Każde urządzenie elektroniczne, aby mogło działać, musi mieć dostarczone zasilanie o odpowiednich parametrach znamionowych. W tym celu do urządzenia należy dobrać odpowiedni zasilacz, który możemy nabyć jako gotowy produkt, ale także zbudować samemu. W tej publikacji prezentujemy zasilacz liniowy napięcia stałego. Dlaczego? Obok popularnych zasilaczy impulsowych, w dalszym ciągu korzysta się z klasycznych zasilaczy liniowych. Sprawdźmy jakie wady i zalety posiada zasilacz liniowy napięcia stałego.
Z jakich elementów składa się zasilacz liniowy napięcia stałego?
Zasilacze liniowe napięcia stałego mogą być regulowane jak i jednonapięciowe. Typowy zasilacz liniowy składa się z transformatora sieciowego obniżającego napięcia, mostka diodowego do zamiany napięcia przemiennego na zmienne jednokierunkowe, kondensatorów filtrujących oraz liniowego stabilizatora napięcia.
Zalety i wady zasilaczy liniowych
Zasilacze liniowe napięcia stałego mają liczne zalety, ale także kilka wad. Pośród najważniejszych zalet, które zdecydowanie przemawiają na korzyść zasilaczy liniowych, należy wymienić ciągłość przebiegu napięcia zasilającego oraz znacznie prostszą konstrukcję względem współczesnych zasilaczy impulsowych. Zasilacze liniowe wykazują także bardzo dobrą niezawodność oraz błyskawiczną odpowiedź na zmianę obciążenia wyjścia zasilacza. Istotną zaletą zasilaczy liniowych jest także bezpieczna konstrukcja – transformator obniżający napięcie przed układem prostownikowym pełni także funkcję izolacji galwanicznej od niebezpiecznego napięcia sieciowego 230V.
Dzięki funkcjonowaniu komponentów stabilizujących napięcie w liniowym obszarze charakterystyki takie zasilacze charakteryzują się bardzo niskim poziomem zakłóceń na wyjściu. Niestety, takie zasilacze nie są wolne od wad. Główną wadą jest niska sprawność na poziomie 40% – 50%, co objawia się wyraźnym nagrzewaniem, a z uwagi na obecność transformatora sieciowego, takie zasilacze są cięższe od zasilaczy impulsowych.
Sprawdź również nasze publikacje z kategorii nowe technologie.
Przykładowa realizacja sprzętowa zasilacza liniowego napięcia stałego
Konstrukcja standardowego zasilacza napięcia stałego jest całkiem prosta i obejmuje łatwo dostępne elementy, takie jak np. liniowy stabilizator napięcia L7805CV w obudowie TO220, który można nabyć w ofercie sklepu Botland. Na rys. 1.1 przedstawiono przykładowy schemat zasilacza liniowego, który jest zasilany z sieci napięcia przemiennego 230V i dostarcza na wyjściu napięcie stałe +5V.
Rys. 1.1 – Przykładowy schemat zasilacza liniowego napięcia stałego +5V
Zasilacz ten działa w następujący sposób. Na wejściu zasilacza jest umieszczony transformator T1 o przekładni napięciowej 230V / 12V, którego moc znamionowa pozorna wynosi 10VA. Transformator ten obniża napięcie z poziomu sieciowego na bezpieczne napięcie przemienne 12V i pełni rolę izolacji galwanicznej. Obniżone napięcie przemienne o wartości skutecznej 12V (przy założeniu, że na wejściu zasilacza jest napięcie sieciowe o wartości skutecznej 230V), zasila mostek prostowniczy DB1 w układzie Graetza. Bezpiecznik przed mostkiem Graetza jest bezpiecznikiem zwłocznym na prąd znamionowy 1A i w przypadku długotrwałego przeciążenia zasilacza ulega przepaleniu, chroniąc zasilacz przed uszkodzeniem. Napięcie na wyjściu mostka prostowniczego zmienia kształt na pulsujący jednokierunkowy.
Kondensator elektrolityczny C3 (tu na maksymalne napięcie 16V) filtruje napięcie wyjściowe z mostka prostowniczego i zabezpiecza stabilizator przed wyłączeniem na wypadek zapadu napięcia poniżej wartości 7V (napięcie drop-out stabilizatorów liniowych w obudowie TO220 wynosi 2V). Natomiast kondensatory C1 i C2 to kondensatory poliestrowe MKT na maksymalne napięcie 63V, których zadaniem jest eliminacja zakłóceń wielkiej częstotliwości i chronią stabilizator napięcia U1 przed wzbudzaniem się i oscylacjami napięcia. Taki mały zasilacz może dostarczać napięcie do odbiorników o maksymalnym poborze prądu do 1,5A. Dzięki wysokiej stabilności napięcia wyjściowego proponowany zasilacz liniowy znakomicie sprawdzi się przy zasilaniu urządzeń elektronicznych bazujących na mikrokontrolerach i układach logicznych CMOS/TTL.
fot. materiały prasowe
