迄今為止，脈衝電壓源已經普及。與傳統變壓器電路相比，它們在能效、重量和尺寸方面具有顯著優勢。人們相信，在超過 5 安培的負載電流下，它們具有不可否認的偏好。但它們也有缺點——例如，對供電網絡和負載產生射頻干擾。家庭組裝的主要障礙是電路的複雜性以及製造繞組部件需要特殊技能。因此，對於中級的家庭主來說，最好按照通常的原理用網絡降壓變壓器來製造電源。

電壓源用在哪裡

這種 PSU 在家庭中的適用範圍很廣：

低壓燈電源；
電池充電;
音頻設備的電源。

以及許多其他需要 12 伏恆定電壓的用途。

變壓器電源方案

電源示意圖。

從 220 V 網絡運行的 12 V 電源電路由以下節點組成：

降壓變壓器.它由鐵、初級和次級（可能有幾個）繞組組成。無需深入了解工作原理，應注意輸出電壓取決於初級 (n1) 和次級 (n2) 繞組的匝數比。要獲得 12 伏電壓，次級繞組的匝數必須比初級繞組少 220/12 = 18.3 倍。
整流器.最常以全波電路（二極管橋）的形式執行。將交流電壓轉換為脈動。電流以相同方向兩次通過負載。
全波整流器的操作。
篩選.將脈動電壓轉換為直流。它在施加電壓時充電，在暫停時放電。它由一個大容量的氧化物電容器組成，通常與一個容量約為1μF的陶瓷電容器並聯。要了解對這種附加元件的需求，必須記住氧化物電容器是以箔條捲成卷的形式排列的。此卷具有寄生電感，會顯著降低高頻噪聲過濾的質量。為此，需要打開一個用於短路 RF 脈衝的附加電容器。
帶有氧化物和附加電容器的濾波器的等效電路。
穩定劑.可能會失踪。下面討論簡單但有效的節點方案。

以下部分討論如何選擇和計算 12 伏直流電源的每個元素。

變壓器選型

有兩種方法可以獲得合適的變壓器。自主生產降壓塊，廠內選擇合適的塊。無論如何，請記住：

在變壓器降壓繞組的輸出端，測量電壓時，電壓表會顯示有效電壓（比幅值小1.4倍）；
在無負載的濾波電容器上，恆定電壓將大約等於幅度（他們說電容器上的電壓“上升”了 1.4 倍）；
如果沒有穩壓器，那麼在負載下，電容上的電壓會根據電流而下降；
為了使穩壓器工作，輸入電壓需要超過輸出電壓，它們的比例限制了整個電源的效率。

從最後兩點可知，PSU 正常工作，變壓器的電壓必須超過 12V。

自繞變壓器

自製電力變壓器的完整計算和製造複雜、耗時，需要工具和技能。因此，將考慮簡化路徑 - 選擇適合熨斗的塊並將其更改為 12 V。

如果有現成的變壓器，但是沒有它的接線圖，就需要用測試儀調用它的繞組測試儀。電阻最高的繞組很可能是電源。其餘的繞組必須拆除。

接下來，您需要測量鐵組的厚度 b 和中心板的寬度 a 並將它們相乘。得到磁芯的橫截面積\u200b\u200b為S\u003d a * b（單位：平方厘米）。它決定了變壓器的功率P=.接下來，計算以安培為單位的最大電流，它可以從電壓為 12 伏的繞組中移除：I \u003d P / 12。

確定核心的面積。

接下來，使用公式 n=50/S 計算每伏的匝數。對於 12 伏電壓，需要繞 12 * n 匝，並留出大約 20% 的餘量，以防止銅和穩定器上的損耗。如果不是，那麼負載下的電壓降。最後一步是根據圖表選擇繞組線的橫截面，電流密度為 2-3 mA / sq. mm。

銅線的選擇。

例如有一個變壓器，初級繞組為220V，套鐵厚3.5cm，中間舌寬2.5cm，則S=2.5*3.5=8.75，變壓器的功率 = 3 W（大約）。那麼 12 伏時的最大可能電流為 I=P/U=3/12=0.25 A。對於繞組，您可以選擇直徑為 0.35..0.4 平方毫米的導線。對於 1 伏，有 50 / 8.75 = 5.7 匝，需要纏繞 12 * 5.7 = 33 匝。考慮到庫存 - 大約 40 轉。

成品變壓器的選擇

如果有現成的變壓器，其次級繞組適合電流和電壓，可以嘗試挑選現成的。例如，在 CCI 系列中有適合的產品，其次級繞組電壓接近 12 伏。

變壓器	次級繞組結論的指定	電壓，V	允許電流，A
工商會48	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

這種解決方案的優點是工廠執行的勞動強度和可靠性最低。減 - 變壓器包含其他繞組，總功率也為其負載計算。因此，在重量和尺寸方面，這樣的變壓器會有所損失。

二極管選擇和整流器製造

根據三個參數選擇整流器中的二極管：

最高允許正向電壓；
最高反向電壓；
最大工作電流。

根據前兩個參數，90% 的可用半導體器件都適合在 12 伏電路中工作，選擇主要是根據最大持續電流。二極管外殼的設計和整流器的製造方法也取決於這個參數。

如果負載電流不超過1A，可以使用國外和國產的1安培二極管：

1N4001-1N4007；
HER101-HER108；
KD258（“液滴”）；
KD212 等。

對於較低的電流（最高 0.3 A），設計了 KD105 (KD106) 器件。所有列出的二極管都可以垂直和水平安裝在印刷電路或電路板上，或者簡單地安裝在引腳上。他們不需要散熱器。

來自低功率元件的二極管橋。

如果需要較大的工作電流，則需要使用其他二極管（KD213、KD202、KD203等）。這些器件設計用於在散熱器上運行，沒有它們它們將承受不超過最大銘牌電流的 10%。因此，您需要選擇現成的散熱器或使用銅或鋁自行製作。

二極管橋的另一種設計。

使用現成的橋式二極管組件KTS405、KVRS等也很方便。它們不需要組裝 - 將交流電壓施加到相應的輸出並消除常數就足夠了。

KVRS3510 的組裝。

電容容量

電容器的電容取決於負載及其允許的紋波。要準確計算容量，可以在 Internet 上找到公式和在線計算器。為了練習，您可以專注於數字：

在低負載電流（數十毫安）下，電容應為 100..200 uF；
在電流高達 500 mA 時，需要一個 470..560 uF 電容器；
高達 1 A - 1000..1500 uF。

對於更高的電流，電容會成比例地增加。一般的做法是電容越大越好。您可以在任何程度上增加其容量，僅受大小和成本的限制。在電壓方面，需要採取一個具有嚴重餘量的電容器。因此，對於 12 伏的整流器，最好採用 25 伏的元件而不是 16 伏的元件。

這些考慮對於不穩定的源是正確的。對於帶有容量穩定器的PSU，它可以減少數倍。

輸出電壓穩定

電源輸出端並不總是需要穩定器。所以，如果要配合放音設備使用電源，那麼輸出必須有穩定的電壓。而如果加熱元件作為負載，穩定器顯然是多餘的。為了 LED燈條電源你可以不用最複雜的電源模塊，但另一方面，穩定的電壓保證了電湧時發光亮度的獨立性，延長了 LED 燈的使用壽命。

如果決定安裝穩定器，那麼最簡單的方法是將其組裝在專用的 LM7812 芯片 (KR142EN5A) 上。開關電路簡單，無需調整。

7812 上的穩定器。

可以將 15 到 35 伏的電壓施加到這種穩定器的輸入端。必須在輸入端安裝容量至少為 0.33 微法拉的電容器 C1，在輸出端安裝至少 0.1 微法拉的電容。如果連接線的長度不超過 7 厘米，濾波器塊的電容器通常充當 C1，如果無法保持此長度，則需要安裝單獨的元件。

芯片 7812 具有過熱和短路保護。但她不喜歡輸入端的極性反轉和向輸出端提供外部電壓 - 她在這種情況下的生命時間以秒計算。

重要的！ 對於超過 100 mA 的負載電流，必須在散熱器上安裝集成穩壓器！

增加穩壓器的輸出電流

上述方案允許您以高達 1.5 A 的電流加載穩定器。如果這還不夠，您可以使用額外的晶體管為節點供電。

具有 n-p-n 結構晶體管的電路

外部晶體管 n-p-n。

該電路由開發人員推薦，並包含在芯片的數據表中。輸出電流不得超過晶體管的最大集電極電流，晶體管必須配備散熱器。

P-n-p晶體管電路

如果沒有n-p-n結構的半導體三極管，則可以用p-n-p半導體三極管升壓穩壓器。

外部晶體管 p-n-p。

低功率矽二極管 VD 將 7812 的輸出電壓提高了 0.6 V，並補償了晶體管發射結上的電壓降。

參數穩定器

如果由於某種原因集成穩壓器不可用，您可以在齊納二極管上運行節點。需要選擇穩壓為 12 V 並針對適當負載電流而設計的穩壓二極管。部分12伏國產和進口穩壓二極管的最高電流見表。

齊納型	D814G	D815D	KS620A	1N4742A	BZV55C12	1N5242B
負載電流	5毫安	0.5A	50毫安	25毫安	5毫安	40毫安
穩壓電壓	12伏

簡單參數穩定器的方案。

電阻值由以下公式計算：

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

Uin min——最小輸入不穩定電壓（應至少為1.4 Ust），伏特；
Ust——穩壓二極管的穩壓電壓（參考值），伏特；
In max——最高負載電流；
Ist min - 最小穩定電流（參考值）。

如果沒有所需電壓的齊納二極管，它可以由兩個串聯組成。在這種情況下，總電壓應為 12 V（例如，5.6 伏的 D815A 加上 6.8 伏的 D815B 將得到 12.4 V）。

重要的！ 不可能並聯齊納二極管（即使是相同類型的）“以增加穩定電流”！

齊納二極管不並聯。

您可以以相同的方式為參數穩定器加電 - 通過打開外部晶體管。

強大的穩定器方案。

對於強大的晶體管，必須提供散熱器。在這種情況下，電源電壓將比齊納二極管的 Ust 小 0.6 V。如有必要，可以通過打開一個矽二極管（或一串二極管）來向上調整輸出電壓。鏈中的每個元素都會使 Vout 增加約 0.6 V。

穩壓電路由一個齊納二極管和一個二極管組成。

輸出電壓調節

如果電源電壓必須從零開始調節，那麼最佳電路將是一個參數穩定器，並增加了一個可變電阻器。

平滑電壓調節。

如果電位器引擎電路斷開，連接在晶體管基極和公共線之間的 1 kΩ 電阻器將保護三極管免受故障。當旋轉可變電阻的旋鈕時，三極管的基極電壓會從0到穩壓二極管的Ust變化，滯後約0.6伏。應該考慮到，由於使用電位器，節點的參數會變差——移動觸點（即使質量很好）的存在將不可避免地降低晶體管基極的電壓穩定性。

另請閱讀

如何用節能燈做電源

使用 78XX 系列集成穩壓器實現 0 至 12 伏穩壓要困難得多。如果 5 到 12 V 的調節範圍就足夠了，可以使用 7805 芯片，根據電位器電路開啟。齊納二極管的電壓應在 7 伏左右（KS168 帶或不帶二極管，KS175 等）。在電位器滑塊的較低位置，GND 引腳連接到公共線，輸出為 5 伏。當發動機切換到上輸出時，其上的電壓將上升到齊納二極管的Ust，並與微電路的穩定電壓相加。

從 5 到 12 伏的平穩調節。

你可以使用LM317芯片。它還具有三個終端，專門用於創建受監管的來源。但是這個穩定器的電壓閾值較低，從 1.25 伏開始。網上有很多關於 LM317 的電路可以從零開始調整，但這些電路中有 90% 以上都不起作用。

標準LM317接線圖。

另請閱讀：自製電源電壓和電流調節0至30V

儀器佈局

在所有節點都選好之後，或者對它們將是什麼有了一個清晰的概念後，就可以進行設備的佈局了。了解設備未來的情況也很重要。可以選擇現成的，有材料有技能的可以自己動手。

案例內部節點的佈局沒有特殊規則。但是最好安排節點，使它們通過串聯導體連接，如圖所示，並且沿著最短的距離。輸出端子最好放置在電源線的對面。最好將電源開關和保險絲固定在設備背面。為了合理利用機箱間空間，部分節點可以垂直安裝，但二極管電橋最好水平固定。當垂直安裝時，來自下部二極管的熱空氣對流將在上部元件周圍流動並額外加熱它們。