Une source de tension constante de 12 volts est un appareil utile pour une maison, un chalet ou un garage. Un tel appareil est facile à fabriquer soi-même. Vous trouverez ci-dessous un schéma d'une alimentation 12V pour un assemblage à faire soi-même, ainsi que des conseils sur le calcul et le choix des composants.

Types d'alimentations

A ce jour, les sources de tension pulsée se sont généralisées. Ils présentent un avantage significatif par rapport aux circuits de transformateurs traditionnels en termes d'efficacité énergétique, de poids et de taille. On pense qu'à des courants de charge de plus de 5 ampères, ils ont des préférences indéniables. Mais ils présentent également des inconvénients - par exemple, la génération d'interférences RF dans le réseau d'alimentation et dans la charge.Et le principal obstacle au montage à domicile est la complexité des circuits et le besoin de compétences particulières pour la fabrication des pièces de bobinage. Par conséquent, il est préférable pour un maître de maison moyennement qualifié de fabriquer une alimentation selon le principe habituel avec un transformateur abaisseur de réseau.

Où est la source de tension utilisée

La portée d'un tel bloc d'alimentation dans le ménage est large :

alimentation de lampes basse tension;
Batterie en charge;
alimentation pour appareils audio.

Ainsi que de nombreux autres usages qui nécessitent une tension constante de 12 volts.

Schéma d'un transformateur d'alimentation

Comment faire une alimentation 12 volts de vos propres mains - exemples de circuits

Schéma de principe de l'alimentation.

Un circuit d'alimentation 12 volts fonctionnant à partir d'un réseau 220 V se compose des nœuds suivants :

Un transformateur abaisseur. Il se compose de fer, d'enroulements primaires et secondaires (il peut y en avoir plusieurs). Sans entrer dans le détail du principe de fonctionnement, il convient de noter que la tension de sortie dépend du rapport des spires des enroulements primaire (n1) et secondaire (n2). Pour obtenir 12 volts, il faut que l'enroulement secondaire contienne 220/12 = 18,3 fois moins de spires que le primaire.
Redresseur. Le plus souvent réalisé sous la forme d'un circuit pleine onde (pont de diodes). Convertit la tension alternative en pulsation. Le courant traverse la charge deux fois dans le même sens.
Le fonctionnement d'un redresseur double alternance.
Filtre. Convertit la tension pulsée en courant continu. Il se charge lorsqu'une tension est appliquée et se décharge pendant les pauses. Il se compose d'un condensateur à oxyde de grande capacité, en parallèle duquel un condensateur céramique d'une capacité d'environ 1 μF est souvent connecté. Pour comprendre la nécessité de cet élément supplémentaire, il faut se rappeler que le condensateur à oxyde est agencé sous la forme de bandes de feuille enroulées en rouleau.Ce rouleau présente une inductance parasite, qui dégrade considérablement la qualité du filtrage des bruits haute fréquence. Pour ce faire, un condensateur supplémentaire pour court-circuiter les impulsions RF est activé.
Circuit équivalent du filtre avec oxyde et condensateurs supplémentaires.
Stabilisateur. Peut être manquant. Des schémas de nœuds simples mais efficaces sont discutés ci-dessous.

Les sections suivantes expliquent comment sélectionner et calculer chaque élément d'une source de 12 volts CC.

Sélection du transformateur

Il existe deux manières d'obtenir un transformateur adapté. Production indépendante d'un bloc abaisseur et sélection d'un bloc approprié en usine. Dans tous les cas, gardez à l'esprit :

à la sortie de l'enroulement abaisseur du transformateur, lors de la mesure de la tension, le voltmètre indiquera la tension effective (1,4 fois inférieure à l'amplitude);
sur le condensateur de filtrage sans charge, la tension constante sera approximativement égale à l'amplitude (ils disent que la tension sur le condensateur «augmente» de 1,4 fois);
s'il n'y a pas de stabilisateur, alors sous charge, la tension sur la capacité chutera en fonction du courant;
pour que le stabilisateur fonctionne, un certain excès de tension d'entrée par rapport à la tension de sortie est nécessaire, leur rapport limite l'efficacité de l'alimentation dans son ensemble.

Des deux derniers points, il ressort que pour un fonctionnement normal de l'alimentation, la tension du transformateur doit dépasser 12 V.

Transformateur à enroulement automatique

Le calcul complet et la fabrication d'un transformateur de puissance fait maison est complexe, prend du temps, nécessite des outils et des compétences. Par conséquent, un chemin simplifié sera envisagé - la sélection d'un bloc adapté au fer et sa modification en 12 V.

S'il existe un transformateur prêt à l'emploi, mais qu'il n'y a pas de schéma de sa connexion, vous devez appeler son testeur d'enroulement avec un testeur.L'enroulement avec la résistance la plus élevée est probablement le secteur. Le reste des enroulements doit être retiré.

Ensuite, vous devez mesurer l'épaisseur de l'ensemble de fer b et la largeur de la plaque centrale a et les multiplier. La section transversale du noyau est obtenue S \u003d a * b (en cm2). Il détermine la puissance du transformateur P=. Ensuite, le courant maximal en ampères est calculé, qui peut être retiré d'un enroulement avec une tension de 12 volts: I \u003d P / 12.

Détermination de la zone du noyau.

Ensuite, le nombre de spires par volt est calculé selon la formule n=50/S. Pour du 12 volts, il faut bobiner 12*n spires avec une marge d'environ 20% pour les pertes dans le cuivre et sur le stabilisateur. Et sinon, la tension chute sous charge. Et la dernière étape consiste à sélectionner la section transversale du fil d'enroulement selon le graphique pour une densité de courant de 2-3 mA / mm².

Choix de fil de cuivre.

Par exemple, il existe un transformateur avec un enroulement primaire de 220 V avec un ensemble de fer de 3,5 cm d'épaisseur et une largeur de languette médiane de 2,5 cm, donc S = 2,5 * 3,5 = 8,75 et la puissance du transformateur =3 W (environ). Ensuite, le courant maximum possible à 12 volts est I=P/U=3/12=0,25 A. Pour le bobinage, vous pouvez choisir un fil d'un diamètre de 0,35..0,4 mm². Pour 1 volt il y a 50 / 8,75 = 5,7 tours, il faut enrouler 12 * 5,7 = 33 tours. Compte tenu du stock - environ 40 tours.

Sélection d'un transformateur fini

S'il existe un transformateur prêt à l'emploi avec un enroulement secondaire adapté au courant et à la tension, vous pouvez essayer d'en prendre un prêt à l'emploi. Par exemple, dans la série CCI, il existe des produits adaptés avec une tension d'enroulement secondaire proche de 12 volts.

Transformateur	Désignation des conclusions de l'enroulement secondaire	Tension, V	Courant admissible, A
Chambre de commerce et d'industrie48	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

L'avantage de cette solution est l'intensité de travail minimale et la fiabilité de l'exécution en usine. Moins - le transformateur contient d'autres enroulements, la puissance globale est également calculée pour leur charge.Par conséquent, en termes de poids et de taille, un tel transformateur perdra.

Sélection de diodes et fabrication de redresseurs

Les diodes du redresseur sont sélectionnées en fonction de trois paramètres :

la tension directe autorisée la plus élevée ;
la tension inverse la plus élevée ;
courant de fonctionnement maximal.

Selon les deux premiers paramètres, 90% des dispositifs à semi-conducteurs disponibles conviennent au fonctionnement dans un circuit de 12 volts, le choix est principalement fait par le courant continu maximum. La conception du boîtier de la diode et le procédé de fabrication du redresseur dépendent également de ce paramètre.

Si le courant de charge ne dépasse pas 1 A, des diodes étrangères et domestiques d'un ampère peuvent être utilisées:

1N4001-1N4007 ;
HER101-HER108 ;
KD258 ("gouttelette");
KD212 et autres.

Pour des courants plus faibles (jusqu'à 0,3 A), des appareils KD105 (KD106) sont conçus. Toutes les diodes répertoriées peuvent être montées à la fois verticalement et horizontalement sur un circuit imprimé ou une carte de circuit imprimé, ou simplement sur des broches. Ils n'ont pas besoin de radiateurs.

Pont de diodes à partir d'éléments de faible puissance.

Si vous avez besoin de courants de fonctionnement importants, vous devez utiliser d'autres diodes (KD213, KD202, KD203, etc.). Ces appareils sont conçus pour fonctionner sur des dissipateurs thermiques, sans eux, ils ne supporteront pas plus de 10% du courant maximal de la plaque signalétique. Par conséquent, vous devez choisir des dissipateurs de chaleur prêts à l'emploi ou les fabriquer vous-même en cuivre ou en aluminium.

Une autre conception du pont de diodes.

Il est également pratique d'utiliser des ensembles de diodes en pont prêts à l'emploi KTS405, KVRS ou similaires. Ils n'ont pas besoin d'être assemblés - il suffit d'appliquer une tension alternative aux sorties correspondantes et de supprimer la constante.

Assemblage du KVRS3510.

Capacité du condensateur

La capacité d'un condensateur dépend de la charge et de l'ondulation qu'elle autorise.Pour calculer avec précision la capacité, il existe des formules et des calculatrices en ligne que l'on peut trouver sur Internet. Pour la pratique, vous pouvez vous concentrer sur les chiffres :

à de faibles courants de charge (dizaines de milliampères), la capacité doit être de 100..200 uF ;
à des courants jusqu'à 500 mA, un condensateur de 470..560 uF est nécessaire ;
jusqu'à 1 A - 1000..1500 uF.

Pour des courants plus élevés, la capacité augmente proportionnellement. L'approche générale est que plus le condensateur est grand, mieux c'est. Vous pouvez augmenter sa capacité dans n'importe quelle mesure, limitée uniquement par la taille et le coût. Au niveau de la tension, il faut prendre un condensateur avec une sérieuse marge. Ainsi, pour un redresseur 12 volts, mieux vaut prendre un élément 25 volts qu'un 16 volts.

Ces considérations sont vraies pour les sources non stabilisées. Pour un bloc d'alimentation avec stabilisateur de capacité, il peut être réduit de plusieurs fois.

Stabilisation de la tension de sortie

Un stabilisateur à la sortie de l'alimentation n'est pas toujours nécessaire. Ainsi, s'il est censé utiliser un bloc d'alimentation en conjonction avec un équipement de reproduction du son, la sortie doit avoir une tension stable. Et si l'élément chauffant sert de charge, le stabilisateur est clairement redondant. Pour Alimentation bande LED vous pouvez vous passer du module d'alimentation le plus complexe, mais d'un autre côté, une tension stable assure l'indépendance de la luminosité de la lueur lors des surtensions et prolonge la durée de vie de la lampe LED.

Si la décision d'installer un stabilisateur est prise, le moyen le plus simple est de l'assembler sur une puce LM7812 spécialisée (KR142EN5A). Le circuit de commutation est simple et ne nécessite aucun réglage.

Stabilisateur sur 7812.

Une tension de 15 à 35 volts peut être appliquée à l'entrée d'un tel stabilisateur. Un condensateur C1 d'une capacité d'au moins 0,33 microfarads doit être installé en entrée, d'au moins 0,1 microfarads en sortie.Le condensateur du bloc de filtrage agit généralement comme C1 si la longueur des fils de connexion ne dépasse pas 7 cm.Si cette longueur ne peut pas être maintenue, un élément séparé devra être installé.

La puce 7812 est protégée contre la surchauffe et les courts-circuits. Mais elle n'aime pas l'inversion de polarité à l'entrée et l'alimentation en tension externe à la sortie - son temps de vie dans de telles situations est calculé en secondes.

Important! Pour un courant de charge supérieur à 100 mA, l'installation d'un stabilisateur intégré sur un radiateur est obligatoire !

Augmenter le courant de sortie du stabilisateur

Le schéma ci-dessus vous permet de charger le stabilisateur avec un courant allant jusqu'à 1,5 A. Si cela ne suffit pas, vous pouvez alimenter le nœud avec un transistor supplémentaire.

Circuit avec un transistor à structure n-p-n

Transistor externe n-p-n.

Ce circuit est recommandé par les développeurs et est inclus dans la fiche technique de la puce. Le courant de sortie ne doit pas dépasser le courant de collecteur maximal du transistor, qui doit être muni d'un dissipateur thermique.

Circuit transistor P-n-p

S'il n'y a pas de triode semi-conductrice de structure n-p-n, le stabilisateur peut être amplifié avec une triode semi-conductrice p-n-p.

Transistor externe p-n-p.

La diode au silicium basse puissance VD augmente la tension de sortie du 7812 de 0,6 V et compense la chute de tension aux bornes de la jonction d'émetteur du transistor.

Stabilisateur paramétrique

Si, pour une raison quelconque, le régulateur intégré n'est pas disponible, vous pouvez exécuter le nœud sur la diode Zener. Il est nécessaire de choisir une diode Zener avec une tension de stabilisation de 12 V et conçue pour le courant de charge approprié. Le courant le plus élevé pour certaines diodes Zener domestiques et importées de 12 volts est indiqué dans le tableau.

Type Zéner	D814G	D815D	KS620A	1N4742A	BZV55C12	1N5242B
Courant de charge	5mA	0,5 A	50 mA	25mA	5mA	40mA
Tension de stabilisation	12 volts

Schéma d'un stabilisateur paramétrique simple.

La valeur de la résistance est calculée par la formule :

R \u003d (Uin min-Ust) / (In max + Ist min), où:

Uin min - tension d'entrée non stabilisée minimale (doit être d'au moins 1,4 Ust), volts ;
Ust - tension de stabilisation de la diode Zener (valeur de référence), volt;
In max - le courant de charge le plus élevé ;
Ist min - courant de stabilisation minimum (valeur de référence).

S'il n'y a pas de diode Zener pour la tension souhaitée, elle peut être composée de deux connectées en série. Dans ce cas, la tension totale doit être de 12 V (par exemple, D815A à 5,6 volts plus D815B à 6,8 volts donneront 12,4 V).

Important! Il est impossible de connecter des diodes zener (même du même type) en parallèle "pour augmenter le courant de stabilisation" !

Les diodes Zener ne sont pas connectées en parallèle.

Vous pouvez alimenter le stabilisateur paramétrique de la même manière - en allumant un transistor externe.

Schéma d'un stabilisateur puissant.

Pour un transistor puissant, un radiateur doit être prévu. La tension d'alimentation dans ce cas sera inférieure à Ust de la diode Zener de 0,6 V. Si nécessaire, la tension de sortie peut être ajustée vers le haut en allumant une diode au silicium (ou une chaîne de diodes). Chaque élément de la chaîne augmentera Vout d'environ 0,6 V.

Circuit stabilisateur avec une diode Zener et une diode.

Régulation de la tension de sortie

Si la tension de l'alimentation doit être régulée à partir de zéro, le circuit optimal serait un stabilisateur paramétrique avec l'ajout d'une résistance variable.

Régulation de tension douce.

Une résistance de 1 kΩ connectée entre la base du transistor et le fil commun protégera la triode contre les pannes si le circuit du moteur du potentiomètre se casse.Lorsque le bouton de la résistance variable est tourné, la tension à la base du transistor passera de 0 à Ust de la diode Zener avec un décalage d'environ 0,6 volt. Il faut tenir compte du fait que les paramètres du nœud seront pires en raison de l'utilisation d'un potentiomètre - la présence d'un contact mobile (même de bonne qualité) réduira inévitablement la stabilité de la tension à la base du transistor.

Disposition des instruments

Une fois que tous les nœuds sont sélectionnés ou que vous avez une idée claire de ce qu'ils seront, vous pouvez procéder à la disposition de l'appareil. Il est également important de comprendre à quoi ressemblera le futur boîtier de l'appareil.Vous pouvez choisir du prêt à l'emploi, vous pouvez le faire vous-même si vous avez du matériel et des compétences.

Il n'y a pas de règles spéciales pour la disposition des nœuds à l'intérieur du boîtier. Mais il est souhaitable de disposer les nœuds de manière à ce qu'ils soient connectés par des conducteurs en série, comme sur le schéma, et sur la distance la plus courte. Les bornes de sortie sont mieux placées du côté opposé au câble secteur. Il est préférable de fixer l'interrupteur d'alimentation et le fusible à l'arrière de l'appareil. Pour une utilisation rationnelle de l'espace inter-boîtiers, certains nœuds peuvent être installés verticalement, mais il est préférable de fixer le pont de diodes horizontalement. Lorsqu'ils sont montés verticalement, les courants de convection d'air chaud des diodes inférieures circuleront autour des éléments supérieurs et les chaufferont en plus.

Pour ceux qui ne comprennent pas, regardez la vidéo : Une simple alimentation électrique à faire soi-même.

L'assemblage d'une alimentation CC à puissance fixe est facile. C'est à la portée d'un maître moyen, vous n'avez besoin que de connaissances élémentaires en génie électrique et de compétences d'installation minimales.

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