シンプルな電源回路の設計

投稿では、基本的な設計から拡張機能を備えた適度に洗練された電源まで、単純な電源回路を設計および構築する方法について詳しく説明しています。

電源は欠かせません

それが電子初心者であろうと専門のエンジニアであろうと、すべてが電源ユニットと呼ばれるこの不可欠な機器を必要とします。

これは、電力なしでは電子機器、正確には低電圧DC電力を実行できないためであり、電源ユニットはこの目的を達成するために特別に設計されたデバイスです。

この機器が非常に重要である場合、この電子ファミリの重要なメンバーのすべての本質を学ぶことが、現場のすべての人にとって不可欠になります。

おそらくこの情報が非常に役立つと思う初心者のために、最初に最も単純な電源回路を設計する方法を学びましょう。
に 基本電源回路 基本的に、意図した結果を提供するために3つの主要なコンポーネントが必要になります。
変圧器、ダイオード、コンデンサ。変圧器は、一次巻線と二次巻線の2組の巻線を持つデバイスです。

主電源220vまたは120vが一次巻線に供給され、二次巻線に転送されて、そこでより低い誘導電圧が生成されます。

変圧器の二次側で利用可能な低い降圧電圧は、電子回路での目的の用途に使用されますが、この二次電圧を使用する前に、最初に整流する必要があります。つまり、最初に電圧をDCにする必要があります。

たとえば、変圧器の2次側の定格が12ボルトの場合、変圧器の2次側から取得した12ボルトは、関連するワイヤを介して12ボルトのACになります。

電子回路はACで動作することはできないため、この電圧をDCに変換する必要があります。

ダイオードは、ACをDCに効果的に変換する1つのデバイスであり、基本的な電源設計を構成できる3つの構成があります。

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単一のダイオードを使用する：

電源設計の最も基本的で大雑把な形式は、単一のダイオードとコンデンサを使用するものです。単一のダイオードはAC信号の半サイクルのみを整流するため、このタイプの構成では、上記の制限を補うために大きな出力フィルタコンデンサが必要です。

フィルタコンデンサは、整流後、電圧が低下する傾向がある結果のDCパターンの下降または減少セクションで、これらのセクションがコンデンサ内に蓄積されたエネルギーで満たされ、補充されることを確認します。

蓄積されたエネルギーのコンデンサによって行われる上記の補償作用は、ダイオードだけでは不可能な、クリーンでリップルのないDC出力を維持するのに役立ちます。

シングルダイオード電源の設計では、トランスの2次巻線は両端が1つの巻線である必要があります。

ただし、上記の構成は、その粗い半波整流と制限された出力調整機能のため、効率的な電源設計とは見なされません。

2つのダイオードの使用：

電源を作るために2つのダイオードを使用するには、センタータップ付きの2次巻線を備えたトランスが必要です。この図は、ダイオードがトランスにどのように接続されているかを示しています。

2つのダイオードは連携して動作し、AC信号の両方の半分に取り組み、全波整流を生成しますが、トランスの半分の巻線しか使用されないため、採用された方法は効率的ではありません。その結果、コアの飽和が不十分になり、トランスが不要に加熱されるため、このタイプの電源構成の効率が低下し、通常の設計になります。

4つのダイオードの使用：

これは、整流プロセスに関する限り、広く受け入れられている最良の電源構成です。

4つのダイオードを巧みに使用することで、作業が非常に簡単になります。必要なのは1つの2次巻線だけで、コアの飽和が完全に最適化され、効率的なACからDCへの変換が実現します。

この図は、4つのダイオードと比較的低い値のフィルタコンデンサを使用して全波整流電源を作成する方法を示しています。

このタイプのダイオード構成は、ブリッジネットワークとして一般に知られています。 ブリッジ整流器の作り方 。

上記のすべての電源設計は、通常のレギュレーションで出力を提供するため、完全とは見なされません。これらは理想的なDC出力を提供できないため、多くの高度な電子回路には望ましくありません。さらに、これらの構成には、可変電圧および電流制御機能は含まれていません。

ただし、上記の機能は、単一のICと他のいくつかの受動部品の導入により、最後の全波電源構成ではなく、上記の設計に単純に統合することができます。

IC LM317またはLM338の使用：

IC LM 317は非常に用途の広いデバイスであり、通常、十分に安定化された可変の電圧/電流出力を得るために電源に組み込まれています。いくつか このICを使用した電源例回路

上記のICは最大1.5アンペアしかサポートできないため、より大きな電流出力には、より高い定格の別の同様のデバイスを使用できます。 IC LM338はLM317とまったく同じように動作しますが、最大5アンペアの電流を処理できます。シンプルなデザインを以下に示します。

固定電圧レベルを得るために、78XXシリーズICを上記の電源回路とともに使用することができます。ザ・ 78XXICが包括的に説明されています あなたの参照のために

今日では トランスレスSMPS電源 驚くほどコンパクトなサイズで高効率、高出力の機能を提供するため、ユーザーの間で人気が高まっています。
自宅でSMPS電源回路を構築することは、この分野の初心者には確かに適していませんが、この主題に関する包括的な知識を持つエンジニアや愛好家は、自宅でそのような回路を構築することができます。

きちんとした小さなことについても学ぶことができます スイッチモード電源の設計。

新しい電子愛好家でさえもかなり構築することができ、変圧器を必要としない電源のいくつかの他の形態があります。これらのタイプの電源回路は非常に安価で簡単に構築できますが、大電流をサポートできず、通常は200mA程度に制限されています。

トランスレス電源の設計

上記のトランスレスタイプの電源回路の2つの概念については、次の2つの投稿で説明しています。

高電圧コンデンサを使用することにより、

ハイエンドICとFETを使用する

このブログの熱心な読者の1人からのフィードバック

親愛なるスワガタムマジュムダール、

マイクロコントローラーとその依存コンポーネントの電源を作りたいです...

psuから安定した+ 5V出力と+ 3.3V出力を取得したいのですが、アンペア数はわかりませんが、合計5Aで十分だと思います。また、5Vマウスと5Vキーボードと3xもあります。 SN74HC595ICも2x 512Kb SRAM ...だから、私は本当に狙うべきアンプ年齢を知りません...。

5Ampで十分だと思いますか？....私の主な質問は、どのトランスフォーマーを使用し、どのダイオードを使用するかです。オンラインのどこかでブリッジ整流器が一般に1.4Vの電圧降下を引き起こすことを読んだ後、変圧器を選択しました。上のブログで、ブリッジ整流器が電圧を上昇させると述べていますか？...

だから私はわからない（とにかく電子機器に慣れていないかわからない）.....私が最初に選んだ変圧器はこれでした。どちらが私のニーズに最適で、どのダイオードを使用するかを教えてください。これに非常によく似たボードにPSUを使用したいと思います。

私の設計で使用するための安定した5Vと3.3Vを提供する適切なMAINS220 / 240VPSUを作成するための最良の方法を教えてください。前もって感謝します。

電源回路から5V、3Vを一定にする方法

こんにちは、5Vを取得するための7805 ICと、この5Vに2つの1N4007ダイオードを追加して約3.3Vを取得することで、これを簡単に実現できます。

5アンペアは高すぎるように見え、高ワットLEDやモーターなどのより高い負荷を運ぶ外部ドライバーステージでもこの電源を使用しない限り、これほど高い電流は必要ないと思います。

したがって、上記の手順でお客様の要件を簡単に満たすことができると確信しています。

上記の手順でMCUに電力を供給する場合、1アンペアの電流で0〜9Vまたは0〜12Vの変圧器を使用できます。ダイオードは1N4007 x4nosです。

入力がDCの場合、ダイオードは1.4V低下しますが、変圧器のようにACの場合、出力は1.21倍に上昇します。

ろ過のためにブリッジの後に必ず2200uF / 25Vキャップを使用してください

情報があなたを啓発し、あなたの質問に答えることを願っています。

上の画像は、特定の電源回路から5Vと3.3Vを一定にする方法を示しています。

IC7805から9Vの可変電圧を取得する方法

通常、IC7805は固定5V電圧レギュレータデバイスと見なされます。ただし、基本的な回避策を使用すると、上記のように、ICを5 V〜9Vの可変レギュレータ回路に変えることができます。

ここでは、500オームのプリセットがICの中央のグランドピンに追加されていることがわかります。これにより、ICは850mAの電流で最大9Vのリフト出力値を生成できます。プリセットは、5 V〜9Vの範囲の出力を取得するように調整できます。

固定12Vレギュレータ回路の作成

上の図では、通常の7805レギュレータICを使用して固定5V安定化出力を作成する方法を示しています。

固定の12V安定化電源を実現したい場合は、以下に示すように、同じ構成を適用して必要な結果を得ることができます。

12V、5V安定化電源

ここで、12V固定電源と5V固定安定電源の範囲の二重電源を必要とする回路アプリケーションがあるとします。

このようなアプリケーションの場合、上記の設計は、以下に示すように、7812 ICを使用し、続いて7805 ICを使用して、必要な12Vおよび5Vの安定化電源出力をまとめることで簡単に変更できます。

シンプルなデュアル電源の設計

多くの回路アプリケーション、特にオペアンプを使用するアプリケーションでは、回路への+/-および接地電源を有効にするためにデュアル電源が必須になります。

シンプルなデザイン デュアル電源 実際には、以下に示すように、センタータップ電源とブリッジ整流器、およびいくつかの高価値フィルターコンデンサが含まれます。

ただし、出力で必要なレベルのデュアル電圧で安定化されたデュアル電源を実現するには、通常、複雑な設計が必要です。 高価なICを使用する 。

次の設計は、いくつかのBJTといくつかの抵抗を使用してデュアル電源を簡単かつ個別に構成できることを示しています。

ここでQ1とQ3はエミッタフォロワとして装備されています パストランジスタ 、それぞれの+/-出力を通過できる電流の量を決定します。ここでは、約2アンペアです

関連するデュアル電源レールの両端の出力電圧は、トランジスタQ2とQ4、およびそれらのベース抵抗分割器ネットワークによって決定されます。

出力電圧レベルは、抵抗R2、R3およびR5、R6によって形成される分圧器の値を調整することによって適切に調整および調整できます。

固定抵抗を備えたLM317電源の設計

ニッケルカドミウム電池の充電に、または実用的な電源が必要なときにいつでも使用できる、非常に単純なLM317Tベースの電圧/電流供給を以下に示します。

これは、初心者が構築するための単純なベンチャーであり、規制されていないDCを提供するプラグインメインアダプターと一緒に使用することを目的としています。出力。 IC1は実際には調整可能なレギュレータータイプLM317Tです。

ロータリースイッチS1が設定を選択します （定電流または定電圧） 電流または電圧値とともに。安定化電圧はSK3で取得でき、電流はSK4にあります。

ポテンショメータVR1を介して可変電圧を調整できるようにする調整可能な設定（位置12）が組み込まれていることに注意してください。

抵抗値は、必要に応じて直列に配置された、取得可能な最も近い固定値から製造する必要があります。

抵抗R6の定格は1W、R7の定格は2Wですが、残りは0.25Wになる可能性があります。電圧レギュレータIC1317は、必要な入力および出力電圧と電流によってサイズが決定されるヒートシンクに取り付ける必要があります。