Zasilanie uk?ad elektronicznych i mikroprocesorowych. Wpisany przez Nelik piątek, 03 września :26

Transkrypt

1 <p><img style="margin-right: 5px; margin-bottom: 5px; float: left;" alt="zasilanie_ukladow_elektronicznych" src="images/stories/artykuly/zasilanie_uladow_elektronicznych/zasilanie_ukladow_elektroniczn ych.jpg" height="85" width="100" />Wszystkie uk?ady elektroniczne potrzebuj? zasilania. Spos zasilania urz?dze? elektronicznych mo?na podzieli? na trzy grupy pod wzgl?dem mobilno?ci urz?dzenia. Urz?dzenia stacjonarne zasiane z sieci energetycznej, urz?dzenia mobilne zasilane z baterii lub akumulator, oraz urz?dzenia z podtrzymaniem napi?cia w wypadku zaniku zasilania sieciowego z akumulator lub baterii.</p> <strong><span style="font-size: large;">zasilanie sieciowe</span></strong> <p><strong><span style="font-size: large;"><span style="font-size: small;">zasilacze niestabilizowane</span><br /></span></strong></p> <p style="text-align: justify;">urz?dzenia stacjonarne naj?atwiej zasili? z sieci energetycznej. Napi?cie sieciowe ma warto?? skuteczn? 230V (+5%, -10% wed?ug standard prawa energetycznego) oraz przebieg sinusoidalny. Dla obni?enia napi?cie zasilania z 230V do akceptowalnych dziesi?tek wolt niezb?dny jest transformator obni?aj?cy napi?cie. Na rysunku poni?ej przedstawiono przebiegi napi?? po stronie pierwotnej i wt nej transformatora obni?aj?cego napi?cie.</p> <p style="text-align: center;"><img src="images/stories/artykuly/zasilanie_uladow_elektronicznych/1.png" width="450" /><em><br />Rys. 1. Transformator obni?aj?cy napi?cie oraz przebiegi napi?? po stronie pierwotnej U1 i wt nej U2.</em></p> <p style="text-align: justify;">jak wynika z powy?szych przebieg napi?cie po stronie wt nej U2 transformatora obni?aj?cego napi?cie jest ni?sze od napi?cie po stronie pierwotnej U1. Zachowany zosta? natomiast przebieg sinusoidalny oraz jego okres, natomiast zmieni?a si? amplituda. Zmiana amplitudy zale?na jest od rodzaju zastosowanego transformatora. U?ycie transformatora daje dodatkowe korzy?ci wynikaj?ce z galwanicznej separacji uk?adu elektronicznego od napi?cie sieciowego.</p> <p style="text-align: justify;">uk?ady elektroniczne wymagaj? zasilania pr?dem sta?ym z tego te? wzgl?du niezb?dne staje si? zastosowanie prostownika z?o?onego z diod prostowniczych lub zespolonych mostk Graetza zawieraj?cych 4 diody prostownicze w jednej obudowie. Do bardzo prostych uk?ad o niewielkiej mocy wystarcza zastosowanie jednej diody prostowniczej co pokazano na rysunku poni?ej. Jest to prostownik jednopo? kowy (p okresowy). Niestety takie prostowniki wprowadzaj? niesymetri? obci??enia co niekorzystnie wp?ywa na sie? energetyczn? przy du?ych pr?dach pobieranych przed odbiornik. Kolejn? wada s? stosunkowo du?e t?tnienia napi?cia wyj?ciowego o czym b?dzie mo?na przeczyta? poni?ej.</p> <p style="text-align: center;"><img src="images/stories/artykuly/zasilanie_uladow_elektronicznych/2.png" width="450" /></p> <p style="text-align: center;"><em>rys. 2. Prostownik jednopo? kowy oraz przebiegi napi?? przez U1 i za prostownikiem U2<br /></em></p> <p style="text-align: justify;">w prostowniku jednopo? kowym dioda prostownica przewodzi jedynie wtedy gdy warto?? napi?cia jest wi?ksza od 0, natomiast nie przewodzi gdy warto?? napi?cie jest ujemna. Reasumuj?c "przepuszczana" jest tylko jedna po? ka okresu sinusoidy.</p> <p style="text-align: justify;">znacznie lepszym rozwi?zaniem jest prostownik dwupo? kowy przedstawiony na rys. 3. W tym przypadku zastosowano 4 diody prostownicze w uk?adzie mostka Greatza. Taki prostownik ma znacznie lepsze w?a?ciwo?ci od prostownika jednopo? kowego, poniewa? jak wynika z przebieg napi?? na rys. 3, "przepuszczane" s? dwa p okresy z tym,?e cz??? okresu o warto?ciach ujemnych zmienia znak i staje si? warto?ciami dodatnimi.</p> <p style="text-align: center;"><img src="images/stories/artykuly/zasilanie_uladow_elektronicznych/3.png" width="450" /></p> <p 1 / 7

2 style="text-align: center;"><em>rys. 3. Prostownik dwupo? kowy oraz przebiegi napi?? przed prostownikiem - U1 i za prostownikiem - U2</em>.</p> <p style="text-align: justify;">na rysunku powy?ej przedstawiono dwa identyczne uk?ady, jedyna r nica to spos rozmieszczenia diod prostowniczych na schemacie. Prostownik dwupo? kowy mo?na zbudowa? u?ywaj?c 4 diod prostowniczych rys. 4 lub stosuj?c scalony mostek prostowniczy rys. 5.</p> <p style="text-align: center;"><br /><img src="images/stories/artykuly/zasilanie_uladow_elektronicznych/7.jpg" width="450" /><em><br />Rys. 4. R ne rodzaje diod w r nych obudowach</em>.</p> <p style="text-align: center;"><img src="images/stories/artykuly/zasilanie_uladow_elektronicznych/8.jpg" width="450" /><em><br />Rys. 5. R ne rodzaje mostk prostowniczych w r nych obudowach</em>.</p> <p style="text-align: center;"> </p> <p style="text-align: justify;">jak wida? warto?ci napi?cie U2 znajduj? si? tylko na cz??ci dodatniej wykresu. Napi?cie otrzymane za prostownikiem nadal nie nadaje si? do zasilania uk?ad elektronicznych ze wzgl?du na jego charakter. Konieczne jest zastosowanie kondensatora wyg?adzaj?cego napi?cie. Gdy diody przewodz? napi?cie wzrasta, a kondensator jest?adowany, natomiast gdy napi?cie zaczyna spada? kondensator oddaje zmagazynowan? energi? dzi?ki czemu charakterystyka napi?cia jest znacznie?agodniejsza i nie wyst?puj? tak znaczne t?tnienia jak na rys. 3.Szybko?? roz?adowania kondensatora mo?na obliczy? na podstawie poni?szego wzoru, gdzie? (czyt. tau) oznacza sta?? czasowo obwodu R (rezystancja obci??enia) i C (pojemno?? kondensatora). Sta?? czasow?? nale?y tak dobra? by?>>1/f, gdzie f to cz?stotliwo?? t?tnie?. Schemat oraz przebiegi napi?? przed i za kondensatorem przedstawiono na rys. 6. Nale?u zauwa?y?,?e napi?cie U1 mierzone by?o bez kondensatora C, a napi?cie U2 z kondensatorem. Zestawiono to na jednym rysunku dla?atwiejszego zrozumienia. Oczywsiste jest,?e napi?cie przed i za kondensatorem jest takie samo.</p> <blockquote> <p>?=r * C<br />?>>1/f</p> </blockquote> <p style="text-align: center;"><img src="images/stories/artykuly/zasilanie_uladow_elektronicznych/5.png" height="297" width="450" /></p> <p style="text-align: center;"><em>rys. 6. Prostownik dwupo? kowy z kondensatorem filtruj?cym oraz przebiegi napi?? przed kondensatorem - U1 i za kondensatorem - U2</em>.</p> <p style="text-align: justify;">warto r nie? wspomnie? o napomnianych wcze?niej t?tnieniach. W prostowniku jednopo? kowym gdzie zastosowano tylko jedn? diod? prostownicz?, tak?e stosuje si? kondensatory do "wyg?adzania" przebiegu napi?cia wyj?ciowego. Jak mo?na zauwa?y? na rys. 7 warto?? mi?dzyszczytowa t?tnie? jest znacznie wi?ksza w przypadku prostownika jednopo? kowego w por naniu do prostownika dwupo? kowego rys. 6. Warto?? mi?dzyszczytow? t?tnie? mo?na obliczy? na podstawie poni?szego wzoru:</p> <blockquote> <p style="text-align: left;"><span style="font-family: courier new,courier;">? = R * C<br />? >> 1/f</span></p> </blockquote> <p style="text-align: justify;">r nica wynika z faktu,?e kondensator?adowany jest jedynie przez 1/4 okresy a przez pozosta?e 3/4 roz?adowuje si?. W przypadku prostownika dwupo? kowego ta proporcja jest inna. Kondensator?adowany jest przez 1/2 okresu i w takim samym czasie roz?adowywany co zmniejsza r nice napi?cia wyj?ciowego (t?tnienia). Por nanie zosta?o wykonane dla kondensator tej samej pojemno?ci. Nale?u zauwa?y?,?e napi?cie U1 mierzone by?o bez kondensatora C, a napi?cie U2 z kondensatorem. Zestawiono to na jednym rysunku dla?atwiejszego zrozumienia. Oczywsiste jest,?e napi?cie przed i za kondensatorem jest takie samo.</p> <p style="text-align: center;"><img src="images/stories/artykuly/zasilanie_uladow_elektronicznych/4.png" width="450" /></p> <p style="text-align: center;"><em>rys. 7. Prostownik jednopo? kowy z kondensatorem 2 / 7

3 filtruj?cym oraz przebiegi napi?? przed kondensatorem - U1 i za kondensatorem - U2</em>.</p> <p style="text-align: justify;">na rys.6-7 przebiegi napi?? s? zale?ne od pojemno?ci kondensatora C i pr?du pobieranego przez odbiornik, im wi?ksza pojemno?? kondensatora tym mniejsze t?tnienia i jednocze?nie im wi?kszy pob pr?du przez odbiornik zasilany tym wi?ksze t?tnienia. Wynika z tego,?e im wi?kszy pob pr?du przez odbiornik tym pojemno?? kondensatora musi by? wi?ksza by nie dopu?ci? do zbyt du?ych t?tnie?. Warto?? mi?dzyszczytow? t?tnie??u mo?na obliczy? z poni?szych wzor, gdzie f to cz?stotliwo?? t?tnie?, I to pr?d pobierany przez odbiornik, a C to pojemno?? kondensatora.</p> <blockquote> <p><span style="font-family: courier new,courier;">?u = I / (f *C) - dla prostownika jednopo? kowego<br />?U = I / (2 * f *C) - dla prostownika dwupo? kowego</span></p> </blockquote> <p style="text-align: justify;">bezpo?rednio za kondensatorem elektrolitycznym zaprezentowanym na schematach rys.6-7 stosuje si? dodatkowy kondensator ceramiczny, kt y spe?nia inna funkcj? ni? kondensatory elektrolityczny du?ej pojemno?ci. Filtruje on zak? enia "szpilki" napi?cia jakie mog? pojawi? si? w sieci energetycznej na skutek przepi??. Kondensator C2 nie jest wymagany w prostych uk?adach elektronicznych, natomiast jest on niezb?dny gdy zasilane maj? by? uk?ady podatne na zak? enia takie jak na przyk?ad mikrokontrolery. Na rys. 8 zaprezentowano schemat prostownika wraz z dwoma kondensatorami oraz przyk?adowy przebieg napi?cia zak? onego oraz napi?cie po dodaniu kondensatora C2 i ich odfiltrowaniu. Warto?? kondensator ceramicznego C2 z regu?y wynosi 100nF. Nale?u zauwa?y?,?e napi?cie U1 mierzone by?o bez kondensatora C2, a napi?cie U2 z kondensatorem. Zestawiono to na jednym rysunku dla?atwiejszego zrozumienia. Oczywsiste jest,?e napi?cie przed i za kondensatorem jest takie samo.</p> <p style="text-align: center;"><img src="images/stories/artykuly/zasilanie_uladow_elektronicznych/6.png" style="border: 0px none;" width="450" /></p> <p style="text-align: center;"><em>rys. 8. Zasilacz z kondensatorami filtruj?cym oraz przebiegi napi?? przed kondensatorem C2 - U1 i za kondensatorem C2 - U2</em>.</p> <p style="text-align: justify;">uk?ad przedstawiony na rys. 8 mo?na ju? nazwa? zasilaczem, poniewa? napi?cie wyj?ciowe ma warto?? znacznie obni?ona od warto?ci napi?cia sieciowego i co najwa?niejsze jest to napi?cie sta?e. Na rys. 8 za?o?ono,?e dobrany zosta? na tyle pojemny kondensator C1,?e t?tnienia s? pomijalnie ma?e.</p> <p style="text-align: justify;">dla uzyskania napi?cia sta?ego o warto?ci 12V nale?y zastosowa? transformator o napi?ciu po stronie wt nej obliczonej z poni?szego wzoru. We wzorze uwzgl?dniono spadek napi?cia na diodach prostowniczych, kt y wynosi od 0,6V do 1V. W obliczeniach przyj?to spadek U_diody =w 0,7V. W danej chwili w prostowniku dwupo? kowym przewodz? dwie diody dlatego warto?? U_diody jest podwojona.</p> <blockquote> <p><span style="font-family: courier new,courier;">u_wt ne = (U_wyj?ciowe</span><span style="font-family: courier new,courier;"> + 2 * U_diody</span><span style="font-family: courier new,courier;">) /?2 <br />U_wt ne = ( * 0,7) / </span><span style="font-family: courier new,courier;">?2</span><span style="font-family: courier new,courier;"><br />U_wt ne = 9,5 V</span></p> </blockquote> <p style="text-align: justify;">mog?o by si? wydawa?,?e wystarczy kupi? transformator o napi?ciu wt nym o warto?ci 9,5V. Niestety nie zawsze mo?na dobra? transformator o warto?ci napi?cia wt nego r nego warto?ci obliczonej. Nale?y wtedy zastosowa? transformator o napi?ciu wt nym najbli?szym obliczonej warto?ci, w tym przypadku 10V. Ponownie nale?y przeliczy? warto?? napi?cia wyj?ciowego przekszta?caj?c powy?szy wz :</p> <blockquote> <p>u_wyj?ciowe = U_wt ne * <span style="font-family: courier new,courier;">?2</span> - 2 * U_diody <br />U_wyj?ciowe = 10 * <span 3 / 7

4 style="font-family: courier new,courier;">?2</span> - 2 * 0,7<br />U_wyj?ciowe = 12,7 V<br /></p> </blockquote> <p style="text-align: justify;">jak wida? uzyskane w ten spos napi?cie nie jest dok?adnie co do warto?ci napi?ciem oczekiwanym czyli 12V. Niestety jest to wada zasilaczy niestabilizowanych, s? one r nie? podatne na wahania napi?cia sieci energetycznej bo napi?cie wyj?ciowe zasilacza zale?y od napi?cia sieci energetycznej. Napi?cie wyj?ciowe nie jest idealnie "g?adkie" i wyst?puj? t?tnienia zale?ne od obci??enia jakie pod??czymy do zasilacza. Rozwi?zaniem tych wszystkich problem s? zasilacze stabilizowane.</p> <p> </p> <p><strong><span style="font-size: large;"><span style="font-size: small;">zasilacze stabilizowane</span></span></strong></p> <p style="text-align: justify;">w?a?ciwie wszystkie uk?ady elektroniczne zasilane s? pr?dem sta?ym. Uk?ady cyfrowe czy mikrokontrolery wymagaj? bardzo stabilnego zasilania co wymusza stosowanie zasilaczy stabilizowanych. Napi?cia zasilaj?ce uk?ady elektroniczne s? bardzo r ne. W uk?adach amatorskich dominuje +5V, +12V oraz coraz cz??ciej +3V, +3,3V. Rzadziej spotykane napi?cie zasilania to +1V, +1,2V czy +1,5V. Skupimy si? na zasilaczu stabilizowanym +5V, kt y jest najcz??ciej stosowany w amatorskich uk?adach mikroprocesorowych. Nale?y wspomnie?,?e wi?kszo?? mikroprocesor mo?e by? zasilane napi?cie z podanego w nocie katalogowej przedzia?u. Tak na przyk?ad dla mikroprocesora ATmega8 napi?cie zasilania mo?e zawiera? si? w przedziale od +4,5V do +5,5V, a dla ATmega8L od +2,7V do +5,5V.</p> <p style="text-align: justify;">zasilacz stabilizowany to zasilacz niestabilizowany rys. 7-8 z dodatkowym uk?adem stabilizacji napi?cia. Najcz??ciej stosowanymi stabilizatorami napi?cia s? scalone stabilizatory liniowe. Na ich popularno?? wp?ywa niska cena oraz minimalna ilo?? dodatkowych element. Na rysunku poni?ej zaprezentowano r ne stabilizatory liniowe w r nych obudowach.</p> <p style="text-align: center;"><img src="images/stories/artykuly/zasilanie_uladow_elektronicznych/9.jpg" width="450" /><em><br />Rys.9. R ne rodzaje stabilizator liniowych w r nych obudowach.</em></p> <p style="text-align: justify;">proste stabilizatory liniowe wyposa?one s? z regu?y w 3 wyprowadzenia, IN, GND i OUT. Poszczeg ne wyprowadzenia mo?na sprawdzi? w nocie katalogowej konkretnego uk?adu. Wyprowadzenie IN jak sama nazwa wskazuje pod??czane jest do?r?a napi?cia kt e ma by? stabilizowane. GND to masa wsp na uk?adu, a OUT to wyj?cie na kt ym otrzymujemy napi?cie stabilizowane o konkretnej warto?ci. Stabilizatory dost?pne s? w r nych wersjach napi?cia wyj?ciowego. Na rys. 10 zaznaczono uk?ad z serii 78xx gdzie "xx"oznacza warto?? napi?cia wyj?ciowego. Na przyk?ad w stabilizatorze scalonym 7812 po prawid?owym pod??czeniu i zasilaniu odpowiednim napi?ciem na wyj?ciu OUT otrzymamy +12V.</p> <p> </p> <p style="text-align: center;"><img src="images/stories/artykuly/zasilanie_uladow_elektronicznych/10.png" width="450" /><em><br />Rys.10. Prosty zasilacz z wykorzystaniem stabilizatora liniowego 78xx.</em></p> <p style="text-align: justify;">stabilizatory liniowe maj? wielk? zalet? kt a jest jednocze?nie ich g? n? cech?, mianowicie napi?cie doprowadzane do stabilizatora (wyprowadzenie IN) mo?e zawiera? si? w pewnych granicach opisanych dok?adnie w nocie katalogowej elementu. Dla stabilizator 78xx napi?cie maksymalne doprowadzane do stabilizatora wynosi oko?o 30V. Nale?y pami?ta? o tym by napi?cie wej?ciowe nie by?o zbyt niskie, poniewa? wtedy stabilizator nie b?dzie pracowa? poprawnie. Napi?cie wej?ciowe stabilizatora powinno by? przynajmniej o 2 V wy?sze od napi?cia wyj?ciowego. Przyk?adowo dla stabilizatora 7805 napi?cie wej?ciowe powinno wynosi? przynajmniej 7V. Warto?ci te mog? si? nieznacznie r ni? w zale?no?ci od producenta stabilizatora. Wa?n? spraw? jest pr?d p?yn?cy przez stabilizator. Nie mo?e on by? wi?kszy od maksymalnego dopuszczalnego pr?du przewodzenia stabilizatora. Maksymalny 4 / 7

5 pr?d stabilizatora zale?y od typu jego obudowy. Dla stabilizator serii 78xx w obudowie TO220 (ilustracja g na lewa rys. 9) maksymalny pr?d jaki mo?e przewodzi? wynosi 1A, dla obudowy SO8, SOT89 (ilustracja dolna?rodkowa rys. 9), TO92 (ilustracja g na prawa rys. 9) jest to 0,1A (100mA). Nistety stabilizatory liniowe posiadaj? te? wady, g? n? z nich jest ich ma?a sprawno??. Spadek napi?cia na stabilizatorze jest r nic? napi?? mi?dzy wej?ciem U_in, a wyj?ciem stabilizatora U_out. Poprzez stadek napi?cia na stabilizatorze i pr?d p?yn?cy przez niego wydziela si? moc strat w postaci ciep?a. Rozwa?my przypadek gdy przed stabilizatorem napi?cie wynosi 28V, a uk?ad docelowy ma by? zasilony napi?ciem 5V. Wybieramy zatem stabilizator o oznaczeniu Pr?d pobierany przez zasilany uk?ad wynosi?rednio 0,9A. Nale?y obliczy? moc P wydzielan? na stabilizatorze jako iloczyn spadku napi?cia na stabilizatorze (U_in - U_out), oraz pr?du p?yn?cego przez stabilizator I_stab.</p> <blockquote> <p> P = (U_in - U_out) * I_stab<br />P = (28-5) * 0,9<br />P = 20,7 W</p> </blockquote> <p style="text-align: justify;">moc wydzielona to 20,7 wata, co jest znaczn? warto?ci? dla obudowy TO220 wi?c wydzieli si? sporo ciep?a. Z tego powodu stabilizatory w obudowie TO220 posiadaj? metalow? tyln? obudow? w celu przykr?cenia do niej radiatora odprowadzaj?cego ciep?o. Gdyby nie zastosowa? radiatora w tym przypadku stabilizator szybko osi?gn?? by temperatur? graniczn? dla z??cza, kt a wynosi 150 C i tym samym uleg? by uszkodzeniu. Dla ma?ych mocy strat (kilka wat ) nie ma konieczno?ci stosowania radiatora.</p> <p style="text-align: justify;">kondensatory filtruj?ce przed i za kondensatorem s? niezb?dne do ich prawid?owego dzia?ania. Kondensator elektrolityczny C1 na rys 10 powinien mie? pojemno?? zale?n? od pr?du pobieranego przez odbiornik oraz od charakterystyki tego pr?du. Kondensator ten zmniejsza t?tnienia napi?cia przed stabilizatorem. Zalecane warto?ci kondensatora C1 zawieraj? si? w granicach od 47?F do 1000?F. Nale?y pami?ta? o dopuszczalnym napi?ciu pracy kondensatora, kt a musi by? wy?sza od napi?cia wej?ciowego stabilizatora U_in. Dwa kondensatory C2 oraz C3 s?u?? do filtrowania zak? e? napi?cia. Ich warto?ci s? sta?e podane przez producenta uk?adu i wynosz? odpowiednia C2-330nF, C3-100nF w przypadku uk?ad serii 78xx. Elektrolityczny kondensator C4 zapobiega nadmiernemu spadkowi napi?cia podczas impulsowego poboru pr?du przez uk?ad. Je?eli charakterystyka pracy urz?dzenia jest impulsowa, jak to ma miejsce w uk?adach mikroprocesorowych gdzie w czasie ustawiania wyj?? pobierany jest stosunkowo du?y pr?d, a w czasie u?pienia pr?d jest niewielki kondensator C1 powinien mie? wi?ksz? warto?? ni? w przypadku gdy uk?ad pobiera pr?d o niezmienionej warto?ci, wtedy mo?na nawet pomin?? kondensator C4. Zalecane warto?ci kondensatora C4 dla wi?kszo?ci uk?ad mikroprocesorowych zawieraj? si? w granicach od 47?F do 2200?F.</p> <p><strong><span style="font-size: large;"> </span></strong> <strong><span style="font-size: large;"><span style="font-size: small;"> </span></span></strong></p> <p><strong><span style="font-size: large;"><span style="font-size: small;">zasilacze beztransformatorowe</span></span></strong></p> <p>w prostych uk?adach elektronicznych o niewielkim poborze pr?du mo?na zastosowa? zasilacz beztransformatorowy. Pozwala on na zasilanie uk?adu bezpo?rednio z sieci elektroenergetycznej 230V bez u?ycia transformator. Rozwi?zanie tego typu poci?ga za sob? szereg problem, z kt ych g? ny to brak separacji galwanicznej pomi?dzy uk?adem elektronicznym, a sieci? elektroenergetyczn?. Mo?liwo?? pojawienia si? pe?nego napi?cia sieciowego 230V w uk?adzie w razie uszkodzenia jednego z element zasilacza sprawia,?e tego typu zasilacze powinny by? wykonywane jedynie przez do?wiadczonych u?ytkownik lub pod ich nadzorem.</p> <p>kolejnym minusem zasilacza beztransformatorowego jest bardzo ograniczona wydolno?? pr?dowa, co sprawia,?e takie 5 / 7

6 zasilacze mog? by? wykorzystywane tylko w projektach, w kt ych pob pr?du jest nie wi?kszy ni? kilkadziesi?t mili amper (ma). Ograniczenie maksymalnego pr?du wyj?ciowego zasilacza podyktowane jest w g? nej mierze pojemno?ci? kondensatora C1. Dla przyk?adwej zastosowanej pojemno?ci 1 F maksymalny pr?d wyj?ciowy zasilacza wynosi oko?o 50mA (0,05A).</p> <p>poni?ej przedstawiono przyk?adowe pojemno?ci kondensatora C1 w zale?no?ci od wymaganego pr?du wyj?ciowego zasilacza:</p> <table style="border: 1px solid #000000;" border="1" cellpadding="2" cellspacing="1"> <tr> <td>pojemno?? C1</td> <td>pr?d przy 220V</td> <td>pr?d przy 190V</td> </tr> <tr> <td style="text-align: center;">nf</td> <td style="text-align: center;">ma</td> <td style="text-align: center;">ma</td> </tr> <tr> <td>33</td> <td>2,78</td> <td>2,38</td> </tr> <tr> <td>68</td> <td>2,63</td> <td>3,95</td> </tr> <tr> <td>100</td> <td>6,81</td> <td>5,82</td> </tr> <tr> <td>220</td> <td>12,6</td> <td>10,9</td> </tr> <tr> <td>330</td> <td>19,2</td> <td>16,5</td> </tr> <tr> <td>470</td> <td>27,3</td> <td>23,2</td> </tr> <tr> <td>680</td> <td>38,4</td> <td>33,1</td> </tr> <tr> <td>1000=1uf</td> <td>57,8</td> <td>49,4</td> </tr> <tr> <td>1500-1,5uf</td> <td>86,7</td> <td>74,5</td> </tr> </table> <p><em><span style="font-size: 8pt;">* Tabela zaczerpni?ta z publikacji Elektronika dla Wszystkich - Wrzesie? 2000</span></em></p> <p>podczas dobierania kondensatora C1 nale?y pami?ta? o przewidzeniu najbardziej niekorzystnych warunk pracy. Wydajno?? pr?dowa zasilacza beztransformatorowego jest silnie zale?na od napi?cia skutecznego sieci elektroenergetycznej. Warto?ci pr?d wyj?ciowych zasilacza obliczone zosta?y dla napi?? 220V i 190V. Podczas projektowania nale?y przyjmowa? warto?ci z kolumny 190V, poniewa? w sieci elektroenergetycznej mog? pojawi? si? chwilowe obni?enia napi?cia co spowoduje zmniejszenie wydajno?ci pr?dowej zasilacza. Dopieraj?c kondensator C1 i wybieraj?c warto?ci z komuny 190V zostaje zachowany margines bezpiecze?stwa kt y nie pozwoli na nieprawid?owe dzia?anie zasilacza podczas obni?enia napi?cia sieci elektroenergetycznej.</p> <p>g? nymi elementami zasilacza s? kondensator polipropylenowy (MKP lub KFPM) C1 o pojemno?ci (1 F), rezystor ograniczaj?cy pr?d R1 o warto?ci 220? i mocy minimalnej 1W (zalecane 2W) oraz mostek prostowniczy sk?adaj?cy si? z diod D1-D4. G? ny kondensator zasilacza C1 powinien by? przystosowany do pracy przy napi?ciu 400V. Wynika to z faktu, i? napi?cie znamionowe kondensatora to napi?cie sta?e (chwilowe) jakie mo?e wytrzyma? izolacja kondensatora. W sieci elektroenergetycznej napi?cie 230V to napi?cie skuteczne, a warto?? napi?cia szczytowego chwilowego mo?e si?ga? 230*?2 = 325V. Zak?adaj?c 10% wahania napi?cia w sieci otrzymujemy 230*1,1*?2 = 358V. Dlatego zastosowano kondensator na napi?cie 400V. Do zastosowania w zasilaczy beztransformatorowym nie nadaj? si? popularne kondensatory MKT lub MKSE na napi?cie 400V, nale?y zastosowa? wtedy kondensator tego typu na napi?cie 630V. Na rezystorze R1 wydzielaj? si? du?e ilo?ci ciep?a wywo?ane stratami przez pr?d p?yn?cy bezpo?rednio z sieci elektroenergetycznej. Dwa rezystory R2 i R3 o rezystancji 47k? po??czone r nolegle z kondensatorem C1 powoduj? jego roz?adowanie po od??czeniu od zasilania sieciowego, co zwi?ksza bezpiecze?stwo u?ytkowania uk?adu. Gdyby nie zastosowano rezystor roz?adowczych po od??czeniu uk?adu od sieci elektroenergetycznej i dotkni?ciu bolc wtyku zasilaj?cego, u?ytkownik m? by zosta? pora?ony niewielkim pr?dem, co niekoniecznie musia?o by by? gro?ne dla?ycia lub zdrowia, ale powodowa?o by nieprzyjemne uczucie.</p> <p>kolejnym wa?nym elementem jest mostek prostowniczy zbudowany z 4 diod prostowniczych D1-D4 typu 1N4004 w uk?adzie Gretze'a. Absolutnie nie nadaj? si? do tego popularne diody impulsowe 1N4148. Zaraz za mostkiem prostowniczym 6 / 7

7 zastosowano kondensator stabilizuj?cy napi?cie C2 o pojemno?ci 1000 F oraz diod? Zenera D5 o napi?ciu znamionowym 12V. Napi?cie diody zenera mo?e zawiera? si? w granicach 3,3V do 24V w zalezno?ci od zastosowa?. W tym miejscu napi?cie wyj?ciowe jest ju? sta?e i ma warto?? oko?o 12V (przy zastosowaniu diody Zenera 12V). Bezpo?rednio z tego punktu mo?na zasila? na przyk?ad przeka?nik o napi?ciu pracy 12V lub inne uk?adu wymagaj?ce takiego napi?cia zasilania. Je?eli w projektowanym zasilanym uk?adzie wyst?puj? przeka?niki warto je zasili? w?a?nie napi?ciem +12V lub wy?szym, poniewa? zmniejszy to pr?d pobierany przez ca?y uk?ad ni? w przypadku przeka?nik o ni?szym napi?ciu zasilania i jednocze?nie wp?ynie na minimaln? wymagan? pojemno?? kondensatora C1. Dalsza cz??? zasilacza nie jest ju? wymagana gdy do zasilania uk?adu wystarczy jedna warto?c napi?cia. Je?eli jest to uk?ad zawieraj?cy mikrokontroler najlepiej jest zastosowa? stabilizator napi?cia. Spos jego dzia?ania zosta? opisany we wcze?niejszym rozdziale dotycz?cym zasilaczy stabilizowanych. Bezpo?rednio za diod? Zenera zastosowano kondensator filtruj?cy C3 o warto?ci 100nF, nast?pnie stabilizator napi?cia 7805 pozwalaj?cy obni?y? napi?cie do popularnej warto?ci 5V. Oczywi?cie mo?na wykorzysta? inny stabilizator na przyk?ad 7809 by uzyska? napi?cie +9V. Za stabilizatorem zastosowano dwa kondensatory filtruj?ce C4 i C5 o pojemno?ciach odpowiednio 100nF i 220uF. Na rysunku 11 przedstawiono przyk?adowy schemat zasilacza beztransformatorowego z wyprowadzonymi napi?ciami +12V i +5V. W przyk?adowym zasilaczu pr?d wyj?ciowy wynosi maksymalnie 50mA co jest warto?ci zupe?nie wystarczaj?c? do dzia?ania uk?ad mikroprocesorowych z niewielk? ilo?ci? peryferi.</p> <p style="text-align: center;"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" alt="11" src="images/stories/artykuly/zasilanie_uladow_elektronicznych/11.png" height="146" width="450" /><em> </em></p> <p style="text-align: center;"><em>rys.10. Przyk?adowy zasilacz beztransformatorowy o napi?ciu wyj?ciowym +5V i +12V oraz pr?dzie maksymalnym 50mA.</em></p> <p> </p> <p> </p> <p style="text-align: left;">{jcomments on}</p> 7 / 7