現在まで、パルス電圧源が普及しています。これらは、エネルギー効率、重量、サイズの点で、従来の変圧器回路に比べて大きな利点があります。 5アンペアを超える負荷電流では、それらは否定できない好みを持っていると考えられています。ただし、欠点もあります。たとえば、供給ネットワークや負荷へのRF干渉の発生などです。そして、住宅組立の主な障害は、回路の複雑さと巻線部品の製造のための特別なスキルの必要性です。したがって、中程度のスキルを持つホームマスターは、ネットワーク降圧変圧器を使用して通常の原理に従って電源を製造する方が適切です。

使用される電圧源はどこですか

家庭でのそのようなPSUの範囲は広いです：

低電圧ランプの電源;
バッテリーの充電;
オーディオデバイス用の電源。

12ボルトの定電圧を必要とする他の多くの目的と同様に。

変圧器電源のスキーム

電源の概略図。

220 Vネットワークで動作する12ボルトの電源回路は、次のノードで構成されています。

降圧トランス。これは、鉄、一次および二次（複数ある場合があります）巻線で構成されています。動作原理を深く掘り下げることなく、出力電圧は一次（n1）巻線と二次（n2）巻線の巻数比に依存することに注意してください。 12ボルトを得るには、二次巻線に含まれる巻数が一次巻線の220/12=18.3分の1である必要があります。
整流器。ほとんどの場合、全波回路（ダイオードブリッジ）の形で実行されます。交流電圧を脈動に変換します。電流は同じ方向に2回負荷を通過します。
全波整流器の動作。
フィルター。脈動電圧をDCに変換します。電圧が印加されると充電され、一時停止中に放電します。これは、大容量の酸化物コンデンサで構成されており、これと並列に、容量が約1μFのセラミックコンデンサが接続されることがよくあります。この追加要素の必要性を理解するには、酸化物コンデンサがロール状に巻かれたホイルストリップの形で配置されていることを覚えておく必要があります。このロールには寄生インダクタンスがあり、高周波ノイズフィルタリングの品質が大幅に低下します。これを行うために、RFパルスを短絡するための追加のコンデンサがオンになります。
酸化物と追加のコンデンサを備えたフィルタの等価回路。
スタビライザー。行方不明の可能性があります。単純だが効果的なノードのスキームについては、以下で説明します。

次のセクションでは、12ボルトのDC電源の各要素を選択して計算する方法について説明します。

変圧器の選択

適切なトランスを入手するには2つの方法があります。降圧ブロックの自主生産と工場での適切なブロックの選択。いずれの場合も、次の点に注意してください。

変圧器の降圧巻線の出力で、電圧を測定すると、電圧計は実効電圧（振幅の1.4分の1）を示します。
負荷のないフィルターコンデンサーでは、定電圧は振幅にほぼ等しくなります（コンデンサーの電圧は1.4倍「上昇」すると言われています）。
スタビライザーがない場合、負荷がかかると、電流に応じて静電容量の電圧が低下します。
スタビライザーが機能するには、出力電圧よりも一定の超過入力電圧が必要であり、それらの比率によって電源全体の効率が制限されます。

最後の2つのポイントから、PSUの通常の動作では、変圧器の電圧が12Vを超えている必要があります。

自動巻きトランス

自家製の電源トランスの完全な計算と製造は複雑で時間がかかり、ツールとスキルが必要です。したがって、簡略化されたパスが検討されます-鉄に適したブロックを選択し、それを12Vに変更します。

既製の変圧器があり、その接続図がない場合は、巻線テスターをテスターで呼び出す必要があります。抵抗が最も高い巻線が主電源である可能性があります。残りの巻線を取り外す必要があります。

次に、アイロンセットbの厚さと中央プレートaの幅を測定し、それらを乗算する必要があります。コアの断面積はS\u003d a * b（平方センチメートル）で得られます。変圧器の電力を決定しますP=。次に、アンペア単位の最大電流が計算されます。これは、12ボルトの電圧の巻線から削除できます：I \ u003d P/12。

コアの面積を決定します。

次に、1ボルトあたりの巻数は式n = 50/Sを使用して計算されます。 12ボルトの場合、銅とスタビライザーでの損失のために、約20％のマージンで12*nターン巻く必要があります。そうでない場合は、負荷の下での電圧降下。そして最後のステップは、2〜3 mA / sq。mmの電流密度のグラフに従って、巻線の断面を選択することです。

銅線の選択。

たとえば、一次巻線が220 Vで、厚さ3.5 cm、中舌幅2.5 cmの鉄のセットを備えた変圧器があります。したがって、S = 2.5 * 3.5=8.75および変圧器の電力 = 3 W（概算）。その場合、12ボルトで可能な最大電流はI = P / U = 3/12 = 0.25 Aです。巻線には、直径0.35..0.4平方mmのワイヤーを選択できます。 1ボルトの場合は50/8.75 = 5.7ターンあり、12 * 5.7=33ターン巻く必要があります。在庫を考慮して-約40ターン。

完成した変圧器の選択

電流と電圧に適した二次巻線を備えた既製の変圧器がある場合は、既製の変圧器を選ぶことができます。たとえば、CCIシリーズには、2次巻線電圧が12ボルトに近い適切な製品があります。

変成器	二次巻線の結論の指定	電圧、V	許容電流、A
商工会議所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

このソリューションの利点は、最小限の労働強度と工場での実行の信頼性です。マイナス-変圧器には他の巻線が含まれており、全体の電力もそれらの負荷に対して計算されます。したがって、重量とサイズの点で、そのような変圧器は失われます。

ダイオードの選択と整流器の製造

整流器のダイオードは、次の3つのパラメータに従って選択されます。

最高許容順方向電圧。
最高の逆電圧;
最大動作電流。

最初の2つのパラメータによると、利用可能な半導体デバイスの90％は12ボルト回路での動作に適しており、選択は主に最大連続電流によって行われます。ダイオードケースの設計と整流器の製造方法も、このパラメータに依存します。

負荷電流が1Aを超えない場合は、外国および国内の1アンペアダイオードを使用できます。

1N4001-1N4007;
HER101-HER108;
KD258（「液滴」）;
KD212など。

より低い電流（最大0.3 A）用に、KD105（KD106）デバイスが設計されています。リストされているすべてのダイオードは、プリント回路または回路基板に垂直方向と水平方向の両方に、または単にピンに取り付けることができます。彼らはラジエーターを必要としません。

低電力素子からのダイオードブリッジ。

大きな動作電流が必要な場合は、他のダイオード（KD213、KD202、KD203など）を使用する必要があります。これらのデバイスは、ヒートシンクでの動作用に設計されており、ヒートシンクがないと、最大銘板電流の10％以下に耐えることができます。したがって、既製のヒートシンクを選択するか、銅またはアルミニウムで自分でヒートシンクを作成する必要があります。

ダイオードブリッジの別の設計。

また、既製のブリッジダイオードアセンブリKTS405、KVRSなどを使用すると便利です。それらを組み立てる必要はありません-対応する出力に交流電圧を印加し、定数を削除するだけで十分です。

KVRS3510の組み立て。

コンデンサ容量

コンデンサの静電容量は、負荷とそれが許容するリップルに依存します。容量を正確に計算するために、インターネット上にある数式とオンライン計算機があります。練習のために、あなたは数字に焦点を合わせることができます：

低負荷電流（数十ミリアンペア）では、静電容量は100..200uFである必要があります。
500 mAまでの電流では、470..560uFのコンデンサが必要です。
最大1A-1000..1500uF。

より高い電流の場合、静電容量は比例して増加します。一般的なアプローチは、コンデンサが大きいほど良いということです。サイズとコストによってのみ制限され、容量を任意の範囲で増やすことができます。電圧に関しては、余裕のあるコンデンサを使用する必要があります。したがって、12ボルトの整流器の場合、16ボルトの要素よりも25ボルトの要素を使用する方が適切です。

これらの考慮事項は、安定化されていないソースにも当てはまります。容量安定装置を備えたPSUの場合、数分の1に減らすことができます。

出力電圧安定化

電源の出力にスタビライザーが必要な場合は必ずしもありません。したがって、再生装置と組み合わせて電源ユニットを使用する場合は、出力の電圧が安定している必要があります。また、発熱体が負荷として機能する場合、スタビライザーは明らかに冗長です。為に LEDストリップ電源最も複雑な電源モジュールがなくても実行できますが、一方で、安定した電圧により、電力サージ時のグローの明るさの独立性が保証され、LEDランプの寿命が延びます。

スタビライザーを取り付けることが決定された場合、最も簡単な方法は、専用のLM7812チップ（KR142EN5A）にスタビライザーを組み立てることです。スイッチング回路はシンプルで調整不要です。

7812のスタビライザー。

このようなスタビライザーの入力には、15〜35ボルトの電圧を印加できます。少なくとも0.33マイクロファラッドの容量のコンデンサC1を入力に、少なくとも0.1マイクロファラッドを出力に取り付ける必要があります。接続線の長さが7cmを超えない場合、フィルターブロックのコンデンサーは通常C1として機能します。この長さを維持できない場合は、別のエレメントを取り付ける必要があります。

チップ7812は、過熱および短絡に対する保護を備えています。しかし、彼女は入力での極性反転と出力への外部電圧の供給が好きではありません-そのような状況での彼女の寿命は秒単位で計算されます。

重要！ 100 mAを超える負荷電流の場合、ヒートシンクに一体型スタビライザーを取り付ける必要があります。

スタビライザーの出力電流を増やす

上記のスキームでは、最大1.5 Aの電流でスタビライザーに負荷をかけることができます。これで十分でない場合は、追加のトランジスタでノードに電力を供給することができます。

n-p-n構造のトランジスタを備えた回路

外部トランジスタn-p-n。

この回路は開発者によって推奨されており、チップのデータシートに含まれています。出力電流は、ヒートシンクを備えたトランジスタの最大コレクタ電流を超えてはなりません。

P-n-pトランジスタ回路

n-p-n構造の半導体三極真空管がない場合は、p-n-p半導体三極真空管でスタビライザーをブーストできます。

外部トランジスタp-n-p。

低電力シリコンダイオードVDは、7812の出力電圧を0.6 V増加させ、トランジスタのエミッタ接合間の電圧降下を補償します。

パラメトリックスタビライザー

何らかの理由で統合レギュレータが使用できない場合は、ツェナーダイオードでノードを実行できます。安定化電圧が12Vで、適切な負荷電流用に設計されたツェナーダイオードを選択する必要があります。いくつかの12ボルトの国内および輸入ツェナーダイオードの最大電流が表に示されています。

ツェナータイプ	D814G	D815D	KS620A	1N4742A	BZV55C12	1N5242B
負荷電流	5 mA	0.5 A	50 mA	25 mA	5 mA	40 mA
安定化電圧	12ボルト

単純なパラメトリックスタビライザーのスキーム。

抵抗値は次の式で計算されます。

R \ u003d（Uin min-Ust）/（In max + Ist min）、ここで：

Uin min-最小入力不安定電圧（少なくとも1.4 Ustである必要があります）、ボルト;
Ust-ツェナーダイオードの安定化電圧（基準値）、ボルト;
最大-最大負荷電流。
Ist min-最小安定化電流（基準値）。

目的の電圧に対応するツェナーダイオードがない場合は、2つを直列に接続して構成することができます。この場合、合計電圧は12 Vである必要があります（たとえば、5.6ボルトのD815Aと6.8ボルトのD815Bは12.4 Vになります）。

重要！ 「安定化電流を増やすために」ツェナーダイオード（同じタイプでも）を並列に接続することは不可能です！

ツェナーダイオードは並列に接続されていません。

同じ方法で、外部トランジスタをオンにすることで、パラメトリックスタビライザーの電源を入れることができます。

強力なスタビライザーのスキーム。

強力なトランジスタの場合、ラジエーターを用意する必要があります。この場合の供給電圧は、ツェナーダイオードのUstより0.6 V低くなります。必要に応じて、シリコンダイオード（またはダイオードのチェーン）をオンにすることにより、出力電圧を上方に調整できます。チェーン内の各要素は、Voutを約0.6V増加させます。

ツェナーダイオードとダイオードを備えたスタビライザー回路。

出力電圧レギュレーション

電源の電圧をゼロから調整する必要がある場合、最適な回路は可変抵抗器を追加したパラメトリックスタビライザーになります。

スムーズな電圧調整。

トランジスタのベースと共通ワイヤの間に接続された1kΩの抵抗は、ポテンショメータのエンジン回路が壊れた場合に三極真空管を故障から保護します。可変抵抗器のノブを回すと、トランジスタのベースの電圧が0からツェナーダイオードのUstに約0.6ボルトの遅れで変化します。ポテンショメータを使用すると、ノードのパラメータが悪化することを考慮に入れる必要があります。可動接点が存在すると（高品質であっても）、トランジスタのベースでの電圧安定性が必然的に低下します。

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78XXシリーズの統合レギュレータで0〜12ボルトのレギュレーションを実現することは、はるかに困難です。 5〜12 Vのレギュレーション範囲で十分な場合は、7805チップを使用して、ポテンショメータ回路に従ってオンにすることができます。ツェナーダイオードの電圧は約7ボルトである必要があります（ダイオードの有無にかかわらずKS168、KS175など）。ポテンショメータスライダーの低い位置では、GNDピンが共通線に接続されており、出力は5ボルトになります。エンジンが上部出力にシフトされると、エンジンの電圧はツェナーダイオードのUstまで上昇し、マイクロ回路の安定化電圧と加算されます。

5〜12ボルトのスムーズな調整。

LM317チップを使用できます。また、3つの端末があり、規制されたソースを作成するように特別に設計されています。しかし、このスタビライザーは、1.25ボルトから始まるより低い電圧しきい値を持っています。 LM317のインターネット上にはゼロから調整された多くの回路がありますが、これらの回路の90％以上が機能していません。

標準のLM317配線図。

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機器のレイアウト

すべてのノードが選択された後、またはノードがどうなるかが明確になったら、デバイスのレイアウトに進むことができます。デバイスの将来のケースがどのようになるかを理解することも重要です。あなたは既製のものを選ぶことができます、あなたが材料とスキルを持っているならばあなたはそれをあなた自身ですることができます。

ケース内のノードのレイアウトに特別なルールはありません。ただし、図のように導体で直列に接続され、最短距離で接続されるようにノードを配置することが望ましいです。出力端子は、メインケーブルの反対側に配置するのが最適です。デバイスの背面にある電源スイッチとヒューズを固定することをお勧めします。ケース間スペースを合理的に使用するために、一部のノードは垂直に設置できますが、ダイオードブリッジを水平に固定することをお勧めします。垂直に取り付けると、下部ダイオードからの熱風の対流が上部要素の周りを流れ、さらにそれらを加熱します。