Правильное питание это важно и не только для людей
Меню
Выпрямитель для двухполярного питания
Выпрямители для получения двуполярного напряжения 3В, 5В, 12В, 15В и других
Принципиальные схемы простых выпрямителей и конденсаторных делителей для получения двуполярных напряжений 3В, 5В, 12В, 15В и других.
Сейчас в магазинах имеется очень широкий ассортимент сетевых блоковпитания для портативной или другой аппаратуры. Есть блоки на самое разное напряжение, ток нагрузки и т.д. Таким образом, зачастую уже нет необходимости радиолюбителю самостоятельно делать блок питания для очередной самоделки, купить готовый блок дешевле, чем «железо» с каркасом для трансформатора.
Блоки питания, так называемые, сетевые адаптеры, бывают сейчас двух типов, -импульсные и трансформаторные. Импульсные чаще всего это блоки с выходным напряжение 5V для питания и зарядки сотовых телефонов и другой техники, именуемой «гаджетами».
Остальные же, на ЗV, 6V, 9V, 12V чаще всего сделаны по трансформаторной схеме, вот о них и пойдет здесь речь. Впрочем, отличить трансформаторный «сетевой адаптер» от импульсного очень просто, — по весу. Трансформаторный всегда тяжелее, да и крупнее, обычно.
И так, вернемся к мысли, изложенной вначале, — делать блок питания необязательно, дешевле купить готовый. Совершенно верно, и выбрать можно на любое нужное напряжение, да и бывают с регулируемым выходным напряжением (переключателем отводов вторичной обмотки), но все же, есть одна проблема — у них всех выходное напряжение всегда однополярное.
А что делать, если нужно питать схему на операционных усилителях, для которой необходимо двуполярное напряжение? Конечно, можно купить два одинаковых блока питания. но можно относительно просто и стандартный однополярный переделать в двуполярный. Причем, без переметки трансформатора.
Сетевые адаптеры на силовом трансформаторе обычно выполнены по одной из двух схем.
Простая схема сетевого адаптера
На рисунке 1 показана наиболее популярная схема. Она состоит из маломощного силового трансформатора Т1, выпрямительного моста (обычно на диодах 1N4004 или 1N4002) и сглаживающего пульсации электролитического конденсатора С1.
Рис.1. Принципиальная схема простого выпрямителя.
Казалось бы, чтобы от этой схемы получить полноценное двуполярное напряжение, нужно как минимум перемотать вторичную обмотку трансформатора. На самом деле есть более простое решение. Просто нужно отказаться от двухполупериодного выпрямления в пользу однополупериодного. Конечно, в этом случае выходной ток будет существенно ниже, но если требуется питать относительно маломощную нагрузку (потребляющую не более четверти тока, указанного на корпусе сетевого адаптера), такой вариант может быть оптимальным решением.
Сетевой адаптер с разделением напряжения
На рисунке 2 показаны изменения в схеме. Нужно убрать два диода, и добавить один конденсатор. Теперь, положительная полуволна заряжает С1, а отрицательная — С2.
На выходе будет двуполярное постоянное напряжение.
Вторая схема (рис.З) встречается реже, но тоже присутствует. Её отличие в том, что у силового трансформатора есть вторичная обмотка двойного числа витков, с отводом от середины. Эта схема позволяет сделать выпрямитель по двухполупериодной схеме на двух диодах, вместо четырех диодов в схеме с вторичной обмоткой без отвода.
Рис.З. Схема выпрямителя с двумя вторичными обмотками.
Достоинство такой схемы в том, что у неё уже есть трансформатор с двойной вторичной обмоткой. И это позволяет сделать хороший двухполярный источник питания с двухполупериодным выпрямителем. Изменения в схеме показаны на рис.4.
Между концами вторичной обмотки включаем выпрямительный мост, а отвод берем как нулевой провод. Таким образом, добавляем еще один конденсатор и два диода.
Двуполярный блок питания
Схема на рисунке 4 существенно лучше схемы, показанной на рисунке 2, однако, когда нет выбора, остается довольствоваться тем, что есть.
Рис.4. Схема двуполярного выпрямителя с диодным мостом и двумя вторичными обмотками трансформатора.
К тому же, схема на рисунке 2 больше подходит для переделки в двухполярный, блока питания с переключаемым выходным напряжением. Ведь, в таких блоках питания переключение выходного напряжение осуществляется переключением отводов вторичной обмотки.
Следующий этап переделки это, конечно же, замена выходного кабеля на трехпроводной, ну и распайка соответствующего разъема (если предполагается разъемное подключение к нагрузке).
Источник
Выпрямитель для двухполярного питания
Выпрямители. Как и почему.
Автор: Опубликовано 20.04.2006
Итак, дорогие мои, мы собрали нашу схемку и пришло время ее проверить, испытать и нарадоваться сему щастью. На очереди у нас — подключение схемы к источнику питания. Приступим. На батарейках, аккумуляторах и прочих прибамбасах питания мы останавливаться не будем, перейдем сразу к сетевым источникам питания. Здесь рассмотрим существующие схемы выпрямления, как они работают и что умеют. Для опытов нам потребуется однофазное (дома из розетки) напряжение и соответствующие детальки. Трехфазные выпрямители используются в промышленности, мы их рассматривать также не будем. Вот электриками вырастете — тогда пжалста.
Источник питания состоит из нескольких самых важных деталей: Сетевой трансформатор — на схеме обозначается похожим как на рисунке,
Выпрямитель — его обозначение может быть различным. Выпрямитель состоит из одного, двух или четырех диодов, смотря какой выпрямитель. Сейчас будем разбираться.
а) — простой диод. б) — диодный мост. Состоит из четырех диодов, включенных как на рисунке. в) — тот же диодный мост, только для краткости нарисован попроще. Назначения контактов такие же, как у моста под буквой б).
Конденсатор фильтра. Эта штука неизменна и во времени, и в пространстве, обозначается так:
Обозначений у конденсатора много, столько же, сколько в мире систем обозначений. Но в общем они все похожи. Не запутаемся. И для понятности нарисуем нагрузку, обозначим ее как Rl — сопротивление нагрузки. Это и есть наша схема. Также будем обрисовывать контакты источника питания, к которым эту нагрузку мы будем подключать.
Далее — пара-тройка постулатов. — Выходное напряжение определяется как Uпост = U*1.41. То есть если на обмотке мы имеем 10вольт переменного напряжения, то на конденсаторе и на нагрузке мы получим 14,1В. Примерно так. — Под нагрузкой напряжение немного проседает, а насколько — зависит от конструкции трансформатора, его мощности и емкости конденсатора. — Выпрямительные диоды должны быть на ток в 1,5-2 раза больше необходимого. Для запаса. Если диод предназначен для установки на радиатор (с гайкой или отверстие под болт), то на токе более 2-3А его нужно ставить на радиатор.
Так же напомню, что же такое двуполярное напряжение. Если кто-то подзабыл. Берем две батарейки и соединяем их последовательно. Среднюю точку, то есть точку соединения батареек, назовем общей точкой. В народе она известна так же как масса, земля, корпус, общий провод. Буржуи ее называют GND (ground — земля), часто ее обозначают как 0V (ноль вольт). К этому проводу подключаются вольтметры и осциллографы, относительно нее на схемы подаются входные сигналы и снимаются выходные. Потому и название ее — общий провод. Так вот, если подключим тестер черным проводом в эту точку и будем мерить напряжение на батарейках, то на одной батарейке тестер покажет плюс1,5вольта, а на другой — минус1,5вольта. Вот это напряжение +/-1,5В и называется двуполярным. Обе полярности, то есть и плюс, и минус, обязательно должны быть равными. То есть +/-12, +/-36В, +/-50 и т.д. Признак двуполярного напряжения — если от схемы к блоку питания идут три провода (плюс, общий, минус). Но не всегда так — если мы видим, что схема питается напряжением +12 и -5, то такое питание называется двухуровневым, но проводов к блоку питания будет все равно три. Ну и если на схему идут целых четыре напряжения, например +/-15 и +/-36, то это питание назовем просто — двуполярным двухуровневым.
Ну а теперь к делу.
1. Мостовая схема выпрямления. Самая распространенная схема. Позволяет получить однополярное напряжение с одной обмотки трансформатора. Схема обладает минимальными пульсациями напряжения и несложная в конструкции.
2. Однополупериодная схема. Так же, как и мостовая, готовит нам однополярное напряжение с одной обмотки трансформатора. Разница лишь в том, что у этой схемы удвоенные пульсации по сравнению с мостовой, но один диод вместо четырех сильно упрощает схему. Используется при небольших токах нагрузки, и только с трансформатором, много большим мощности нагрузки, т.к. такой выпрямитель вызывает одностороннее перемагничивание трансформатора.
3. Двухполупериодная со средней точкой. Два диода и две обмотки (или одна обмотка со средней точкой) будут питать нас малопульсирующим напряжением, плюс ко всему мы получим меньшие потери в сравнении с мостовой схемой, потому что у нас 2 диода вместо четырех.
4. Мостовая схема двуполярного выпрямителя. Для многих — наболевшая тема. У нас есть две обмотки (или одна со средней точкой), мы с них снимаем два одинаковых напряжения. Они будут равны, пульсации будут малыми, так как схема мостовая, напряжения на каждом конденсаторе считается как напряжение на каждой обмотке помножить на корень из двух — всё, как обычно. Провод от средней точки обмоток выравнивает напряжения на конденсаторах, если нагрузки по плюсу и по минусу будут разными.
5. Схема с удвоением напряжения. Это две однополупериодные схемы, но с диодами, включенными по разному. Применяется, если нам надо получить удвоенное напряжение. Напряжение на каждом конденсаторе будет определяться по нашей формуле, а суммарное напряжение на них будет удвоенным. Как и у однополупериодной схемы, у этой так же большие пульсации. В ней можно усмотреть двуполярный выход — если среднюю точку конденсаторов назвать землей, то получается как в случае с батарейками, присмотритесь. Но много мощности с такой схемы не снять.
6. Получение разнополярного напряжения из двух выпрямителей. Совсем не обязательно, чтобы это были одинаковые блоки питания — они могут быть как разными по напряжению, так и разными по мощности. Например, если наша схема по +12вольтам потребляет 1А, а по -5вольтам — 0,5А, то нам и нужны два блока питания — +12В 1А и -5В 0,5А. Так же можно соединить два одинаковых выпрямителя, чтобы получить двуполярное напряжение, например, для питания усилителя.
7. Параллельное соединение одинаковых выпрямителей. Оно нам дает то же самое напряжение, только с удвоенным током. Если мы соединим два выпрямителя, то у нас будет двойное увеличение тока, три — тройное и т.д.
Ну а если вам, дорогие мои, всё понятно, то задам, пожалуй, домашнее задание. Формула для расчета емкости конденсатора фильтра для двухполупериодного выпрямителя:
Для однополупериодного выпрямителя формула несколько отличается:
Двойка в знаменателе — число «тактов» выпрямления. Для трехфазного выпрямителя в знаменателе будет стоять тройка.
Во всех формулах переменные обзываются так: Cф — емкость конденсатора фильтра, мкФ Ро — выходная мощность, Вт U — выходное выпрямленное напряжение, В f — частота переменного напряжения, Гц dU — размах пульсаций, В
Для справки — допустимые пульсации: Микрофонные усилители — 0,001. 0,01% Цифровая техника — пульсации 0,1. 1% Усилители мощности — пульсации нагруженного блока питания 1. 10% в зависимости от качества усилителя.
Эти две формулы справедливы для выпрямителей напряжения частотой до 30кГц. На бОльших частотах электролитические конденсаторы теряют свою эффективность, и выпрямитель рассчитывается немного не так. Но это уже другая тема.
Источник
2 Схемы
Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов
Двухполярный выпрямитель
Схема представляет из себя самый обычный симметричный нестабилизированный источник питания, состоящий из выпрямительного диодного моста и фильтрующих конденсаторов. Блок питания такой в основном используется для питания усилителей звука. Мост выпрямительный необходимо подобрать по потреблению тока усилителем (например KBU10M на 1000 вольт и 10 ампер). К нему остаётся подключить хороший сетевой трансформатор на 220 В, желательно тороидальный, с двумя обмотками.
Корпуса под конденсаторы на плате были подобраны таким образом, чтобы позволить припайку элементов различных размеров, вплоть до максимального диаметра. Двухполярный БП был создан для питание УМЗЧ, а его простота и качество позволяют рекомендовать его и для установки в другие аналогичные проекты.
Принцип действия выпрямителя
Схема двухполярного блока питания представлена на рисунке. Разъемы ввода напряжения — AR1 (TB2) и AR2 (TB2), к которым необходимо подключить вторичные обмотки трансформатора.
Переменное напряжение выпрямляется с помощью выпрямительного моста BR1 (KBU10M) и далее фильтруется с помощью конденсаторов C1-C2 (4700uF/50V), C3-C4 (470uF/50V) и C5-C6 (100nF). В качестве выходных разъемов используются паяные соединения.
Сборка двухполярного выпрямителя
Поможет в монтаже платы этот рисунок со стороны элементов. В этом случае порядок монтажа деталей является произвольным.
Выпрямительный мост можно установить на слегка согнутых выводах, если необходимо установить его на радиаторе. Двойную обмотку трансформатора можно прикрутить к болтовым соединениям. Для этого предусмотрено 4 контакта, поскольку подавляющее большинство симметричных трансформаторов имеет две отдельные обмотки (а не одну с отводом от центра).
Убедитесь, что эти обмотки соединены в ряд, и их напряжение складывается — если одну из обмоток подключить неправильно — напряжения будут вычитаться и станет на выходе ноль.
В качестве выходных разъемов используются паяные соединения, но можете при сборке БП применить любые другие контактные разъемы, обращая внимание на максимальный ток такого гнезда.
