Mały liniowy zasilacz: Transformator i bezpieczniki

Oto drugi artykuł z serii przedstawiającej kolejne etapy projektowania niedużego zasilacza warsztatowego. W tym artykule zajmiemy się przede wszystkim bardzo ważną sprawą wyboru transformatora i jego parametrów oraz wcale nieoczywistą kwestią doboru bezpiecznika czy może bezpieczników.

W poprzednim, wstępnym artykule serii ogólnie omówiłem możliwości i właściwości prototypów zasilaczy, pokazanych na powyższej fotografii tytułowej. Teraz pora na szczegóły. W poniższym artykule omawiam głównie sprawę wyboru transformatora.

Przypominam, że klasyczne zasilacze są zrealizowane według koncepcji z rysunku 1. Transformator (Tr) po pierwsze obniża napięcie z sieci z groźnych 230 woltów do kilkunastu, najwyżej kilkudziesięciu woltów. Po drugie, transformator zapewnia oddzielenie, izolację galwaniczną od sieci, bo uzwojenie wtórne jest dobrze odizolowane od pierwotnego.

Na uzwojeniu wtórnym występuje nieduże napięcie przemienne, które trzeba wyprostować, czyli zamienić na napięcie stałe. Prostowanie realizujemy przy użyciu diod, które przewodzą prąd w jednym kierunku, najczęściej za pomocą prostownika mostkowego (M1). Sam prostownik nie daje jeszcze „gładkiego” napięcia stałego, tylko napięcie tętniące, dlatego konieczny jest też kondensator filtrujący (C_F) o odpowiednio dużej pojemności.

Mówimy, że kondensator wygładza tętnienia. Na kondensatorze tym otrzymujemy napięcie stałe, ale niestabilizowane, w praktyce z jakimiś niedużymi tętnieniami. Dlatego dobry klasyczny zasilacz zawiera też stabilizator, czyli układ elektroniczny, który na wyjściu daje „gładkie”, dobrze stabilizowane napięcie stałe. Szczegóły będę omawiał w kolejnych artykułach, a na razie najważniejsze.

Wybór transformatora

Chcemy uniknąć zakłóceń impulsowych, więc nasz zasilacz ma zawierać klasyczny transformator sieciowy. Profesjonalny konstruktor wykorzystałby zrobiony na zamówienie transformator o potrzebnych, dokładnie obliczonych parametrach, natomiast hobbysta wykorzysta coś gotowego, w wielu przypadkach jakiś już posiadany transformator „z odzysku”.

Chcemy zrobić niewielki zasilacz do warsztatu elektronika i dużo się przy tym nauczyć. Dlatego nie musi to być duży transformator! Jeśli prąd wyjściowy ma wynosić tylko 200…500 mA, to można wykorzystać transformator o mocy kilku watów, ale lepiej większy, kilkunastowatowy.

Moc transformatora

W polskich transformatorach sieciowych oznaczanych literami TS… od Transformator Sieciowy (i ewentualnie jeszcze jedną lub dwiema), liczba występująca bezpośrednio po tych literach to moc nominalna. Ściślej biorąc, jest to moc wyrażana w woltoamperach (VA), ale można uznać, że chodzi o waty (W).

W katalogu (bez problemu do znalezienia w Internecie) trzeba sprawdzić nominalne parametry transformatora, a konkretnie nominalne napięcie i nominalny prąd. Ich pomnożenie powinno dać wartość mocy nominalnej tego transformatora. Przykładowo wykorzystany przeze mnie stary transformator TS15/4 ma moc nominalną 15 watów (woltoamperów), napięcie 2 ×15,4 V i prąd 2 × 0,5 A (30,8 V × 0,5 A = 15,4 W). Ale nie zawsze tak jest, o czym za chwilę.

Napięcie wyjściowe transformatora

My chcemy w zasilaczu wykorzystać popularny scalony stabilizator LM317, dlatego napięcie na jego wejściu, czyli napięcie na głównym kondensatorze filtrującym, nie może być większe niż 40 V. Większe napięcie może uszkodzić stabilizator LM317. I to ma ścisły związek z wyborem transformatora.

Otóż w katalogu podana jest wartość skuteczna napięcia przemiennego, a my po wyprostowaniu na kondensatorze filtrującym uzyskamy napięcie stałe mniej więcej 1,4 raza większe. Weźmy przykład małego transformatora TS 2/24. Zgodnie z rysunkiem 2 jego napięcie wtórne to 25 woltów i prąd 40 mA.

Teoria jest bardzo prosta, praktyka już nie.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w kwietniowym numerze czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 4/2025). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełną wersję czasopisma znajdziesz na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 4/2025 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki

 

Uwaga! Osoby, które nie są (jeszcze) moimi stałymi Patronami, mogą nabyć PDF-y z pełną wersję tego numeru oraz wszystkich innych numerów czasopisma wydanych od stycznia 2023, „stawiając mi kawę” (10 złotych za jeden numer czasopisma w postaci pliku PDF).
W tym celu należy kliknąć link (https://buycoffee.to/piotr-gorecki), lub poniższy obrazek

Następnie wybrać – Postaw kawę za:
– jeśli jeden numer ZE – 10 zł,
– jeśli kilka numerów ZE – Własna kwota. I tu wpisać kwotę zależną od liczby zamawianych numerów – wydań (N x 10 zł),
Wpisać imię nazwisko.
Podać adres e-mail.
Koniecznie zaznaczyć: „Chcę dodać dedykację/Wiadomość dla Twórcy” i tu wpisać, który numer lub numery ZE mam wysłać na podany adres e-mailowy. Jeśli ma to być numer z tym artykułem trzeba zaznaczyć, że chodzi o ZE 3/2025.
UWAGA!!! E-mail z linkiem do materiałów (Smash) wysyłamy zazwyczaj w ciągu 24 godzin. Czasem zdarza się jednak, że trafia do spamu. Jeśli więc nie pojawi się w ciągu 48 godzin prosimy sprawdzić w folderze spam, a ewentualny problem zgłosić na adres: kontakt@piotr-gorecki.pl.