Низковольтное питание — от сети
Компактные бытовые электронные устройства — гаджеты, такие как часы-будильники, радиоприёмники, детские игрушки, метеостанции и другие подобные устройства имеются практически в каждом доме. Систематично и везде хозяева дома вынуждены снабжать их электропитание батарейками с номинальным напряжением 1,5 В («пальчиковые» — типоразмера АА и «мизинчиковые» — ААА) либо дисковыми типа CR, AG и др. — с напряжением от 1,5 до 3 В. С учётом того, что элементы питания (батарейки) возрастают в цене (как и все другое), создатель предлагает более рациональный выход для рачительных хозяев, в частности -использовать для питания нужных в доме и (либо) полюбившихся хозяевам устройств, питание от бытовой электросети посредством сетевого адаптера.
Так, затраты для домашнего бюджета значительно сократятся, потому, что не будет необходимо всегда покупать батарейки.
Само собой разумеется, имеется ещё один метод экономии либо рационального жизнеобеспечения: замена элементов питания — батареек — аккумуляторная батареями того же форм и размера-фактора, благо они имеются в свободной продаже и различаются энергоёмкостью. Таковой путь также оправдан с позиций экономики домашнего хозяйства.
Но и он менее рентабельный и универсальный, относительно того, что предлагается ниже в статье, потому, что к аккумуляторная батареям потребуется зарядное устройство (дополнительный расход), стоят хорошие аккумуляторная батареи с энергоёмкостью более 2 А ч более чем 300 рублей за штуку, а помимо этого, их не всегда возможно действенно заменять вместо штатных батареек, потому, что аккумуляторная батареи обрисовываемого формфактора имеют полное напряжение заряда 1,2… 1,25 В, тогда как батарейка — 1,5 В. При соединении этих элементов в последовательную электрическую цепь появляется отличие в эквивалентном напряжении питания, и для некоторых электронных устройств это есть значительным причиной, воздействующим на их обычную работу.
К примеру, в случае если в большинстве пультов дистанционного управления для бытовой аппаратуры уместно использование аккумуляторная батарей с номинальным напряжением 1,2 В — любой, вместо батарей с номинальным напряжением 1,5 В — любая, то, например, для метеостанции китайского производства независимое питание 2,4 В вместо 3 В есть критическим для обычной работы ЖКИ-устройства.
Однако, решить проблемную обстановку не так уж тяжело. Для этого нужен сетевой адаптер.
Блок-схема питания низковольтной нагрузки посредством стабилизатора представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Схема питания низковольтной нагрузки посредством микросхемы-стабилизатора
Более того, потому, что сначала заявленным пафосом в статье есть экономия бюджета, то потом будут рассмотрены не самодельные, а имеющиеся в наличии практически в каждом доме сетевые зарядные устройства для мобильных телефонов, из которых — посредством несложной доработки — возможно сделать адаптер.
Для данной цели в полной мере подойдут зарядные устройства с импульсным источником питания (в корпуса), с напряжением в диапазоне 4,2…9 В и током более 100 мА.
В случае если вскрыть корпус большинства из таких зарядных устройств мобильных телефонов, то встретимся с ними «внутренности»: плату с выпрямителем, стабилизатором напряжения и импульсным трансформатором (рис. 2 фото).
Рис.
2 (фото). Вид на внутреннее «содержание» сетевого адаптера питания — зарядного устройства для современных мобильных телефонов
Таких устройств довольно много и практически все они организованы по одному принципу (сделаны по одной принципиальной электрической схеме).
Но сейчас мы кроме того не будем разглядывать её особенности, потому, что вносить значительных трансформаций в неё не будет необходимо.
К схеме на рисунке 1 нужно добавить лишь дополнительный стабилизатор с фиксированным напряжением. Самый распространены и имеют минимальную розничную цену (9 рублей — по состоянию на конец 2014 года) трёхвыводные микросхемы-стабилизаторы типа L78LЗЗABZ-АР, каковые содержат в себе более 20 дискретных элементов.
ВНИМАНИЕ, Принципиально важно!
Нужно сделать два важных уточнения. Во-первых, выходной ток доработанного стабилизатора будет ограничен большим током, на что вычислена микросхема L78LЗЗABZ-AP, другими словами 100 мА.
А во-вторых, из-за чего рекомендуется применить дополнительный стабилизатор к сетевому адаптеру — зарядному устройству для мобильных телефонов (для питания низковольтных устройств)? Вследствие того что кое-какие устройства, такие как метеостанции (и другие) при приложенном постоянном напряжении более 3,7 В выходят из строя, для предотвращения таких обстановок используйтепри отладке.
А сетевые зарядные устройства для мобильных телефонов, которые содержат импульсный источник питания, имеют выходное напряжение (в зависимости от предназначения и модели) в диапазоне от 4,2 до 8 В. Такое зарядное устройство к практически всем обрисованных гаджетов подключать запрещено. К примеру, метеостанция «будет ругаться» и показывать на дисплее — ЖКИ все сегменты сходу, а при долгом действии повышенного питающего напряжения — неизбежно выйдет из строя, что никак не входит в отечественные замыслы.
Исходя из этого нужен дополнительный маломощный стабилизатор с фиксированным напряжением.
НИЗКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
Таким линейным стабилизатором есть микросхема L78LЗЗBZ-AP. Она реализована в различных выполнениях, а также в корпусе ТО-92 -с тремя выводами. Цоколёвка стабилизатора в таком корпусе приведена на картинках 1 и 3.
Рис.
3. Цоколёвка микросхемы L78L33ABZ-AP
Рис. 4. Типовая схема подключения стабилизатора модельного последовательности L78 в электрическую цепь
На рисунке 4 представлена типовая схема включения линейного стабилизатора.
Дабы не утомлять читателя, не стану приводить подробные электрические характеристики стабилизатора (их возможно самостоятельно взять в открытом доступе), сообщу только о нескольких привлекательных качествах. Для меня это, в первую очередь, цена: 9 рублей за 1 корпус (по состоянию на начало 2015 года).
При фиксированном выходном напряжении стабилизации 3,3 В выходной ток 100 мА разрешает использовать её в широком спектре низковольтных и маломощных электронных устройств — для замены штатных и (либо) независимых элементов питания, каковые, к слову, хватает дороги. К примеру, «дисковая» батарея типа CR2032 с номинальным напряжением 3 В производства Durasel обойдётся практически в две много рублей, и её энергоресурс конечен.
У рассмотренного в примере стабилизатора имеется и аналоги, причём с различной ценой. К примеру, таким (более дорогостоящим) аналогом есть стабилизатор LP2950AC2-3-3, что кроме этого имеет ограничение по выходному току 100 мА и модификацию в трёхвыводном корпусе ТО-92.
На рисунке 5 представлен вид на плату зарядного устройства для мобильных телефонов Nokia с впаянным линейным стабилизатором L78LЗЗABZ-AP.
Рис.
5 (фото). Вид на плату зарядного устройства для мобильных телефонов Nokia с впаянным линейным стабилизатором L78L33ABZ-AP
Как видно из рисунка 5 (фото), выход стабилизатора — вывод 1, покинут «в воздухе», и к нему припаян (и закрыт кембриком) проводник («+» питания), что после этого идёт конкретно на метеостанцию.
На картинках 6 и 7 (фото) представлен вид на главный блок с индикатором метеостанции китайского производства с подключенным проводником от сетевого адаптера, что проходит через батарейный отсек метеостанции; проводники припаяны к контактам батарей.
Рис. 6 (фото). Вид на метеостанцию с подключенным сетевым адаптером
Рис.
7 (фото). Вид с тыльной стороны корпуса метеостанции на проводник питания
Очевидно, имеется области, в которых такие батареи до тех пор пока ничем нельзя заменить (к примеру, автомобильные брелоки для пультов и сигнализаций, SMOS др и ПК.).
Но, в большинстве электронных устройств, предназначенных для бытового применения, такая замена независимого питания на сетевой адаптер более чем оправдана.
ОГРАНИЧЕНИЕ ТОКА Посредством ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ
Вторым популярным (среди других) вариантом «сетевого» питания низковольтных и маломощных электронных устройств есть ограничение тока посредством полупроводниковых диодов.
Потому, что на кремниевом полупроводниковом диоде падение напряжения в цепи постоянного тока образовывает практически 0,6 В, электрическая цепочка из последовательно соединённых однотипных диодов даст значительное уменьшение напряжения, что уместно реализовать в низковольтной цепи. К примеру, в том же разглядываемом случае, в то время, когда необходимо обеспечить питание электронному устройству в пределах 3,3 В, а в наличии имеется только адаптер для зарядки мобильного телефона (реализованный по схеме с импульсным ИП — это уточнение принципиально важно) с выходным напряжением 4,2 В, два диода типа 1N4148, КД105 (либо подобные) с любым буквенным индексом, включенные последовательно с нагрузкой в полной мере решают поставленную задачу.
Вариант ограничения тока (и напряжения) представлен на рисунке 8.
Рис. 8. Электрическая схема соединения диодов в качестве ограничения тока
Однако нужно учитывать ток в электрической цепи.
Полупроводниковый диод типа КД105, включенный как ограничитель тока, возможно использовать в том месте, где ток потребления устройства (нагрузки) не превышает 20 мА. Исходя из этого таковой вариант уместен лишь в подходящих случаях.
Нужно подметить, что нужно установить по окончании цепи ограничения тока (диодов либо интегрального стабилизатора) оксидный конденсатор для сглаживания помех в цепи питания по низкой частоте.
Данный совет особенно актуален в ситуации, в то время, когда протяженность проводов питания от адаптера до устройства образовывает более 1 м.
А. КАШКАРОВ, г. Петербург
