Una fonte di tensione costante da 12 volt è un dispositivo utile per una casa, un cottage o un garage. Un tale dispositivo è facile da realizzare da soli. Di seguito è riportato uno schema di un alimentatore a 12V per il montaggio fai-da-te, oltre a suggerimenti per il calcolo e la scelta dei componenti.

Tipi di alimentatori

Ad oggi, le sorgenti di tensione pulsata si sono diffuse. Presentano un vantaggio significativo rispetto ai tradizionali circuiti dei trasformatori in termini di efficienza energetica, peso e dimensioni. Si ritiene che a correnti di carico superiori a 5 ampere abbiano preferenze innegabili. Ma presentano anche degli svantaggi, ad esempio la generazione di interferenze RF nella rete di alimentazione e nel carico.E l'ostacolo principale per l'assemblaggio domestico è la complessità dei circuiti e la necessità di abilità speciali per la produzione di parti di avvolgimento. Pertanto, è meglio per un padrone di casa di media abilità produrre un alimentatore secondo il solito principio con un trasformatore di rete step-down.

Dov'è la sorgente di tensione utilizzata

L'ambito di tale alimentatore in casa è ampio:

alimentazione di lampade a bassa tensione;
batteria in carica;
alimentazione per dispositivi audio.

Così come molti altri scopi che richiedono una tensione costante di 12 volt.

Schema di un trasformatore di alimentazione

Come realizzare un alimentatore da 12 volt con le tue mani - esempi di circuiti

Schema schematico dell'alimentatore.

Un circuito di alimentazione a 12 volt funzionante da una rete a 220 V è costituito dai seguenti nodi:

Un trasformatore step-down. È costituito da avvolgimenti di ferro, primari e secondari (possono essercene diversi). Senza approfondire il principio di funzionamento, va notato che la tensione di uscita dipende dal rapporto delle spire degli avvolgimenti primari (n1) e secondari (n2). Per ottenere 12 Volt è necessario che il secondario contenga 220/12 = 18,3 volte meno spire del primario.
raddrizzatore. Il più delle volte eseguito sotto forma di un circuito a onda intera (ponte a diodi). Converte la tensione alternata in pulsante. La corrente attraversa il carico due volte nella stessa direzione.
Il funzionamento di un raddrizzatore a onda intera.
Filtro. Converte la tensione pulsante in CC. Si carica quando viene applicata la tensione e si scarica durante le pause. È costituito da un condensatore di ossido ad alta capacità, in parallelo al quale è spesso collegato un condensatore ceramico con una capacità di circa 1 μF. Per comprendere la necessità di questo elemento aggiuntivo, va ricordato che il condensatore di ossido è disposto sotto forma di strisce di alluminio arrotolate in un rotolo.Questo rullo ha un'induttanza parassitaria, che degrada significativamente la qualità del filtraggio del rumore ad alta frequenza. Per fare ciò, viene attivato un condensatore aggiuntivo per il cortocircuito degli impulsi RF.
Circuito equivalente del filtro con ossido e condensatori aggiuntivi.
Stabilizzatore. Potrebbe mancare. Gli schemi di nodi semplici ma efficaci sono discussi di seguito.

Le sezioni seguenti illustrano come selezionare e calcolare ogni elemento di una sorgente a 12 volt CC.

Selezione del trasformatore

Ci sono due modi per ottenere un trasformatore adatto. Produzione indipendente di un blocco decrescente e selezione di uno idoneo in fabbrica. In ogni caso, tieni presente:

all'uscita dell'avvolgimento step-down del trasformatore, durante la misurazione della tensione, il voltmetro mostrerà la tensione effettiva (1,4 volte inferiore all'ampiezza);
sul condensatore del filtro senza carico, la tensione costante sarà approssimativamente uguale all'ampiezza (si dice che la tensione sul condensatore "aumenta" di 1,4 volte);
se non è presente lo stabilizzatore, sotto carico la tensione sulla capacità diminuirà a seconda della corrente;
affinché lo stabilizzatore funzioni, è necessario un certo eccesso di tensione di ingresso rispetto alla tensione di uscita, il loro rapporto limita l'efficienza dell'alimentatore nel suo insieme.

Dagli ultimi due punti ne consegue che per il normale funzionamento dell'alimentatore la tensione del trasformatore deve superare i 12 V.

Trasformatore autoavvolgente

Il calcolo completo e la produzione di un trasformatore di potenza fatto in casa è complesso, richiede tempo, richiede strumenti e competenze. Pertanto, verrà considerato un percorso semplificato: la selezione di un blocco adatto al ferro e la sua modifica a 12 V.

Se è presente un trasformatore già pronto, ma non esiste uno schema della sua connessione, è necessario chiamare il suo tester di avvolgimento con un tester.È probabile che l'avvolgimento con la resistenza più alta sia quello di rete. Il resto degli avvolgimenti deve essere rimosso.

Successivamente, è necessario misurare lo spessore del set da stiro b e la larghezza della piastra centrale a e moltiplicarli. L'area della sezione trasversale del nucleo è ottenuta S \u003d a * b (in cmq). Determina la potenza del trasformatore P=. Successivamente, viene calcolata la corrente massima in ampere, che può essere rimossa da un avvolgimento con una tensione di 12 volt: I \u003d P / 12.

Determinazione dell'area del nucleo.

Successivamente, il numero di giri per volt viene calcolato utilizzando la formula n=50/S. Per 12 volt, è necessario avvolgere 12 * n giri con un margine di circa il 20% per le perdite nel rame e sullo stabilizzatore. E in caso contrario, la caduta di tensione sotto carico. E l'ultimo passaggio consiste nel selezionare la sezione trasversale del filo dell'avvolgimento in base al grafico per una densità di corrente di 2-3 mA / mmq.

Scelta del filo di rame.

Ad esempio, esiste un trasformatore con un avvolgimento primario di 220 V con un set di ferro spesso 3,5 cm e una larghezza della linguetta centrale di 2,5 cm, quindi S = 2,5 * 3,5 = 8,75 e la potenza del trasformatore =3 W (circa). Quindi la corrente massima possibile a 12 volt è I=P/U=3/12=0,25 A. Per l'avvolgimento, puoi scegliere un filo con un diametro di 0,35...0,4 mmq. Per 1 volt ci sono 50 / 8,75 = 5,7 giri, è necessario avvolgere 12 * 5,7 = 33 giri. Tenendo conto dello stock - circa 40 giri.

Selezione di un trasformatore finito

Se è presente un trasformatore già pronto con un avvolgimento secondario adatto a corrente e tensione, puoi provare a prenderne uno già pronto. Ad esempio, nella serie CCI ci sono prodotti adatti con una tensione dell'avvolgimento secondario vicino a 12 volt.

Trasformatore	Designazione delle conclusioni dell'avvolgimento secondario	Tensione, V	Corrente consentita, A
Camera di Commercio e Industria48	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

Il vantaggio di questa soluzione è l'intensità di manodopera minima e l'affidabilità dell'esecuzione in fabbrica. Meno: il trasformatore contiene altri avvolgimenti, anche la potenza complessiva viene calcolata per il loro carico.Pertanto, in termini di peso e dimensioni, un tale trasformatore perderà.

Selezione diodi e fabbricazione del raddrizzatore

I diodi nel raddrizzatore sono selezionati in base a tre parametri:

la tensione diretta più alta consentita;
la più alta tensione inversa;
massima corrente di esercizio.

Secondo i primi due parametri, il 90 percento dei dispositivi a semiconduttore disponibili è idoneo al funzionamento in un circuito a 12 volt, la scelta è fatta principalmente dalla massima corrente continua. Anche il design della custodia del diodo e il metodo di fabbricazione del raddrizzatore dipendono da questo parametro.

Se la corrente di carico non supera 1 A, è possibile utilizzare diodi da un ampere esterni e domestici:

1N4001-1N4007;
HER101-HER108;
KD258 ("gocciolina");
KD212 e altri.

Per correnti inferiori (fino a 0,3 A), sono progettati i dispositivi KD105 (KD106). Tutti i diodi elencati possono essere montati sia verticalmente che orizzontalmente su un circuito stampato o un circuito stampato, o semplicemente su pin. Non hanno bisogno di radiatori.

Ponte a diodi da elementi a bassa potenza.

Se sono necessarie grandi correnti operative, è necessario utilizzare altri diodi (KD213, KD202, KD203, ecc.). Questi dispositivi sono progettati per il funzionamento su dissipatori di calore, senza di essi non resisteranno a più del 10% della corrente massima di targa. Pertanto, è necessario scegliere dissipatori di calore già pronti o realizzarli da soli in rame o alluminio.

Un altro design del ponte a diodi.

È anche conveniente utilizzare gruppi di diodi a ponte già pronti KTS405, KVRS o simili. Non devono essere assemblati: è sufficiente applicare una tensione alternata alle uscite corrispondenti e rimuovere la costante.

Assemblaggio di KVRS3510.

Capacità del condensatore

La capacità di un condensatore dipende dal carico e dall'ondulazione che consente.Per calcolare con precisione la capacità, ci sono formule e calcolatori online che puoi trovare su Internet. Per esercitarti, puoi concentrarti sui numeri:

a basse correnti di carico (decine di milliampere), la capacità dovrebbe essere 100..200 uF;
per correnti fino a 500 mA è necessario un condensatore da 470..560 uF;
fino a 1 A - 1000..1500 uF.

Per correnti più elevate, la capacità aumenta proporzionalmente. L'approccio generale è che più grande è il condensatore, meglio è. Puoi aumentare la sua capacità in qualsiasi misura, limitato solo dalle dimensioni e dal costo. In termini di tensione, è necessario prendere un condensatore con un margine serio. Quindi, per un raddrizzatore da 12 volt, è meglio prendere un elemento da 25 volt che uno da 16 volt.

Queste considerazioni valgono per le sorgenti non stabilizzate. Per un alimentatore con stabilizzatore di capacità, può essere ridotto di diverse volte.

Stabilizzazione della tensione di uscita

Non sempre è necessario uno stabilizzatore all'uscita dell'alimentatore. Quindi, se si prevede di utilizzare un alimentatore in combinazione con apparecchiature di riproduzione del suono, l'uscita deve avere una tensione stabile. E se l'elemento riscaldante funge da carico, lo stabilizzatore è chiaramente ridondante. Per Alimentatore per strisce LED puoi fare a meno del modulo di alimentazione più complesso, ma d'altra parte una tensione stabile garantisce l'indipendenza dalla luminosità del bagliore durante gli sbalzi di tensione e prolunga la vita della lampada a LED.

Se viene presa la decisione di installare uno stabilizzatore, il modo più semplice è assemblarlo su un chip LM7812 specializzato (KR142EN5A). Il circuito di commutazione è semplice e non richiede regolazioni.

Stabilizzatore su 7812.

All'ingresso di un tale stabilizzatore può essere applicata una tensione da 15 a 35 volt. All'ingresso deve essere installato un condensatore C1 con una capacità di almeno 0,33 microfarad, all'uscita almeno 0,1 microfarad.Il condensatore del blocco filtro di solito funge da C1 se la lunghezza dei cavi di collegamento non supera i 7 cm Se questa lunghezza non può essere mantenuta, sarà necessario installare un elemento separato.

Il chip 7812 ha una protezione contro il surriscaldamento e il cortocircuito. Ma non le piace l'inversione di polarità all'ingresso e la fornitura di tensione esterna all'uscita: il suo tempo nella vita in tali situazioni è calcolato in secondi.

Importante! Per correnti di carico superiori a 100 mA, è obbligatoria l'installazione di uno stabilizzatore integrato su un dissipatore di calore!

Aumento della corrente di uscita dello stabilizzatore

Lo schema sopra consente di caricare lo stabilizzatore con una corrente fino a 1,5 A. Se ciò non bastasse, è possibile alimentare il nodo con un transistor aggiuntivo.

Circuito con un transistor a struttura npn

Transistor esterno n-p-n.

Questo circuito è consigliato dagli sviluppatori ed è incluso nella scheda tecnica del chip. La corrente di uscita non deve superare la corrente massima del collettore del transistor, che deve essere dotato di un dissipatore di calore.

Circuito a transistor Pnp

Se non esiste un triodo a semiconduttore della struttura npn, lo stabilizzatore può essere potenziato con un triodo a semiconduttore pnp.

Transistor esterno p-n-p.

Il diodo al silicio a bassa potenza VD aumenta la tensione di uscita del 7812 di 0,6 V e compensa la caduta di tensione attraverso la giunzione dell'emettitore del transistor.

Stabilizzatore parametrico

Se per qualche motivo il regolatore integrato non è disponibile, è possibile eseguire il nodo sul diodo zener. È necessario scegliere un diodo zener con una tensione di stabilizzazione di 12 V e progettato per la corrente di carico appropriata. Nella tabella è indicata la corrente più alta per alcuni diodi zener domestici e importati da 12 volt.

tipo Zener	D814G	D815D	KS620A	1N4742A	BZV55C12	1N5242B
Carica corrente	5mA	0,5 A	50 mA	25 mA	5mA	40 mA
Tensione di stabilizzazione	12 volt

Schema di un semplice stabilizzatore parametrico.

Il valore della resistenza è calcolato dalla formula:

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

Uin min - tensione non stabilizzata di ingresso minima (dovrebbe essere almeno 1,4 Ust), volt;
Ust - tensione di stabilizzazione del diodo zener (valore di riferimento), volt;
In max - la corrente di carico più alta;
Ist min - corrente di stabilizzazione minima (valore di riferimento).

Se non è presente un diodo zener per la tensione desiderata, può essere composto da due collegati in serie. In questo caso, la tensione totale dovrebbe essere 12 V (ad esempio, D815A a 5,6 volt più D815B a 6,8 volt darà 12,4 V).

Importante! È impossibile collegare in parallelo diodi zener (anche dello stesso tipo) "per aumentare la corrente di stabilizzazione"!

I diodi Zener non sono collegati in parallelo.

Puoi alimentare lo stabilizzatore parametrico allo stesso modo, accendendo un transistor esterno.

Schema di un potente stabilizzatore.

Per un potente transistor, è necessario fornire un radiatore. La tensione di alimentazione in questo caso sarà inferiore a Ust del diodo zener di 0,6 V. Se necessario, la tensione di uscita può essere regolata verso l'alto accendendo un diodo al silicio (o una catena di diodi). Ciascun elemento della catena aumenterà Vout di circa 0,6 V.

Circuito stabilizzatore con un diodo zener e un diodo.

Regolazione della tensione di uscita

Se la tensione dell'alimentatore deve essere regolata da zero, il circuito ottimale sarebbe uno stabilizzatore parametrico con l'aggiunta di un resistore variabile.

Regolazione regolare della tensione.

Un resistore da 1 kΩ collegato tra la base del transistor e il filo comune proteggerà il triodo da guasti in caso di rottura del circuito del motore del potenziometro.Quando si ruota la manopola del resistore variabile, la tensione alla base del transistor cambierà da 0 a Ust del diodo zener con un ritardo di circa 0,6 volt. Va tenuto presente che i parametri del nodo saranno peggiori a causa dell'uso di un potenziometro: la presenza di un contatto mobile (anche di buona qualità) ridurrà inevitabilmente la stabilità della tensione alla base del transistor.

Disposizione degli strumenti

Dopo che tutti i nodi sono stati selezionati o c'è un'idea chiara di cosa saranno, puoi procedere al layout del dispositivo. È anche importante capire come sarà il caso futuro del dispositivo.Puoi scegliere il ready-made, puoi farlo da solo se hai materiali e abilità.

Non ci sono regole speciali per la disposizione dei nodi all'interno del case. Ma è desiderabile disporre i nodi in modo che siano collegati da conduttori in serie, come nel diagramma, e lungo la distanza più breve. I terminali di uscita sono posizionati al meglio sul lato opposto al cavo di alimentazione. È meglio riparare l'interruttore di alimentazione e il fusibile sul retro del dispositivo. Per un uso razionale dell'intercapedine, alcuni nodi possono essere installati verticalmente, ma è meglio fissare il ponte a diodi orizzontalmente. Se montato verticalmente, le correnti di convezione di aria calda dai diodi inferiori fluiranno attorno agli elementi superiori e li riscaldano ulteriormente.

Per chi non capisse, guarda il video: Un semplice alimentatore fai-da-te.

L'assemblaggio di un alimentatore CC a potenza fissa è semplice. Questo è alla portata di un maestro medio, hai solo bisogno di conoscenze elementari in ingegneria elettrica e capacità di installazione minime.

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