Nguồn điện áp không đổi 12 volt là một thiết bị hữu ích cho gia đình, ngôi nhà nhỏ hoặc nhà để xe. Một thiết bị như vậy rất dễ dàng để tự chế tạo. Dưới đây là sơ đồ nguồn điện 12V để lắp ráp do-it-yourself, cũng như các mẹo tính toán và lựa chọn linh kiện.

Các loại nguồn cung cấp điện

Đến nay, các nguồn điện áp xung đã trở nên phổ biến. Chúng có lợi thế đáng kể so với các mạch biến áp truyền thống về hiệu suất năng lượng cũng như trọng lượng và kích thước. Người ta tin rằng ở dòng tải lớn hơn 5 ampe, chúng có những ưu tiên không thể phủ nhận. Nhưng chúng cũng có những nhược điểm - ví dụ, việc tạo ra nhiễu RF vào mạng cung cấp và vào tải.Và trở ngại chính đối với việc lắp ráp tại nhà là sự phức tạp của các mạch và cần có các kỹ năng đặc biệt để sản xuất các bộ phận quanh co. Vì vậy, tốt hơn hết thợ nhà có tay nghề trung bình nên chế tạo bộ nguồn theo nguyên tắc thông thường với máy biến áp hạ bậc mạng.

Nguồn điện áp được sử dụng ở đâu

Phạm vi của một PSU như vậy trong hộ gia đình rất rộng:

cấp điện của đèn hạ thế;
sạc pin;
cấp nguồn cho các thiết bị âm thanh.

Cũng như nhiều mục đích khác đòi hỏi hiệu điện thế không đổi 12 vôn.

Sơ đồ cung cấp điện máy biến áp

Cách tạo nguồn điện 12 volt bằng tay của chính bạn - ví dụ về mạch

Sơ đồ nguyên lý của bộ nguồn.

Một mạch nguồn 12 vôn hoạt động từ mạng 220 V gồm các nút sau:

Một máy biến áp bước xuống. Nó bao gồm sắt, cuộn dây sơ cấp và thứ cấp (có thể có một số). Không đi sâu vào nguyên lý hoạt động, cần lưu ý rằng điện áp đầu ra phụ thuộc vào tỷ số vòng dây của cuộn sơ cấp (n1) và thứ cấp (n2). Để thu được 12 vôn thì cần cuộn thứ cấp chứa số vòng dây ít hơn cuộn sơ cấp là 220/12 = 18,3 lần.
Bộ chỉnh lưu. Hầu hết thường được biểu diễn dưới dạng mạch toàn sóng (cầu diode). Biến đổi điện áp xoay chiều thành xung. Dòng điện đi qua tải hai lần cùng chiều.
Hoạt động của bộ chỉnh lưu toàn sóng.
Lọc. Chuyển đổi điện áp xung thành DC. Nó sạc khi điện áp được áp dụng và phóng điện trong thời gian tạm dừng. Nó bao gồm một tụ điện oxit công suất cao, song song với đó là một tụ điện gốm có công suất khoảng 1 μF thường được kết nối. Để hiểu sự cần thiết của phần tử bổ sung này, cần phải nhớ rằng tụ điện oxit được sắp xếp dưới dạng các dải lá cuộn thành một cuộn.Cuộn này có điện cảm ký sinh, làm suy giảm đáng kể chất lượng lọc nhiễu tần số cao. Để làm điều này, một tụ điện bổ sung để cắt ngắn các xung RF được bật.
Mạch tương đương của bộ lọc với oxit và tụ điện bổ sung.
Chất ổn định. Có thể bị thiếu. Các sơ đồ của các nút đơn giản nhưng hiệu quả được thảo luận dưới đây.

Các phần sau đây thảo luận về cách chọn và tính toán từng phần tử của nguồn một chiều 12 vôn.

Lựa chọn máy biến áp

Có hai cách để có được một máy biến áp phù hợp. Sản xuất độc lập khối bước xuống và lựa chọn khối phù hợp trong nhà máy. Trong mọi trường hợp, hãy ghi nhớ:

ở đầu ra của dây quấn bậc thang của máy biến áp, khi đo hiệu điện thế, vôn kế sẽ hiện điện áp hiệu dụng (nhỏ hơn 1,4 lần biên độ);
trên tụ lọc không tải, điện áp không đổi sẽ xấp xỉ bằng biên độ (họ nói rằng điện áp trên tụ "tăng" 1,4 lần);
nếu không có bộ ổn định, thì dưới tải, điện áp trên điện dung sẽ giảm xuống tùy thuộc vào dòng điện;
để bộ ổn định hoạt động, cần phải có một lượng điện áp đầu vào vượt quá điện áp đầu ra nhất định, tỷ lệ của chúng giới hạn hiệu suất của nguồn điện nói chung.

Từ hai điểm cuối cùng, theo đó, để PSU hoạt động bình thường, điện áp của máy biến áp phải vượt quá 12 V.

Máy biến áp tự ngẫu

Việc tính toán và chế tạo đầy đủ một máy biến áp trong nhà rất phức tạp, tốn nhiều thời gian, đòi hỏi công cụ và kỹ năng. Do đó, một con đường đơn giản hóa sẽ được xem xét - lựa chọn một khối phù hợp với sắt và thay đổi nó thành 12 V.

Nếu có một máy biến áp làm sẵn, nhưng không có sơ đồ kết nối của nó, bạn cần gọi thợ kiểm tra cuộn dây của nó bằng máy thử.Cuộn dây có điện trở cao nhất có thể là nguồn điện lưới. Phần còn lại của các cuộn dây phải được loại bỏ.

Tiếp theo, bạn cần đo độ dày của tấm sắt b và chiều rộng của tấm trung tâm a rồi nhân chúng với nhau. Diện tích mặt cắt ngang của \ u200b \ u200b phần lõi thu được S \ u003d a * b (tính bằng cm vuông). Nó xác định công suất của máy biến áp P =. Tiếp theo, người ta tính dòng điện cực đại tính bằng ampe, dòng điện này có thể lấy ra khỏi cuộn dây có hiệu điện thế 12 vôn: I \ u003d P / 12.

Xác định diện tích của lõi.

Tiếp theo, số vòng trên một vôn được tính bằng công thức n = 50 / S. Đối với 12 volt, cần quấn vòng 12 * n với biên độ khoảng 20% đối với tổn thất đồng và trên bộ ổn định. Và nếu không, thì điện áp giảm dưới tải. Và bước cuối cùng là chọn tiết diện của dây quấn theo đồ thị để có mật độ dòng điện là 2-3 mA / sq. Mm.

Lựa chọn dây đồng.

Ví dụ, có một máy biến áp có cuộn sơ cấp 220 V với một bộ sắt dày 3,5 cm và chiều rộng lưỡi giữa 2,5 cm, do đó, S = 2,5 * 3,5 = 8,75 và công suất của máy biến áp = 3 W (xấp xỉ). Khi đó cường độ dòng điện cực đại có thể có ở 12 vôn là I = P / U = 3/12 = 0,25 A. Để quấn dây có thể chọn dây có đường kính 0,35..0,4 mm vuông. Để 1 vôn có 50 / 8,75 = 5,7 vòng thì cần quấn 12 * 5,7 = 33 vòng. Có tính đến cổ phiếu - khoảng 40 lượt.

Lựa chọn một máy biến áp thành phẩm

Nếu có một máy biến áp làm sẵn với cuộn thứ cấp phù hợp với dòng điện và điện áp, bạn có thể thử chọn một máy làm sẵn. Ví dụ, trong dòng CCI có các sản phẩm phù hợp với điện áp cuộn thứ cấp gần 12 vôn.

Máy biến áp	Chỉ định các kết luận của cuộn dây thứ cấp	Điện áp, V	Dòng điện cho phép, A
Phòng Thương mại và Công nghiệp48	11-12, 13-14, 15-16, 17-18	13,8	0,27
CCI209	11-12, 13-15	11,5	0,0236
CCI216	11-12, 13-14, 15-16, 17-18	11,5	0,072

Ưu điểm của giải pháp này là cường độ lao động tối thiểu và độ tin cậy trong quá trình thực hiện của nhà máy. Điểm trừ - máy biến áp chứa các cuộn dây khác, công suất tổng thể cũng được tính toán cho tải của chúng.Vì vậy, về trọng lượng và kích thước, một máy biến áp như vậy sẽ thua.

Lựa chọn diode và chế tạo bộ chỉnh lưu

Điốt trong bộ chỉnh lưu được chọn theo ba tham số:

điện áp thuận cao nhất cho phép;
điện áp ngược cao nhất;
dòng hoạt động tối đa.

Theo hai tham số đầu tiên, 90 phần trăm thiết bị bán dẫn có sẵn phù hợp để hoạt động trong mạch 12 vôn, sự lựa chọn chủ yếu được thực hiện bởi dòng điện liên tục tối đa. Thiết kế của vỏ diode và phương pháp chế tạo bộ chỉnh lưu cũng phụ thuộc vào thông số này.

Nếu dòng tải không vượt quá 1 A, có thể sử dụng điốt một ampe trong nước và nước ngoài:

1N4001-1N4007;
HER101-HER108;
KD258 ("giọt");
KD212 và các loại khác.

Đối với dòng điện thấp hơn (lên đến 0,3 A), thiết bị KD105 (KD106) được thiết kế. Tất cả các điốt được liệt kê có thể được gắn theo cả chiều dọc và chiều ngang trên mạch in hoặc bảng mạch, hoặc đơn giản là trên các chân cắm. Họ không cần bộ tản nhiệt.

Cầu diode từ các phần tử công suất thấp.

Nếu bạn cần dòng hoạt động lớn, thì bạn cần sử dụng các điốt khác (KD213, KD202, KD203, v.v.). Các thiết bị này được thiết kế để hoạt động trên tản nhiệt, nếu không có chúng, chúng sẽ chịu được không quá 10% dòng điện bảng tên tối đa. Do đó, bạn cần chọn những loại đế tản nhiệt làm sẵn hoặc tự làm từ đồng, nhôm.

Một thiết kế khác của cầu diode.

Cũng thuận tiện khi sử dụng các cụm diode cầu làm sẵn KTS405, KVRS hoặc tương tự. Chúng không cần phải được lắp ráp - chỉ cần đặt một điện áp xoay chiều vào các đầu ra tương ứng là đủ và loại bỏ hằng số.

Lắp ráp KVRS3510.

Công suất tụ điện

Điện dung của tụ điện phụ thuộc vào tải và độ gợn sóng cho phép.Để tính toán chính xác công suất, có thể tìm thấy các công thức và máy tính trực tuyến trên Internet. Để thực hành, bạn có thể tập trung vào những con số:

ở dòng tải thấp (hàng chục miliampe), điện dung phải là 100..200 uF;
ở dòng điện lên đến 500 mA, cần một tụ điện 470..560 uF;
lên đến 1 A - 1000..1500 uF.

Đối với dòng điện cao hơn, điện dung tăng tỷ lệ thuận. Cách tiếp cận chung là tụ điện càng lớn càng tốt. Bạn có thể tăng dung lượng của nó ở bất kỳ mức độ nào, chỉ giới hạn bởi kích thước và chi phí. Về điện áp, cần phải lấy tụ có biên độ nghiêm trọng. Vì vậy, đối với bộ chỉnh lưu 12 volt, tốt hơn nên lấy phần tử 25 volt hơn là phần tử 16 volt.

Những cân nhắc này đúng đối với các nguồn không ổn định. Đối với PSU có bộ ổn định công suất thì có thể giảm đi vài lần.

Ổn định điện áp đầu ra

Không phải lúc nào cũng cần một bộ ổn định ở đầu ra của nguồn điện. Vì vậy, nếu phải sử dụng bộ nguồn kết hợp với thiết bị tái tạo âm thanh thì đầu ra phải có điện áp ổn định. Và nếu bộ phận làm nóng đóng vai trò là tải, thì bộ ổn định rõ ràng là dư thừa. Vì Cung cấp điện dải LED bạn có thể làm mà không cần mô-đun cung cấp điện phức tạp nhất, nhưng mặt khác, điện áp ổn định đảm bảo sự độc lập của độ sáng của đèn phát sáng trong quá trình tăng điện và kéo dài tuổi thọ của đèn LED.

Nếu quyết định lắp đặt bộ ổn định được đưa ra, thì cách dễ nhất là lắp ráp nó trên chip LM7812 chuyên dụng (KR142EN5A). Mạch chuyển đổi đơn giản và không cần điều chỉnh.

Bộ ổn định trên 7812.

Điện áp từ 15 đến 35 vôn có thể được áp dụng cho đầu vào của bộ ổn định như vậy. Phải lắp đặt tụ điện C1 có công suất ít nhất 0,33 microfarads ở đầu vào, ít nhất 0,1 microfarads ở đầu ra.Tụ điện của khối lọc thường đóng vai trò là C1 nếu chiều dài của các dây nối không vượt quá 7 cm, nếu không thể duy trì độ dài này thì cần lắp thêm phần tử riêng.

Chip 7812 có bảo vệ chống quá nhiệt và ngắn mạch. Nhưng cô ấy không thích đảo cực ở đầu vào và việc cung cấp điện áp bên ngoài cho đầu ra - thời gian sống của cô ấy trong những tình huống như vậy được tính bằng giây.

Quan trọng! Đối với dòng tải trên 100 mA, việc lắp đặt bộ ổn định tích hợp trên tản nhiệt là bắt buộc!

Tăng dòng điện đầu ra của bộ ổn định

Sơ đồ trên cho phép bạn tải bộ ổn định với dòng điện lên đến 1,5 A. Nếu điều này là không đủ, bạn có thể cấp nguồn cho nút bằng một bóng bán dẫn bổ sung.

Mạch có bóng bán dẫn cấu trúc n-p-n

Bóng bán dẫn bên ngoài n-p-n.

Mạch này được khuyến nghị bởi các nhà phát triển và được bao gồm trong biểu dữ liệu cho chip. Dòng điện đầu ra không được vượt quá dòng điện cực thu tối đa của bóng bán dẫn, bóng bán dẫn này phải được cung cấp bộ tản nhiệt.

Mạch bóng bán dẫn p-n-p

Nếu không có triode bán dẫn của cấu trúc n-p-n, thì bộ ổn định có thể được tăng cường bằng triode bán dẫn p-n-p.

Bóng bán dẫn bên ngoài p-n-p.

Diode silicon công suất thấp VD làm tăng điện áp đầu ra của 7812 lên 0,6 V và bù cho sự sụt giảm điện áp trên đường giao nhau của bóng bán dẫn.

Bộ ổn định tham số

Nếu vì lý do nào đó mà bộ điều chỉnh tích hợp không khả dụng, bạn có thể chạy nút trên diode zener. Cần chọn một diode zener có điện áp ổn định 12 V và được thiết kế cho dòng tải phù hợp. Dòng điện cao nhất cho một số điốt zener 12 volt trong nước và nhập khẩu được chỉ ra trong bảng.

Loại Zener	D814G	D815D	KS620A	1N4742A	BZV55C12	1N5242B
Tải hiện tại	5 mA	0,5 A	50 mA	25 mA	5 mA	40 mA
Ổn định điện áp	12 vôn

Sơ đồ của một bộ ổn định tham số đơn giản.

Giá trị điện trở được tính theo công thức:

R \ u003d (Uin min-Ust) / (In max + Ist min), trong đó:

Uin min - điện áp không ổn định đầu vào tối thiểu (ít nhất phải là 1,4 Ust), vôn;
Ust - điện áp ổn định của diode zener (giá trị tham chiếu), vôn;
Trong tối đa - dòng tải cao nhất;
Ist min - dòng điện ổn định tối thiểu (giá trị tham chiếu).

Nếu không có diode zener cho điện áp mong muốn, nó có thể được tạo thành từ hai con mắc nối tiếp. Trong trường hợp này, tổng điện áp phải là 12 V (ví dụ: D815A ở 5,6 volt cộng với D815B ở 6,8 volt sẽ cho 12,4 V).

Quan trọng! Không thể mắc song song các điốt zener (dù cùng loại) "để tăng dòng ổn định"!

Điốt Zener không được kết nối song song.

Bạn có thể cấp nguồn cho bộ ổn định tham số theo cách tương tự - bằng cách bật bóng bán dẫn bên ngoài.

Đề án của một chất ổn định mạnh mẽ.

Đối với một bóng bán dẫn mạnh mẽ, một bộ tản nhiệt phải được cung cấp. Điện áp cung cấp trong trường hợp này sẽ nhỏ hơn Ust của điốt zener 0,6 V. Nếu cần, điện áp đầu ra có thể được điều chỉnh tăng lên bằng cách bật một điốt silicon (hoặc một chuỗi điốt). Mỗi phần tử trong chuỗi sẽ tăng Vout khoảng 0,6 V.

Mạch ổn áp với một diode zener và một diode.

Điều chỉnh điện áp đầu ra

Nếu điện áp của nguồn điện phải được điều chỉnh từ 0, thì mạch tối ưu sẽ là một bộ ổn định tham số với việc bổ sung một biến trở.

Điều chỉnh điện áp mượt mà.

Một điện trở 1 kΩ được nối giữa đế của bóng bán dẫn và dây dẫn chung sẽ bảo vệ triode khỏi bị hỏng nếu mạch động cơ chiết áp bị đứt.Khi xoay núm của biến trở, điện áp ở chân của bóng bán dẫn sẽ thay đổi từ 0 đến Ust của diode zener với độ trễ khoảng 0,6 vôn. Cần lưu ý rằng các thông số của nút sẽ kém hơn do sử dụng chiết áp - sự hiện diện của tiếp điểm chuyển động (ngay cả chất lượng tốt) chắc chắn sẽ làm giảm độ ổn định điện áp ở chân của bóng bán dẫn.

Đọc thêm

Cách tạo nguồn điện từ đèn tiết kiệm năng lượng

Việc đạt được quy định từ 0 đến 12 volt với bộ điều chỉnh tích hợp sê-ri 78XX khó hơn nhiều. Nếu dải quy định từ 5 đến 12 V là đủ, bạn có thể sử dụng chip 7805 và bật nó theo mạch chiết áp. Diode zener phải ở điện áp khoảng 7 vôn (KS168 có hoặc không có diode, KS175, v.v.). Ở vị trí thấp hơn của thanh trượt chiết áp, chân GND được kết nối với dây chung và đầu ra sẽ là 5 volt. Khi động cơ được chuyển sang đầu ra phía trên, điện áp trên nó sẽ tăng lên đến Ust của diode zener và cộng với điện áp ổn định của vi mạch.

Điều tiết êm từ 5 đến 12 vôn.

Bạn có thể sử dụng chip LM317. Nó cũng có ba thiết bị đầu cuối và được thiết kế đặc biệt để tạo ra các nguồn được điều chỉnh. Nhưng bộ ổn định này có ngưỡng điện áp thấp hơn bắt đầu từ 1,25 volt. Có nhiều mạch trên Internet trên LM317 có điều chỉnh từ 0, nhưng hơn 90% các mạch này không hoạt động.

Sơ đồ đấu dây chuẩn LM317.

Đọc thêm:Nguồn điện tự chế với quy định điện áp và dòng điện 0 đến 30V

Bố cục dụng cụ

Sau khi tất cả các nút được chọn hoặc đã có ý tưởng rõ ràng về \ u200b \ u200 vị trí của chúng, bạn có thể tiếp tục bố trí của thiết bị. Điều quan trọng là phải hiểu trường hợp tương lai của thiết bị sẽ như thế nào.Bạn có thể chọn làm sẵn, bạn có thể tự làm nếu có nguyên liệu và tay nghề.

Không có quy tắc đặc biệt nào cho việc bố trí các nút bên trong thùng máy. Nhưng nên sắp xếp các nút sao cho chúng được nối với nhau bằng các dây dẫn nối tiếp, như trong sơ đồ và dọc theo khoảng cách ngắn nhất. Tốt nhất nên đặt các cực đầu ra ở phía đối diện với cáp nguồn. Tốt hơn hết bạn nên sửa công tắc nguồn và cầu chì ở phía sau máy. Để sử dụng hợp lý không gian giữa các trường hợp, một số nút có thể được lắp đặt theo chiều dọc, nhưng tốt hơn là cố định cầu diode theo chiều ngang. Khi được lắp thẳng đứng, các dòng đối lưu của không khí nóng từ các điốt bên dưới sẽ chảy xung quanh các phần tử phía trên và làm nóng thêm chúng.

Ai chưa hiểu thì xem video: Bộ nguồn đơn giản tự làm.

Dễ dàng lắp ráp bộ nguồn DC công suất cố định. Điều này nằm trong khả năng của một thạc sĩ trung bình, bạn chỉ cần kiến thức sơ cấp về kỹ thuật điện và kỹ năng lắp đặt tối thiểu.

tự làm lấy