Zasilacze – najzwyklejszy zasilacz transformatorowy

Dodane przez 7 listopada 2010

Zasilacz transformatorowy to bardzo proste, ale i często przydatne urządzenie. Do jego zbudowania wystarczy zaledwie kilka elementów, a możliwych zastosowań jest naprawdę sporo.

Jak działa zasilacz transformatorowy?

Działanie zasilacza polega na dostosowywaniu napięcia sieci elektrycznej do parametrów wymaganych przez zasilane urządzenie. Z czym się to zazwyczaj wiąże?

  • Zmniejszenie napięcia
  • Zamiana prądu zmiennego na stały (prostowanie)
  • Filtrowanie napięcia

Te wszystkie trzy funkcje realizuje prosty zasilacz zbudowany według schematu z poniższego rysunku:

Schemat zasilacza

Przeanalizujmy pokrótce działanie tego układu: Na wejście podajemy prąd zmienny z sieci elektrycznej. Przepływa on przez transformator, na którego wyjściu pojawia się napięcie bardziej odpowiednie do dalszej obróbki. Prąd o obniżonym (najczęściej) napięciu płynie dalej przez prostownik zbudowany z czterech diod. Po wyprostowaniu, napięcie wzrasta ok. 1,41 raza (o czym w dalszej części artykułu). Następnym jego przystankiem jest kondensator filtrujący C1, który filtruje tętnienia sieci, zbierając nadwyżki energii gdy jest jej pod dostatkiem i oddając w “dołku”. Po przefiltrowaniu prąd trafia do zasilanego urządzenia.

Jak dobrać elementy zasilacza?

Transformator powinien mieć przede wszystkim moc wystarczająca by spełnić zapotrzebowanie na energię zasilanego układu. Jeśli moc będzie niewystarczająca, zacznie spadać napięcie na wyjściu, co może prowadzić do wadliwej i niestabilnej pracy zasilanego urządzenia. Dlatego warto zostawić zapas mocy w wysokości chociaż kilkunastu procent. Jeśli chodzi o napięcie nominalne transformatora – należy pamiętać o tym, że po wyprostowaniu wzrośnie 1,41 raza (dokładniej o pierwiastek z 2), a po przejściu przez prostownik spadnie 0 dwa napięcia przewodzenia diody, czyli ok. 1,4V. Można zapisać wzór na a wymagane napięcie transformatora:

Unom=(Uwy+1,4)/1,41

Takie napięcie powinno wystąpić w idealnych warunkach. W praktyce rzadko kiedy występują sytuacje idealne, podobnie jest z transformatorem. Jego parametry zmieniają się w zależności od obciążenia. Inaczej będzie się zachowywał przy niewielkim poborze prądu, a inaczej przy pracy pełną parą. Warto wziąć niewielką poprawkę na parametry transformatora i projektować zasilacz o trochę większym napięciu niż wymagane. Jeśli układ wymaga zasilania precyzyjnie dobranym napięciem, warto zastanowić się nad zbudowaniem zasilacza stabilizowanego, ale o tym w następnym artykule z zasilaczowej serii.

O mostku prostowniczym w zasadzie nie ma się co rozpisywać, to najmniej problemowy element zasilacza. Powinien się składać z czterech diod prostowniczych o odpowiednio dużym dopuszczalnym prądzie pracy i to wszystko. Jaki prąd maksymalny jest odpowiedni? Diody pracują na zmianę po dwie i mogą pracować impulsowo z większą mocą. Zatem wystarczy, aby diody były przeznaczone do pracy z prądem połowę mniejszym od maksymalnego prądu zasilacza. Warto jednak zainwestować kilka groszy więcej w diody o większym prądzie, tak na wszelki wypadek. W handlu dostępne są również gotowe mostki prostownicze dostępne w jednej obudowie, często jest to wygodniejsze i lepsze rozwiązanie.

Kondensator filtrujący to bardzo ważny element, bez niego urządzenie było by zasilane porcjami prądu, a nie prądem o stałych parametrach. Napięcie skakało by także w bardzo dużym zakresie. Jaka powinna być pojemność kondensatora filtrującego? Jak największa, nie ma przeciw temu praktycznie żadnych przeciwwskazań. Niestety, osiągniecie dużych pojemności przy dobrej jakości kondensatorach jest dosyć drogie, a same kondensatory mogą zająć naprawdę sporo miejsca. Pojemność kondensatora można obliczyć z poniższego wzoru:

C=Iwy/(2*f*Ut)

(Iwy – prąd wyjściowy zasilacza, f – częstotliwość sieci energetycznej; najprawdopodobniej 50Hz, Ut – dopuszczalne napięcie tętnień)

Powyższe wiadomości powinny wystarczyć do zbudowania prostego zasilacza o parametrach wystarczających do zastosowań o niewielkich wymaganiach. Zasilaczami o lepszych parametrach zajmiemy się w następnym artykule o zasilaczach.

  • BK

    Wzór jest błędny. Należy napięcie najpierw pomnożyć przez pierwiastek z dwóch (1,41) i od wyniku odjąć 1,4 (spadek na diodach).

  • zibi

    Wzór nie jest błędny, bo mnożysz nominalne razy 1,4 jak chcesz policzyć wyjściowe, a ten wzór jest do wyliczenia napięcia nominalnego, więc robisz czynności odwrotnie.