. 337­343. 10 11