Питание микроконтролерных устройств от сети 220В
Простейший путь организовать надёжное питание микроконтроллерного устройства — это «не изобретать велосипед», а использовать покупные промышленные адаптеры. Среди радиолюбителей достаточно популярными являются малогабаритные блоки питания в пластмассовом корпусе с запрессованной в него вилкой. В обиходе такие адаптеры называют «сетевыми вилками» или, по-английски, WW (Wall Warts).
Различают аналоговые и импульсные «сетевые вилки».
Аналоговые «сетевые вилки» выполняются по традиционной схеме «трансформатор — мостовой выпрямитель — электролитический конденсатор фильтра». Их выходное напряжение обычно не стабилизировано, хотя встречаются блоки питания с встроенной микросхемой из серии «78хх». Электрические параметры «сетевых вилок» указываются прямо на этикетке корпуса. Типовые значения: выходное напряжение 1.5... 12 В при токе нагрузки 0.2...2 А.
Важный нюанс. Заявленные в этикетке данные могут не соответствовать действительности или выполняться с чрезмерным нагревом корпуса. Хорошим ориентиром при выборе адаптера является его масса. Чем он тяжелее (250...450 г), тем больше выходная мощность и тем меньше температура нагрева.
Импульсные «сетевые вилки» тоже содержат трансформаторную развязку, но только на более высокой частоте. Внутри у них находится стабилизированный транзисторно-микросхемный AC/DC-преобразователь напряжения и импульсный трансформатор. Для сравнения, при выходной мощности 18 Вт, они весят всего лишь 200 г, имеют хороший КПД и низкий уровень пульсаций (Табл. 6.1). Из недостатков — более высокая цена, чем у аналоговых «сетевых вилок».
Шнур, выходящий из «сетевой вилки», оканчивается штыревым разъёмом DC Plug из серий «DJK», «2А» «РС» (название зависит от фирмы-изготовителя). Подбирая к нему ответную часть, надо знать точные геометрические размеры, потому что диаметры штырей встречаются разные. И хотя отличие порой составляет полмиллиметра, это может стать непреодолимым препятствием для стыковки.
На Рис. 6.1, а...ж показаны схемы организации питания от сети 220 В с использованием «сетевых вилок».
Рис. 6.1. Схемы организации питания от сети 220 В через «сетевые вилки» (начало):
а) типовая «сетевая вилка». Выходное напряжение не стабилизировано и зависит оттока нагрузки. Диаметр штыря разъёма XI в основном бывает двух типов: «малый» (1.65 мм) и «большой» (2.1 мм), что надо учитывать, подбирая ответную часть;
б) адаптация к сети 220 В «американской сетевой вилки», изначально рассчитанной на переменное напряжение 110 В. Резистор RI разряжает балластный конденсатор C1 при отключении устройства от сети 220 В, иначе «искра» от конденсатора может больно пройти через тело человека, если случайно взяться за сетевую вилку пальцами;
в) если имеется возможность выбрать одну «сетевую вилку» из нескольких однотипных, то следует по миллиамперметру PAI измерить переменный ток в первичной обмотке трансформатора 77 на холостом ходу, т.е. без нагрузки. Себе лучше оставить ту«сегевую вилку», которая имеет минимальный ток, обычно в районе 10...20 мА;
г) автоматическая подача питания +5 В при нажатии кнопки SBI, при этом начинает работать телевизор или иной бытовой прибор (торшер, вентилятор). Первичная обмотка трансформатора 77 «сетевой вилки» дорабатывается уменьшением числа витков до 120... 160 проводом ПЭВ-0.31. В рабочем состоянии на первичной обмотке должно падать 3...4 В, то есть трансформатор напряжения превращается в трансформатор тока. Стабилитрон VD5 защищает вход стабилизатора DA1 от импульсных перегрузок при включении/выключении телевизора;
Рис. 6.1. Схемы организации питания от сети 220 В через «сетевые вилки» (окончание):
д) аппаратное уменьшение температуры греющейся «сетевой вилки» с некачественно изготовленным трансформатором 77 (недостаточное число витков в первичной обмотке). Доработка заключается в установке элементов Rl, C1...CJ. Конденсатор C1 снижает напряжение, а элементы С2, CJ, VDI, VD2 — удваивают его;
е) схема Р. Степьена. Стандартные диоды моста «сетевой вилки» заменяются стабилитронами VD1...VD4, которые одновременно являются выпрямителями и стабилизаторами. Выходное напряжение получается на 0.7 В больше, чем пороговое напряжение одного стабилитрона. Балластный конденсаторе/ и резистор R1 ставятся в том случае, если первичная обмотка понижающего трансформатора 77 имеет слишком малое омическое сопротивление;
ж) А1 — это покупной «электронный трансформатор» для питания галогенных ламп. Его, в первом приближении, можно считать импульсной «сетевой вилкой», работающей на частоте около 30 кГц (зависит от мощности нагрузки). Доработка заключается в дополнительном введении в базовую схему сглаживающих конденсаторов С5...С7 и выпрямителя на высокочастотных диодах Шоттки VD7...VD10. Возможные замены диодов: MBR340, КД213, КД257 и другие аналогичные с обратным напряжением не менее 30 В.
Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема.