Sumber tegangan konstan 12 volt adalah perangkat yang berguna untuk rumah, pondok, atau garasi. Perangkat semacam itu mudah dibuat sendiri. Di bawah ini adalah diagram catu daya 12V untuk perakitan do-it-yourself, serta tips menghitung dan memilih komponen.

Jenis catu daya:

Sampai saat ini, sumber tegangan berdenyut telah tersebar luas. Mereka memiliki keunggulan signifikan dibandingkan sirkuit transformator tradisional dalam hal efisiensi energi dan berat serta ukuran. Diyakini bahwa pada arus beban lebih dari 5 ampere, mereka memiliki preferensi yang tidak dapat disangkal. Tetapi mereka juga memiliki kelemahan - misalnya, timbulnya interferensi RF ke dalam jaringan suplai dan ke dalam beban.Dan kendala utama untuk perakitan di rumah adalah kompleksitas sirkuit dan kebutuhan akan keterampilan khusus untuk pembuatan bagian yang berliku. Oleh karena itu, lebih baik bagi master rumah dengan keterampilan menengah untuk membuat catu daya sesuai dengan prinsip biasa dengan transformator step-down jaringan.

Dimana sumber tegangan yang digunakan

Cakupan PSU semacam itu dalam rumah tangga sangat luas:

catu daya lampu tegangan rendah;
pengisian baterai;
catu daya untuk perangkat audio.

Serta banyak keperluan lain yang membutuhkan tegangan konstan 12 volt.

Skema catu daya transformator

Cara membuat catu daya 12 volt dengan tangan Anda sendiri - contoh rangkaian

Diagram skema catu daya.

Rangkaian catu daya 12 volt yang beroperasi dari jaringan 220 V terdiri dari simpul-simpul berikut:

Sebuah transformator step-down. Ini terdiri dari belitan besi, primer dan sekunder (mungkin ada beberapa). Tanpa masuk jauh ke dalam prinsip operasi, perlu dicatat bahwa tegangan keluaran tergantung pada rasio belitan belitan primer (n1) dan sekunder (n2). Untuk memperoleh tegangan 12 volt, lilitan sekunder harus memiliki 220/12 = 18,3 kali lebih sedikit lilitan daripada lilitan primer.
penyearah. Paling sering dilakukan dalam bentuk rangkaian gelombang penuh (dioda jembatan). Mengubah tegangan bolak-balik menjadi berdenyut. Arus melewati beban dua kali dalam arah yang sama.
Pengoperasian penyearah gelombang penuh.
Saring. Mengubah tegangan berdenyut ke DC. Ini mengisi daya saat tegangan diterapkan, dan dilepaskan selama jeda. Ini terdiri dari kapasitor oksida berkapasitas tinggi, yang secara paralel sering dihubungkan dengan kapasitor keramik dengan kapasitas sekitar 1 F. Untuk memahami kebutuhan elemen tambahan ini, harus diingat bahwa kapasitor oksida disusun dalam bentuk strip foil yang digulung menjadi gulungan.Gulungan ini memiliki induktansi parasit, yang secara signifikan menurunkan kualitas penyaringan kebisingan frekuensi tinggi. Untuk melakukan ini, kapasitor tambahan untuk korslet pulsa RF diaktifkan.
Rangkaian ekivalen filter dengan oksida dan kapasitor tambahan.
Stabilisator. Mungkin hilang. Skema node sederhana namun efektif dibahas di bawah ini.

Bagian berikut membahas cara memilih dan menghitung setiap elemen dari sumber DC 12 volt.

Pemilihan transformator

Ada dua cara untuk mendapatkan transformator yang sesuai. Produksi independen dari blok step-down dan pemilihan yang cocok di pabrik. Bagaimanapun, perlu diingat:

pada keluaran belitan step-down transformator, saat mengukur tegangan, voltmeter akan menunjukkan tegangan efektif (1,4 kali lebih kecil dari amplitudo);
pada kapasitor filter tanpa beban, tegangan konstan akan kira-kira sama dengan amplitudo (mereka mengatakan bahwa tegangan pada kapasitor "naik" sebesar 1,4 kali);
jika tidak ada stabilizer, maka di bawah beban tegangan pada kapasitansi akan turun tergantung pada arus;
agar stabilizer berfungsi, diperlukan kelebihan tegangan input di atas tegangan output, rasionya membatasi efisiensi catu daya secara keseluruhan.

Dari dua poin terakhir, dapat disimpulkan bahwa untuk operasi normal PSU, tegangan transformator harus melebihi 12 V.

Transformator berliku sendiri

Perhitungan penuh dan pembuatan transformator daya buatan sendiri rumit, memakan waktu, membutuhkan alat dan keterampilan. Oleh karena itu, jalur yang disederhanakan akan dipertimbangkan - pemilihan blok yang cocok untuk besi dan mengubahnya menjadi 12 V.

Jika ada transformator yang sudah jadi, tetapi tidak ada diagram koneksinya, Anda perlu memanggil penguji belitannya dengan penguji.Belitan dengan resistansi tertinggi kemungkinan besar adalah sumber listrik. Sisa gulungan harus dilepas.

Selanjutnya, Anda perlu mengukur ketebalan set besi b dan lebar pelat tengah a dan mengalikannya. Luas penampang inti diperoleh S \u003d a * b (dalam cm persegi). Ini menentukan kekuatan transformator P =. Selanjutnya, arus maksimum dalam ampere dihitung, yang dapat dilepas dari belitan dengan tegangan 12 volt: I \u003d P / 12.

Menentukan luas inti.

Selanjutnya, jumlah lilitan per volt dihitung menggunakan rumus n=50/S. Untuk 12 volt, perlu memutar 12 * n putaran dengan margin sekitar 20% untuk kerugian pada tembaga dan pada stabilizer. Dan jika tidak, maka tegangan jatuh di bawah beban. Dan langkah terakhir adalah memilih penampang kawat belitan sesuai grafik untuk rapat arus 2-3 mA / mm persegi.

Pilihan kawat tembaga.

Misalnya ada trafo dengan lilitan primer 220 V dengan set besi setebal 3,5 cm dan lebar lidah tengah 2,5 cm, maka S = 2,5 * 3,5 = 8,75 dan daya trafo = 3 W (kurang-lebih). Maka arus maksimum yang mungkin pada 12 volt adalah I=P/U=3/12=0,25 A. Untuk lilitan, Anda dapat memilih kawat dengan diameter 0,35..0,4 mm persegi. Untuk 1 volt ada 50 / 8,75 = 5,7 putaran, perlu untuk memutar 12 * 5,7 = 33 putaran. Mempertimbangkan stok - sekitar 40 putaran.

Pemilihan transformator yang sudah jadi

Jika ada transformator siap pakai dengan belitan sekunder yang cocok untuk arus dan tegangan, Anda dapat mencoba mengambil yang sudah jadi. Misalnya, dalam seri CCI ada produk yang cocok dengan tegangan belitan sekunder mendekati 12 volt.

Transformator	Penunjukan kesimpulan dari belitan sekunder	Tegangan, V	Arus yang diizinkan, A
Kamar Dagang dan Industri48	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

Keuntungan dari solusi ini adalah intensitas tenaga kerja minimum dan keandalan pelaksanaan pabrik. Minus - transformator berisi belitan lain, daya keseluruhan juga dihitung untuk bebannya.Karena itu, dalam hal berat dan ukuran, transformator seperti itu akan kalah.

Pemilihan dioda dan fabrikasi penyearah

Dioda dalam penyearah dipilih berdasarkan tiga parameter:

tegangan maju tertinggi yang diijinkan;
tegangan balik tertinggi;
arus operasi maksimum.

Menurut dua parameter pertama, 90 persen dari perangkat semikonduktor yang tersedia cocok untuk operasi di sirkuit 12 volt, pilihannya terutama dibuat oleh arus kontinu maksimum. Desain kotak dioda dan metode pembuatan penyearah juga bergantung pada parameter ini.

Jika arus beban tidak melebihi 1 A, dioda satu ampere asing dan domestik dapat digunakan:

1N4001-1N4007;
HER101-HER108;
KD258 (“tetesan”);
KD212 dan lain-lain.

Untuk arus yang lebih rendah (hingga 0,3 A), perangkat KD105 (KD106) dirancang. Semua dioda yang terdaftar dapat dipasang baik secara vertikal maupun horizontal pada sirkuit tercetak atau papan sirkuit, atau hanya pada pin. Mereka tidak membutuhkan radiator.

Jembatan dioda dari elemen berdaya rendah.

Jika Anda membutuhkan arus operasi yang besar, maka Anda perlu menggunakan dioda lain (KD213, KD202, KD203, dll.). Perangkat ini dirancang untuk operasi pada heat sink, tanpa mereka mereka akan menahan tidak lebih dari 10% dari arus papan nama maksimum. Karena itu, Anda harus memilih heat sink yang sudah jadi atau membuatnya sendiri dari tembaga atau aluminium.

Desain lain dari jembatan dioda.

Juga nyaman untuk menggunakan rakitan dioda jembatan siap pakai KTS405, KVRS atau sejenisnya. Mereka tidak perlu dirakit - cukup dengan menerapkan tegangan bolak-balik ke output yang sesuai dan menghapus konstanta.

Perakitan KVRS3510.

Kapasitas kapasitor

Kapasitansi kapasitor tergantung pada beban dan riak yang dimungkinkannya.Untuk menghitung kapasitas secara akurat, ada rumus dan kalkulator online yang dapat ditemukan di Internet. Untuk latihan, Anda dapat fokus pada angka-angka:

pada arus beban rendah (puluhan miliampere), kapasitansi harus 100..200 uF;
pada arus hingga 500 mA, diperlukan kapasitor 470.560 uF;
hingga 1 A - 1000..1500 uF.

Untuk arus yang lebih tinggi, kapasitansi meningkat secara proporsional. Pendekatan umum adalah bahwa semakin besar kapasitor, semakin baik. Anda dapat meningkatkan kapasitasnya sampai batas tertentu, hanya dibatasi oleh ukuran dan biaya. Dalam hal tegangan, perlu untuk mengambil kapasitor dengan margin yang serius. Jadi, untuk penyearah 12 volt, lebih baik mengambil elemen 25 volt daripada yang 16 volt.

Pertimbangan ini berlaku untuk sumber yang tidak stabil. Untuk PSU dengan stabilizer kapasitas, dapat dikurangi beberapa kali.

Stabilisasi tegangan keluaran

Stabilizer pada output catu daya tidak selalu diperlukan. Jadi, jika seharusnya menggunakan unit catu daya bersama dengan peralatan penghasil suara, maka outputnya harus memiliki tegangan yang stabil. Dan jika elemen pemanas berfungsi sebagai beban, stabilizer jelas berlebihan. Untuk Catu daya strip LED Anda dapat melakukannya tanpa modul catu daya yang paling kompleks, tetapi di sisi lain, tegangan yang stabil memastikan independensi kecerahan cahaya selama lonjakan daya dan memperpanjang umur lampu LED.

Jika keputusan untuk memasang stabilizer dibuat, maka cara termudah adalah memasangnya pada chip LM7812 khusus (KR142EN5A). Sirkuit switching sederhana dan tidak memerlukan penyesuaian.

Stabilizer pada 7812.

Tegangan dari 15 hingga 35 volt dapat diterapkan pada input stabilizer semacam itu. Kapasitor C1 dengan kapasitas setidaknya 0,33 mikrofarad harus dipasang pada input, setidaknya 0,1 mikrofarad pada output.Kapasitor blok filter biasanya bertindak sebagai C1 jika panjang kabel penghubung tidak melebihi 7 cm. Jika panjang ini tidak dapat dipertahankan, maka elemen terpisah perlu dipasang.

Chip 7812 memiliki perlindungan terhadap panas berlebih dan korsleting. Tapi dia tidak suka pembalikan polaritas pada input dan suplai tegangan eksternal ke output - waktunya dalam hidup dalam situasi seperti itu dihitung dalam hitungan detik.

Penting! Untuk arus beban lebih dari 100 mA, pemasangan stabilizer integral pada unit pendingin adalah wajib!

Meningkatkan arus keluaran stabilizer

Skema di atas memungkinkan Anda untuk memuat stabilizer dengan arus hingga 1,5 A. Jika ini tidak cukup, Anda dapat memberi daya pada node dengan transistor tambahan.

Sirkuit dengan transistor struktur n-p-n

Transistor eksternal n-p-n.

Sirkuit ini direkomendasikan oleh pengembang dan disertakan dalam lembar data untuk chip. Arus keluaran tidak boleh melebihi arus kolektor maksimum transistor, yang harus dilengkapi dengan pendingin.

Rangkaian transistor P-n-p

Jika tidak ada trioda semikonduktor dari struktur n-p-n, maka stabilizer dapat ditingkatkan dengan trioda semikonduktor p-n-p.

Transistor eksternal p-n-p.

Dioda silikon berdaya rendah VD meningkatkan tegangan output 7812 sebesar 0,6 V dan mengkompensasi penurunan tegangan melintasi persimpangan emitor transistor.

Stabilizer Parametrik

Jika karena alasan tertentu regulator terintegrasi tidak tersedia, Anda dapat menjalankan node pada dioda zener. Penting untuk memilih dioda zener dengan tegangan stabilisasi 12 V dan dirancang untuk arus beban yang sesuai. Arus tertinggi untuk beberapa dioda zener domestik dan impor 12 volt ditunjukkan dalam tabel.

Tipe Zener	D814G	D815D	KS620A	1N4742A	BZV55C12	1N5242B
Beban saat ini	5 mA	0,5 A	50 mA	25 mA	5 mA	40 mA
Tegangan stabilisasi	12 volt

Skema stabilizer parametrik sederhana.

Nilai resistor dihitung dengan rumus:

R \u003d (Uin min-Ust) / (Dalam maks + Min awal), di mana:

Uin min - tegangan input tidak stabil minimum (setidaknya 1,4 Ust), volt;
Ust - tegangan stabilisasi dioda zener (nilai referensi), volt;
Maks - arus beban tertinggi;
Ist min - arus stabilisasi minimum (nilai referensi).

Jika tidak ada dioda zener untuk tegangan yang diinginkan, itu dapat terdiri dari dua yang dihubungkan secara seri. Dalam hal ini, tegangan total harus 12 V (misalnya, D815A pada 5,6 volt ditambah D815B pada 6,8 volt akan menghasilkan 12,4 V).

Penting! Tidak mungkin untuk menghubungkan dioda zener (bahkan dari jenis yang sama) secara paralel "untuk meningkatkan arus stabilisasi"!

Dioda zener tidak dirangkai secara paralel.

Anda dapat menyalakan stabilizer parametrik dengan cara yang sama - dengan menyalakan transistor eksternal.

Skema stabilizer yang kuat.

Untuk transistor yang kuat, radiator harus disediakan. Tegangan suplai dalam hal ini akan kurang dari Ust dioda zener sebesar 0,6 V. Jika perlu, tegangan output dapat diatur ke atas dengan menyalakan dioda silikon (atau rantai dioda). Setiap elemen dalam rantai akan meningkatkan Vout sekitar 0,6 V.

Rangkaian stabilizer dengan dioda zener dan dioda.

Regulasi tegangan keluaran

Jika tegangan catu daya harus diatur dari nol, maka rangkaian optimal adalah penstabil parametrik dengan penambahan resistor variabel.

Regulasi tegangan halus.

Sebuah resistor 1 kΩ yang terhubung antara dasar transistor dan kabel biasa akan melindungi triode dari kegagalan jika rangkaian mesin potensiometer putus.Ketika kenop resistor variabel diputar, tegangan di dasar transistor akan berubah dari 0 ke Ust dioda zener dengan jeda sekitar 0,6 volt. Harus diperhitungkan bahwa parameter simpul akan lebih buruk karena penggunaan potensiometer - keberadaan kontak yang bergerak (bahkan berkualitas baik) pasti akan mengurangi stabilitas tegangan di dasar transistor.

Tata letak instrumen

Setelah semua node dipilih, atau ada gagasan yang jelas tentang apa itu, Anda dapat melanjutkan ke tata letak perangkat. Penting juga untuk memahami seperti apa kasing perangkat di masa depan.Anda dapat memilih yang sudah jadi, Anda dapat melakukannya sendiri jika Anda memiliki bahan dan keterampilan.

Tidak ada aturan khusus untuk tata letak node di dalam kasing. Tetapi diinginkan untuk mengatur simpul-simpul tersebut sehingga dihubungkan oleh konduktor secara seri, seperti pada diagram, dan sepanjang jarak terpendek. Terminal keluaran paling baik ditempatkan di sisi yang berlawanan dengan kabel listrik. Lebih baik memperbaiki sakelar daya dan sekering di bagian belakang perangkat. Untuk penggunaan ruang antar-kasus yang rasional, beberapa node dapat dipasang secara vertikal, tetapi lebih baik untuk memperbaiki jembatan dioda secara horizontal. Saat dipasang secara vertikal, arus konveksi udara panas dari dioda bawah akan mengalir di sekitar elemen atas dan juga memanaskannya.

Bagi mereka yang tidak mengerti, tonton videonya: Catu daya do-it-yourself sederhana.

Merakit catu daya DC daya tetap itu mudah. Ini dalam kekuatan master rata-rata, Anda hanya perlu pengetahuan dasar di bidang teknik listrik dan keterampilan instalasi minimal.

buatan sendiri