Блок живлення 12в своїми руками. Саморобний блок живлення: схема

Виготовити блок живлення 12В своїми руками нескладно, але для цього вам буде потрібно вивчити трохи теорії. Зокрема, з яких вузлів складається блок, за що відповідає кожен елемент вироби, основні параметри кожного. Також важливо знати, які трансформатори необхідно використовувати. Якщо немає відповідного, то можна перемотати вторинну обмотку самостійно для отримання потрібного напруги на виході. Незайвим буде дізнатися про методи травлення друкованих плат, а також про виготовлення корпусу блока живлення.

Компоненти блоку живлення

Основний елемент будь-якого блоку живлення - це понижуючий трансформатор. При його допомозі відбувається зниження напруги в мережі (220 Вольт) до 12 В. У конструкціях, розглянутих нижче, можна використовувати як саморобні трансформатори з перемотаною вторинною обмоткою, так і готові вироби, без модернізації. Потрібно тільки враховувати всі особливості і проводити правильний розрахунок перетину дроту та кількості витків.

Другий елемент за важливістю - це випрямляч. Виготовляється він з одного, двох або чотирьох напівпровідникових діодів. Все залежить від типу схеми, за якою збирається саморобний блок живлення. Наприклад, для реалізації подвоєння напруги потрібно використовувати два напівпровідника. Для випрямлення без збільшення достатньо одного, але краще застосувати мостову схему (всі пульсації струму згладжуються). Після випрямляча обов`язково наявність електролітичного конденсатора. Бажана установка стабілітрона з відповідними параметрами, він дозволяє на виході зробити стабільну напругу.

Що таке трансформатор

Трансформатори, використовувані для випрямлячів, мають наступні компоненти:

1. Сердечник (магнітопровід, виготовлений з металу або феромагнетика).
2. Мережеву обмот (первинна). Живиться від 220 Вольт.
3. Вторинну обмотку (знижувальну). Служить для підключення випрямляча.

Тепер про всі елементи більш докладно. Сердечник може мати будь-яку форму, але найбільш поширені Ш-образні і U-подібні. Рідше зустрічаються тороїдальні, але у них специфіка інша, частіше застосовуються в инверторах (перетворювачах напруги, наприклад, з 12 в 220 Вольт), ніж у звичайних випрямних пристроях. Блок живлення 12В 2А доцільніше робити з використанням трансформатора, що має Ш-подібний або U-подібний сердечник.

Обмотки можуть розташовуватися як один на одному (спочатку первинна, а після вторинна), на одному каркасі, так і на двох котушках. Як приклад можна привести трансформатор з U-подібним сердечником, на якому є дві котушки. На кожній з них проведена намотування половини первинної та вторинної обмоток. При підключенні трансформатора потрібно з`єднувати висновки послідовно.

Як зробити розрахунок трансформатора

Припустимо, ви вирішили намотати вторинну обмотку трансформатора самостійно. Для цього вам треба буде дізнатися величину головного параметра - напруги, яке можна буде зняти з одного витка. Це найпростіший спосіб, яким можна скористатися при виготовленні трансформатора. Набагато складніше обчислити всі параметри, якщо потрібно намотування не тільки вторинної, але і первинної обмотки. Необхідно для цього знати перетин муздрамтеатру, його проникність і властивості. Якщо розраховувати блок живлення 12В 5А самому, то цей варіант виходить більш точним, ніж підлаштовуватися під готові параметри.

Первинну обмотку намотувати складніше, ніж вторинну, так як в ній може бути кілька тисяч витків тонкого дроту. Можна спростити завдання і саморобний блок живлення виготовити за допомогою спеціального верстата.

Щоб розрахувати вторинну обмотку, потрібно намотати 10 витків тим дротом, який плануєте використовувати. Зберіть трансформатор і, дотримуючись техніки безпеки, підключіть його первинну обмотку до мережі. Проведіть завмер напруги на висновках вторинної обмотки, отримане значення розділіть на 10. Тепер число 12 розділіть на отримане значення. І отримуєте кількість витків, необхідне для вироблення 12 Вольт. Можна додати трохи, щоб компенсувати падіння напруги (досить збільшити на 10%).

Діоди для блоку живлення

Вибір напівпровідникових діодів, використовуваних у випрямлячі блоку живлення, безпосередньо залежить від того, які значення параметрів трансформатора необхідно отримати. Чим більше сила струму на вторинній обмотці, тим потужніше діоди необхідно використовувати. Перевагу варто віддавати тим деталям, які виготовлені на основі кремнію. Але не варто брати високочастотні, так як вони не призначені для використання в випрямних пристроях. Їх основне призначення - детектування високочастотного сигналу в радіоприймальних і передавальних пристроях.

Ідеальне рішення для малопотужних блоків живлення - це застосування діодних зборок, блок живлення 12В 5А з їх допомогою можна розмістити в набагато меншому корпусі. Діодні збірки - це набір з чотирьох напівпровідникових діодів. Використовуються вони виключно для випрямлення змінного струму. Працювати з ними набагато зручніше, не потрібно робити багато з`єднань, достатньо на два висновки подати напругу від вторинної обмотки трансформатора, а з решти зняти постійне.

Стабілізація напруги

Після виготовлення трансформатора обов`язково проведіть завмер напруги на висновках його вторинної обмотки. Якщо воно перевищує значення 12 Вольт, то необхідно провести стабілізацію. Навіть найпростіший блок живлення 12В погано працюватиме без цього. Слід врахувати, що в живильній мережі величина напруги непостійна. Підключіть вольтметр до розетки і проведіть виміри в різний час. Так, наприклад, вдень воно може підскочити до 240 Вольт, а ввечері опуститися навіть до 180. Все залежить від навантаження на лінію електропередач.

Якщо у вас в первинній обмотці трансформатора змінюється напруга, то воно буде нестабільно і у вторинній. Щоб компенсувати це, потрібно застосувати пристрої, звані стабілізаторами напруги. У нашому випадку можна використовувати стабілітрони з підходящої величиною параметрів (струму і напруги). Стабілітронів безліч, підберіть необхідні елементи до того, як робити 12В блок живлення.

Існують і більш «просунуті» елементи (типу КР142ЕН12), які представляють собою комплект з декількох стабілітронів і пасивних елементів. Їх характеристики набагато краще. Також зустрічаються і зарубіжні аналоги подібних пристроїв. Необхідно познайомитися з цими елементами до того, як зробити 12В блок живлення ви вирішите самостійно.

Особливості імпульсних блоків живлення

Блоки живлення такого типу знайшли широке застосування в персональних комп`ютерах. У них на виході є два значення напруги: 12 Вольт - для живлення приводів дисководів, 5 Вольт - для функціонування мікропроцесорів та інших пристроїв. Відміну від простих блоків живлення полягає в тому, що на виході сигнал не є постійним, а імпульсний - за формою схожий на прямокутники. У перший період часу сигнал з`являється, у другій він дорівнює нулю.

Також є відмінності і в схемі пристрою. Для нормального функціонування саморобний імпульсний блок живлення потребує випрямленні мережевої напруги без попереднього зниження його значення (на вході відсутній трансформатор). Використовувати імпульсні блоки живлення можна як самостійні пристрої, так і їх модернізовані аналоги - акумуляторні батареї. У підсумку можна отримати найпростіший бесперебойник, причому його потужність буде залежати від параметрів блоку живлення і типу використовуваних батарей.

Як отримати безперебійне живлення?

Блок живлення досить підключити паралельно акумуляторної батареї, щоб при виключенні електрики всі пристрої продовжили працювати в нормальному режимі. При підключеної мережі блок живлення виробляє зарядку батареї, принцип схожий з роботою електропостачання автомобіля. А коли безперебійний блок живлення 12В відключаєте від мережі, відбувається подача напруги на всю апаратуру від акумулятора.

Але бувають випадки, коли необхідно на виході отримати мережеве напруга 220 Вольт, наприклад, для живлення персональних комп`ютерів. У цьому випадку буде потрібно впровадження в схему інвертора - пристрою, який перетворює постійну напругу 12 Вольт в змінну 220. Схема виявляється складніше, ніж у простого блоку живлення, але зібрати його можна.

Фільтрація і відсікання змінної складової

Важливе місце в випрямної техніці займають фільтри. Погляньте на блок живлення 12В, схема якого найбільш поширена. Вона складається з діодного моста, конденсатора, опору. Фільтри відсікають всі зайві гармоніки, залишаючи на виході блоку живлення постійна напруга. Наприклад, найпростіший фільтр - це електролітичний конденсатор з великою ємністю. Якщо поглянути на його роботу при постійному і змінному напружених, то стає ясний його принцип функціонування.

У першому випадку він має певний опір і в схемі заміщення він може бути замінений на постійний резистор. Актуально це для проведення розрахунків по теоремам Кирхгофа.

У другому випадку (при протіканні змінного струму) конденсатор стає провідником. Іншими словами, його можна замінити перемичкою, у якої немає опору. Вона з`єднає обидва виходи. При більш детальному вивченні можна побачити, що змінна складова піде, адже виходи замикаються під час протіканні струму. Залишиться тільки постійна напруга. Крім того, для швидкого розряду конденсаторів збираний блок живлення 12В своїми руками необхідно на виході укомплектувати резистором з великим опором (3-5 МОм).

Виготовлення корпусу

Для виготовлення корпусу блока живлення ідеально підійдуть алюмінієві куточки і пластини. Спочатку необхідно зробити своєрідний скелет конструкції, який згодом можна обшити листами з алюмінію підходящої форми. Для зменшення ваги блоку живлення можна в якості обшивки використовувати більш тонкий метал. Виготовити блок живлення 12В своїми руками з таких підручних матеріалів нескладно.

Ідеально підійде корпус від мікрохвильової печі. По-перше, метал досить тонкий і легкий. По-друге, якщо зробити все акуратно, то лакофарбове покриття не пошкодиться, тому зовнішній вигляд залишиться привабливим. По-третє, розмір обшивки мікрохвильовій печі досить великий, що дозволяє зробити практично будь корпус.

Виготовлення друкованої плати

Підготуйте фольгований текстоліт, для цього обробіть металевий шар розчином соляної кислоти. Якщо такого немає, то можна використовувати електроліт, що заливається в акумуляторні батареї автомобілів. Ця процедура дозволить знежирити поверхню. Працюйте в гумових рукавичках, щоб виключити потрапляння розчинів на шкіру, адже можна отримати сильний опік. Після цього промийте водою з додаванням соди (можна мила, щоб нейтралізувати кислоту). І можна наносити малюнок друкованої плати.

Зробити малюнок можна як за допомогою спеціальної програми для комп`ютерів, так і вручну. Якщо ви виготовляєте звичайний блок живлення 12В 2А, а не імпульсний, то кількість елементів мінімально. Тоді при нанесенні малюнка можна обійтися без програм для моделювання, досить нанести його на поверхню фольги перманентним маркером. Бажано зробити два-три шари, давши попереднього висохнути. Непогані результати може дати застосування лаку (наприклад, для нігтів). Правда, малюнок може вийти нерівним через кисті.

Як протравити плату

Підготовлену і просушену плату помістіть в розчин хлорного заліза. Насиченість його повинна бути такою, щоб мідь якнайшвидше роз`їдалась. Якщо процес йде повільно, то рекомендується збільшити концентрацію хлорного заліза у воді. Якщо і це не допомагає, то спробуйте нагріти розчин. Для цього наберіть в ємність воду, встановіть в неї банку з розчином (не забувайте про те, що його бажано зберігати в пластиковій або скляній тарі) і нагрівайте на повільному вогні. Тепла вода буде нагрівати розчин хлорного заліза.

Якщо у вас багато часу або немає хлорного заліза, то скористайтеся сумішшю з солі і мідного купоросу. Плата підготовляється аналогічним чином, після чого поміщається в розчин. Недолік способу - плата блоку живлення труїться дуже повільно, будуть потрібні майже добу для повного зникнення всієї міді з поверхні текстоліту. Але через брак кращого, можна використовувати і такий варіант.

Монтаж компонентів

Після процедури травлення вам буде потрібно обполоснути плату, очистити від захисного шару доріжки, знежирити їх. Намітьте розташування всіх елементів, просвердлите отвори для них. Більше 1,2-мм свердло не варто застосовувати. Встановіть всі елементи і припаяйте їх до доріжок. Після цього необхідно всі доріжки покрити шаром олова, т. Е. Зробити їх лудіння. Виготовлений блок живлення 12В своїми руками з лудінням монтажних доріжок прослужить вам набагато довше.