Yksinkertaisia virtapiirejä

Sivun sisältöä muutettu viimeksi 24.4.2004.
Ikivanha viisaus, 1 kt

Tasasuuntaaja/suodin

Useimmat sähkölaitteet eivät toimi ilman sähköä, joten tarvitsemme joko paristot tai verkkovirran avuksemme. Paristojen kytkennänhän kaikki tietävät, eli seuraavaksi verkkovirrasta tasasuunnatuksi:
Tasasuuntaaja, 11 kt
Sinisen ja mustan johtimen leikkaus tasasuuntaajan vieressä ei tarkoita juotosta.
TR 1=muuntaja
D1-D4=diodi/tasasuuntaussilta
C1,C2=elektrolyyttikondensaattori

Jos Sinulla on tiedossa haluamasi ulostulotasajännite (Vout), voit laskea muuntajan toisiojännitteen (Vin) näin: (Vout + 1) / sqrt 2 = Vin  Esim. Vout = 24VDC: ( 24V + 1V ) / 1.41 = 18V, eli muuntajan toisiojännite = 18 V~. Jos ihmettelet, mistä tuo +1 tulee, kyse on tasasuuntausdiodien yli jäävästä virrasta. Sen todellinen arvo vaihtelee yhden voltin molemmin puolin, mutta kymmenien volttien käyttöjännitteillä kymmenyksien eroista ei juurikaan kannata välittää. Pienillä jännitteillä regulointi on hyvä vaihtoehto, jos jännitteen tulee olla tarkasti jotakin.

Diodeiksi täytyy valita vain ja ainoastaan jännite- ja virtamäärät reilusti ylittäviä kappaleita. Tasasuuntaussilloissa on yleensä tarpeeksi suuret arvot normaalikäyttöön. Kuitenkin sillan pitää kestää monin kerroin se jännite- ja virtamäärä, mikä normaalisti laitteen lävitse menee. Tämä tehdään ylijännitteiden ja kuormitushuippujen vuoksi. Huomaa myös, että tasasuuntimetkin lämpenevät kuormituksen mukaan, ja usean ampeerin virralla se on melkein pakko kiinnittää jäähdytyslevyyn, ettei kuumuus hajottaisi sitä. Elektrolyyttikondensaattoreitten kapasitanssi riippuu täysin haluttavasta virtamäärästä. Jos virta piirissä ylittää 2 ampeeria, kannattaa konkat valita niin, että kapasitanssi on esim. 4 700 mikrofaradia. Yli neljan ampeerin virtoihin käytettäneen sitten jo yli 10 000 mikrofaradin kapasitansseja. Mitä pienemmät kapasitanssit on käytössä, sitä suurempi on rippelijännite. Rippelijännite syntyy, kun varatut kondensaattorit tyhjenevät ennen seuraavan sykäyksen varastoitumista, ja se aiheuttaa mm. hurinaongelmia. Laskennallisesti kondensaattorin kapasitanssi saadaan, kun tiedetään haluttu rippelijännite, virta ja jännitteen jaksonaika.
Kondensaattorin kapasitanssi 2 kt

Jaksonaika 50 hertsin sähköjärjestelmissä on 20 ms, jos käytetään puoliaaltotasausta, ja 10 ms kokoaaltotasauksella. Kapasitanssi ilmoitetaan faradeina, virta ampeereina, jännite voltteina.
 

Puoliaaltotasasuuntaaja

Jos haluat saada sekä positiivisen että negatiivisen käyttöjännitteen, täytyy sinun valita muuntaja, jossa on kaksi toisiokäämiä; toinen plussaa ja toinen miinusta varten. Allaoleva kytkentä tuottaa ns. puoliaaltotasasuunnatun jännitteen. Kytket kuumat pisteet kuten yllä, mutta maan vedät suoraan sellaisenaan läpi. Vasta suotokondensaattoreissa tulee muutos: Tarvitset + ja - kiskoille molemmille omat suotokondensaattorit. Plussapuolen kytket kuten yllä (siis plussasta maahan). Miinuksen kytket maasta miinukseen, niin että  konkan positiivinen jalka on maassa. Katso allaoleva kuva. Kaikki komponentit kuten pelkässä tasasuuntaajassa.
Puoliaaltotasasuuntaaja, 14 kt

78/79XX Regulaattori

Normaalin virtalähteen jännite nousee tyhjäkäynnillä lähes puolitoistakertaiseksi; kahdellatoista voltilla  jännite saattaa olla jopa seitsemäntoista volttia. Lisäksi maksimikuormituksella jännite saattaa laskea hieman nimellisestä. Tällainen käyttäytyminen syntyy virtalähteen sisäisestä resistanssista. Reguloitu käyttöjännite ei notku kuormituksen mukaan, kunhan kuorma pysyy määritellyissä rajoissa. Hyvin yleiskäyttöisiä regulaattoreita ovat 78XX ja 79XX-sarjojen regulaattorit. Ulostuleva jännite voi olla 05,06,07,08,09,10,12,15,18,20 tai 24, positiivista tai negatiivista volttia, tyypistä riippuen. Virtaa tämän regulaattorityypin läpi saa maksimissaan mennä 1,5 ampeeria. Yli puolen ampeerin tehoilla regulaattoriin kannattaa kiinnittää jäähdytyslevy. 79XX on negatiivinen 78XX positiivinen. Nollat ovat äskeisessä suoraan siksi, koska sijoittamalla jonkun luvun suoraan XX:n tilalle saat tarvittavan mallinumeron, joka on yleispätevä.
Regulaattori, 19 kt
Huom! Saadaksesi reguloidun negatiivisen jännitteen, myös sisääntuleva jännite täytyy olla negatiivinen.  Tällaisenaan piiri sopii hyvin yhditettäväksi kohdassa 1. olevaan tasasuuntaus/suodin-piirin.
C1=100nF kondensaattori
C2=100nF kondensaattori
C3=100uF elko

Säädettävä regulaattori

Aina eivät laitteen käyttöjännite ja jokin vakioregulaattori yhteen. Tällöin voidaan käyttää säädettävää regulaattoria. Seuraavassa kaavio LM317T ja LM338T-piirien kytkennästä:
LM317/338-regulaattori, 11 kt
LM317:n läpi kulkeva virta saa olla maksimissaan 1,5 ampeeria. LM338:ssa vastaava luku on viisi ampeeria. Regulaattori kannattaa varustaa jäähdytyslevyllä, jos tehonkulutus (regulaattoriin jäävä jännite kerrottuna virralla) on yli 2-3 wattia.

[< takaisin ]


Rami Aikio
1999 - 2004
ramiaik@luukku.com