Підручник з нерегульованого живлення - SparkFun Electronics
Рівень майстерності: Новачок
від | 08 серпня 2008 р. | 28 коментарів
Вступ
Гей! Чому моя 9В стіночка дає 14В?!
Ми написали цей посібник, щоб продемонструвати вам нутрощі настінної бородавки та пояснити, чому іноді можна виміряти вищу напругу, ніж зазначена на етикетці вашої бородавки.
На нерегульованому блоці живлення, настінній бородавці, адаптері змінного струму, цегляному блоці живлення або тому, що ви хочете назвати, ви зазвичай бачите дві специфікації:
ВХІД: AC 120 В 60 Гц 6 Вт
ВИХІД: 6 В постійного струму 300 мА
Вхідні характеристики специфічні, якщо ви перебуваєте в США, використовуючи живлення від звичайної розетки. Що стосується результату?
Якщо ви вимірюєте вихідний сигнал розімкнутої ланцюга мультиметром на пристрої, який характеризує вихідні дані, як показано вище, що, на вашу думку, ви повинні отримати?
Тупа відповідь: близько 6 В і принаймні 300 мА. Правильно. НЕПРАВИЛЬНО!
Насправді, часто ви отримуєте набагато вищу напругу. Більш висока напруга може спричинити хаос у вашій системі, якщо ви цього не плануєте. Така поведінка нерегульованого живлення є нормальною, і в цьому посібнику ви дізнаєтесь, чому вихідні специфікації не знаходяться поблизу фактичного виходу з розімкнутою ланцюгом. Крім того, я покажу, наскільки насправді нерегульоване постачання. На виході говориться про постійний струм, але за певних обставин вихід може бути далеким від чистого постійного струму.
Кишки нерегульованого джерела живлення
Давайте спочатку розглянемо внутрішні елементи нерегульованого джерела живлення. Зараз я не збираюся детально розглядати функціональність кожного компонента, в Інтернеті є купа ресурсів, які розглядають, як ці речі працюють. Ось схема та короткий опис компонентів, які ви можете знайти:
Це схема для джерела живлення, яке я розібрав. Ліворуч - це місце, де ви підключаєте пристрій до стіни, а праворуч - де ви підключаєте пристрій до вхідного живлення системи.
Сигнал змінного струму в настінній розетці спочатку побачить ІС з тепловим відключенням, що використовується для захисту джерела живлення, якщо прикріплене велике навантаження, яке забирає занадто багато струму. Це приємний додатковий рівень захисту, який зустрічається не у всіх настінних бородавок, а лише у приємних.
Далі у вас є однофазний роздільний коклюш типу «оболонка», понижуючий трансформатор. Зверніть увагу, котушка дроту в первинній котушці тонша і містить більше витків, ніж вторинна котушка (понижуючий трансформатор).
Повнохвильовий випрямляч із центральним виступом із використанням двох діодів. У блоці також є отвори для кріплення в друкованій платі для, здається, мостового випрямляча для більш високих вихідних напруг з використанням того самого трансформатора. Крім того, є простий конденсатор фільтра для згладжування випрямленого сигналу.
Чому ви отримуєте 10 Вольт на 6В постійного струму?
Коротше кажучи, коли ви вимірюєте напругу розімкнутого ланцюга цього прикладу настінної бородавки 6В, ви отримуєте близько 10В. У цій ситуації через вторинну котушку джерела живлення протікає дуже мало струму і, отже, не надто велике падіння напруги. Коли на виході джерела живлення приєднано навантаження або вашу ланцюг, відбувається падіння напруги. Трансформатор матиме падіння напруги від розімкнутого ланцюга 10 В, згідно із законом Ома.
При більш детальному підході джерело живлення в ідеалі матиме еквівалентну схему Тевеніна (джерело напруги та деякий загальний опір), який приєднаний до навантажувального резистора, що спричиняє падіння напруги. Ось в ідеалі, як виглядає схема з прикріпленим навантаженням:
З цього ви отримуєте цикл KVL з:
V0 є постійним, оскільки існує специфічна напруга, індукована трансформатором. Однак струм навантаження не є постійним.
Вимірювання в розімкнутому контурі (без навантаження) має дуже мало струму, а джерело живлення має по собі невеликий опір (близько 4 Ом), тому струм навантаження, ILoad, помножений на опір Тевеніна, R0, близький до нуля, а навантаження напруга майже еквівалентна напрузі Тевеніна, V0. Ви отримуєте приблизно 10 В з вищенаведеного рівняння.