Zobraziť plnú verziu. Ako vyrobiť solárnu batériu z tranzistorov alebo diód? Montáž výkonového bipolárneho tranzistora na chladič

O ochrane elektrické obvody od nesprávna polarita napájanie pomocou tranzistora s efektom poľa, spomenul som si, že som mal dlho neriešený problém automatické vypnutie batériu z nabíjačky, keď je nabíjačka bez napätia. A bol som zvedavý, či je možné použiť podobný prístup aj v inom prípade, kde sa tiež od nepamäti používala dióda ako blokovací prvok.

Tento článok je typickým cyklistickým sprievodcom, pretože. hovorí o vývoji obvodu, ktorého funkčnosť je už dávno implementovaná do miliónov hotových zariadení. Požiadavka sa teda nevzťahuje na tento materiál ako na niečo úplne utilitárne. Je to skôr len príbeh o tom, ako sa rodí elektronické zariadenie: od uvedomenia si potreby až po funkčný prototyp cez všetky prekážky.

Prečo toto všetko?

Pozadie

Je celkom zrejmé, že tá istá dióda, ktorá usmerňuje striedavé napätie sieťového vinutia, zabráni aj vybitiu batérie pri sekundárne vinutie transformátora, keď je sieťové napätie vypnuté. Celovlnný obvod usmerňovacieho mostíka, aj keď je o niečo menej zrejmý, má presne rovnaké vlastnosti. A ani použitie parametrického regulátora napätia s prúdovým zosilňovačom (ako je rozšírený čip 7812 a jeho analógy) nemení situáciu:

Ak sa pozriete na zjednodušenú schému takéhoto stabilizátora, je zrejmé, že emitorový prechod výstupného tranzistora hrá úlohu tej istej vypínacej diódy, ktorá sa zatvára, keď napätie na výstupe usmerňovača zlyhá, a udržiava bezpečné a zdravé nabíjanie batérie.

V posledných rokoch sa však veci zmenili. Transformátorové zdroje s parametrickou stabilizáciou boli nahradené kompaktnejšími a lacnejšími spínanými AC/DC meničmi napätia, ktoré majú oveľa vyššiu účinnosť a pomer výkon/hmotnosť. Ale so všetkými výhodami majú tieto napájacie zdroje jednu nevýhodu: ich výstupné obvody majú oveľa zložitejšie obvody, ktoré zvyčajne neposkytujú ochranu proti spätnému toku prúdu zo sekundárneho obvodu. Výsledkom je, že pri použití takéhoto zdroja v systéme v tvare „PSU -> vyrovnávacia batéria -> záťaž“ sa pri vypnutí sieťového napätia začne batéria intenzívne vybíjať do výstupných obvodov zdroja.

Najjednoduchší spôsob (dióda)

Hlavné problémy takéhoto riešenia však už odzneli v uvedenom článku. Okrem toho môže byť tento prístup neprijateľný z dôvodu, že pre prevádzku v režime vyrovnávacej pamäte je 12-voltový olovená batéria potrebujete napätie aspoň 13,6 voltov. A takmer pol voltu dopadajúceho na diódu môže spôsobiť, že toto napätie je v kombinácii s existujúcim napájaním úplne nedosiahnuteľné (len môj prípad).

To všetko vás núti vyzerať alternatívne trasy automatické prepínanie, ktoré by malo mať tieto vlastnosti:

1. Malý pokles napätia vpred v zapnutom stave.
2. Schopnosť vydržať bez výrazného zahrievania jednosmerný prúd spotrebovaný z napájacej jednotky záťažou a vyrovnávacou batériou v zapnutom stave.
3. Vysoký spätný pokles napätia a nízka vlastná spotreba pri vypnutom stave.
4. Normálne vypnutý stav, takže keď je nabitá batéria pripojená k pôvodne odpojenému systému, nezačne sa vybíjať.
5. Automatický prechod do zapnutého stavu pri pripojení sieťového napätia, bez ohľadu na prítomnosť a úroveň nabitia batérie.
6. Najrýchlejší automatický prechod do vypnutého stavu pri výpadku prúdu.

Naivné riešenie (jednosmerné relé)

V tomto obvode sú normálne otvorené kontakty relé zatvorené iba vtedy, keď prúd prechádza cez vinutie pripojené k výstupu napájacieho zdroja. Ak však prejdete zoznamom požiadaviek, ukáže sa, že tento obvod nezodpovedá odseku 6. Koniec koncov, ak boli kontakty relé raz zatvorené, strata sieťového napätia nevedie k ich otvoreniu, z dôvodu že vinutie (a s ním celý výstupný obvod zdroja) zostane pripojené k batérii cez rovnaké kontakty! Existuje typický prípad pozitívnej spätnej väzby, kedy je riadiaci obvod priamo spojený s výkonným obvodom a v dôsledku toho systém získava vlastnosti bistabilného spúšťača.

Takýto naivný prístup teda nie je riešením problému. Navyše, ak logicky analyzujeme súčasnú situáciu, ľahko prídeme na to, že v intervale „PSU -> vyrovnávacia batéria“ za ideálnych podmienok nemôže existovať iné riešenie ako ventil, ktorý vedie prúd jedným smerom. V skutočnosti, ak nepoužívame žiadny externý riadiaci signál, potom bez ohľadu na to, čo robíme v tomto bode obvodu, ktorýkoľvek z našich spínacích prvkov, keď je zapnutý, spôsobí, že elektrina bude nerozoznateľná, generované akumulátorom z elektriny vyrobenej napájaním.

Obchádzka (AC relé)

Bingo! Všetky požiadavky sú splnené a jediné, čo je na to potrebné, je relé schopné zopnúť kontakty, keď je naň privedené sieťové napätie. Môže to byť špeciálne striedavé relé dimenzované na sieťové napätie. Alebo obyčajné relé s vlastným mini-PSU (tu stačí akýkoľvek beztransformátorový znižovací obvod s jednoduchým usmerňovačom).

Dalo by sa oslavovať víťazstvo, ale toto rozhodnutie sa mi nepáčilo. Najprv musíte niečo pripojiť priamo k sieti, čo nie je dobré z hľadiska bezpečnosti. Po druhé, skutočnosť, že toto relé musí spínať značné prúdy, pravdepodobne až desiatky ampérov, a preto nie je celý dizajn taký triviálny a kompaktný, ako by sa na začiatku mohlo zdať. A po tretie, čo taký pohodlný tranzistor s efektom poľa?

Prvé riešenie (FET + merač napätia batérie)

Príklad schémy takéhoto zariadenia:

Ako vidíte, priamy vstup komparátora je pripojený k stabilnému zdroju napätia. Napätie tohto zdroja v zásade nie je dôležité, hlavná vec je, že je v rámci povolených vstupných napätí komparátora, ale je vhodné, keď je to asi polovica napätia batérie, to znamená asi 6 voltov. Inverzný vstup komparátora je pripojený na delič napätia PSU a výstup je pripojený k hradlu spínacieho tranzistora. Keď napätie na invertovanom vstupe presiahne napätie priameho vstupu, výstup komparátora spojí bránu FET so zemou, čo spôsobí, že sa tranzistor zapne a uzavrie obvod. Po výpadku prúdu po chvíli klesne napätie batérie, spolu s tým aj napätie na inverznom vstupe komparátora a keď je pod úrovňou na priamom vstupe, komparátor „odtrhne“ hradlo tranzistora z uzemnenie a tým prerušiť obvod. V budúcnosti, keď napájací zdroj opäť „ožije“, napätie na invertovanom vstupe okamžite stúpne na normálnu úroveň a tranzistor sa opäť otvorí.

Pre praktickú realizáciu tohto obvodu bol použitý čip LM393, ktorý mám. Ide o veľmi lacný (v maloobchode menej ako desať centov), ​​ale zároveň ekonomický a pomerne dobrý výkonový duálny komparátor. Prijíma napätie do 36 voltov, má prenosový pomer najmenej 50 V / mV a jeho vstupy majú pomerne vysokú impedanciu. Prvý komerčne dostupný vysokovýkonný P-kanálový MOSFET FDD6685 bol použitý ako spínací tranzistor. Po niekoľkých experimentoch toto praktická schéma prepínač:

V ňom je abstraktný zdroj stabilného napätia nahradený veľmi skutočným parametrickým stabilizátorom z odporu R2 a zenerovej diódy D1 a delič je vyrobený na základe ladiaceho odporu R1, ktorý vám umožňuje nastaviť deliaci faktor. na požadovanú hodnotu. Keďže vstupy komparátora majú veľmi výraznú impedanciu, tlmiaci odpor v stabilizátore môže byť aj viac ako sto kOhm, čo minimalizuje zvodový prúd a tým aj celkovú spotrebu zariadenia. Hodnota ladiaceho odporu nie je vôbec kritická a bez akýchkoľvek dôsledkov na výkon obvodu ju možno zvoliť v rozsahu od desať do niekoľko stoviek kOhm. Vzhľadom na to, že výstupný obvod komparátora LM393 je zostavený podľa obvodu s otvoreným kolektorom, je na jeho funkčné dotvorenie potrebný aj zaťažovací odpor R3 s odporom niekoľko stoviek kOhm.

Nastavenie zariadenia sa zredukuje na nastavenie polohy trimovacieho rezistorového motora do polohy, v ktorej napätie na vetve 2 mikroobvodu prevyšuje napätie na vetve 3 o približne 0,1 až 0,2 voltov. Pre nastavenie je lepšie nezachádzať multimetrom do vysokoimpedančných obvodov, ale jednoduchým nastavením jazdca odporu do spodnej (podľa schémy) polohy pripojiť napájací zdroj (nepripájame batériu ešte) a meraním napätia na kolíku 1 mikroobvodu posuňte kontakt odporu nahor. Akonáhle napätie náhle klesne na nulu, predbežné ladenie možno považovať za dokončené.

Nemali by ste sa snažiť vypnúť pri minimálnom rozdiele napätia, pretože to nevyhnutne povedie k nesprávnej prevádzke obvodu. V reálnych podmienkach je naopak potrebné vedome podceňovať citlivosť. Faktom je, že keď je záťaž zapnutá, napätie na vstupe obvodu nevyhnutne klesá v dôsledku nedokonalej stabilizácie v PSU a konečného odporu spojovacích vodičov. To môže viesť k tomu, že príliš citlivé zariadenie zváži takýto výpadok ako vypnutie PSU a preruší obvod. Výsledkom je, že PSU bude pripojený iba vtedy, keď nie je zaťažený, a batéria bude musieť zvyšok času pracovať. Je pravda, že keď je batéria trochu vybitá, vnútorná dióda tranzistora s efektom poľa sa otvorí a do obvodu cez ňu začne prúdiť prúd z PSU. To však povedie k prehriatiu tranzistora a k tomu, že batéria bude pracovať v režime dlhého podbitia. Vo všeobecnosti by sa konečná kalibrácia mala vykonávať pri skutočnom zaťažení, riadením napätia na kolíku 1 mikroobvodu a ponechaním malej rezervy pre spoľahlivosť.

Významnými nevýhodami tejto schémy je relatívna zložitosť kalibrácie a potreba vyrovnať sa s potenciálnou stratou energie batérie, aby správne fungovala.

Posledná nevýhoda ma prenasledovala a po zvažovaní ma priviedla k myšlienke merať nie napätie batérie, ale priamo smer prúdu v obvode.

Druhé riešenie (tranzistor s efektom poľa + merač smeru prúdu)

Podľa najpesimistickejších výpočtov s otvoreným kanálovým odporom tranzistora FDD6685 asi 14 mΩ a diferenciálnou citlivosťou komparátora LM393 zo stĺpca „min“ 50 V / mV budeme mať plný výkyv napätia 12 voltov. na výstupe komparátora pri prúde cez tranzistor tesne nad 17 mA. Ako vidíte, hodnota je celkom reálna. V praxi by mala byť asi o rádovo menšia, pretože typická citlivosť nášho komparátora je 200 V/mV, odpor tranzistorového kanála v reálnych podmienkach, berúc do úvahy inštaláciu, pravdepodobne nebude menší ako 25 mΩ. a kolísanie riadiaceho napätia na bráne nesmie presiahnuť tri volty.

Abstraktná implementácia by vyzerala asi takto:

Tu sú vstupy komparátora pripojené priamo na kladnú zbernicu na opačných stranách tranzistora s efektom poľa. Keď ním prúd prechádza rôznymi smermi, napätia na vstupoch komparátora sa budú nevyhnutne líšiť a znamienko rozdielu bude zodpovedať smeru prúdu a veľkosť jeho sile.

Na prvý pohľad sa obvod ukazuje ako mimoriadne jednoduchý, ale tu je problém s napájaním komparátora. Spočíva v tom, že nemôžeme napájať mikroobvod priamo z tých istých obvodov, ktoré musí merať. Podľa údajového listu by maximálne napätie na vstupoch LM393 nemalo byť vyššie ako napájacie napätie mínus dva volty. Ak je táto hranica prekročená, komparátor si prestane všímať rozdiel napätia medzi priamym a inverzným vstupom.

Existujú dve možné riešenia problému. Prvým, zrejmým, je zvýšenie napájacieho napätia komparátora. Druhá vec, ktorá vás napadne, ak sa trochu zamyslíte, je rovnomerne znížiť ovládacie napätia pomocou dvoch deličov. Môže to vyzerať takto:

Táto schéma zaujme svojou jednoduchosťou a výstižnosťou, no, žiaľ, nie je realizovateľná v reálnom svete. Faktom je, že máme do činenia s rozdielom napätia medzi vstupmi komparátora len niekoľko milivoltov. Zároveň je rozptyl odporov rezistorov aj najvyššej triedy presnosti 0,1%. Pri minimálnom prijateľnom deliacom pomere 2 ku 8 a primeranej impedancii deliča 10 kΩ dosiahne chyba merania 3 mV, čo je niekoľkonásobne viac ako úbytok napätia na tranzistore pri prúde 17 mA. Z rovnakého dôvodu neprichádza do úvahy použitie „trimra“ v jednom z deličov, pretože ani pri použití presného viacotáčkového odporu nie je možné zvoliť jeho odpor s presnosťou väčšou ako 0,01 % (plus , nezabudnite na časový a teplotný posun). Navyše, ako už bolo spomenuté vyššie, teoreticky by tento obvod kvôli jeho takmer „digitálnej“ povahe nemal byť vôbec potrebné kalibrovať.

Na základe vyššie uvedeného v praxi existuje iba možnosť so zvýšením napájacieho napätia. V zásade to nie je až taký problém, vzhľadom na to, že existuje veľké množstvo špecializovaných mikroobvodov, ktoré vám umožňujú zostaviť zvyšovací menič na požadované napätie len s niekoľkými časťami. Potom sa ale zložitosť zariadenia a jeho spotreba takmer zdvojnásobí, čomu by sme sa chceli vyhnúť.

Existuje niekoľko spôsobov, ako vytvoriť konvertor s nízkym príkonom. Väčšina integrovaných meničov napríklad predpokladá použitie samoindukčného napätia malej tlmivky zapojenej do série s „výkonovým“ spínačom umiestneným priamo na čipe. Tento prístup má opodstatnenie pri pomerne výkonnej konverzii, napríklad na napájanie LED s prúdom desiatok miliampérov. V našom prípade je to jednoznačne nadbytočné, pretože je potrebné zabezpečiť prúd len okolo jedného miliampéra. Oveľa vhodnejší je pre nás obvod zdvojenia jednosmerného napätia s ovládacím tlačidlom, dvoma kondenzátormi a dvomi diódami. Princíp jeho fungovania možno pochopiť podľa schémy:

V prvom okamihu, keď je tranzistor uzavretý, sa nič zaujímavé nedeje. Prúd z napájacej koľajnice cez diódy D1 a D2 vstupuje na výstup, v dôsledku čoho je napätie na kondenzátore C2 ešte o niečo nižšie ako napätie privádzané na vstup. Ak sa však tranzistor zapne, kondenzátor C1 pretečie cez diódu D1 a tranzistor sa nabíja takmer na napájacie napätie (mínus priepustný úbytok na D1 a tranzistore). Ak teraz tranzistor opäť zatvoríme, ukáže sa, že nabitý kondenzátor C1 je zapojený do série s odporom R1 a napájaním. V dôsledku toho sa jeho napätie pridá k napätiu napájacieho zdroja a keď utrpí určité straty v rezistore R1 a dióde D2, nabije C2 na takmer dvojnásobok Uin. Potom je možné celý cyklus spustiť od začiatku. Výsledkom je, že ak tranzistor spína pravidelne a odber energie z C2 nie je príliš veľký, z 12 voltov sa získa asi 20 voltov za cenu iba piatich častí (nepočítajúc kľúč), medzi ktorými nie je ani jeden vinutie alebo celkový prvok.

Na implementáciu takéhoto zdvojovača potrebujeme okrem už uvedených prvkov aj generátor oscilácií a samotný kľúč. Môže sa zdať, že ide o množstvo detailov, no v skutočnosti to tak nie je, pretože takmer všetko, čo potrebujeme, už máme. Dúfam, že ste nezabudli, že LM393 obsahuje dva komparátory? A to, že sme zatiaľ použili len jeden z nich? Koniec koncov, komparátor je tiež zosilňovač, čo znamená, že ak ho zakryjete pozitívnou spätnou väzbou na striedavý prúd, zmení sa na generátor. Zároveň sa jeho výstupný tranzistor bude pravidelne otvárať a zatvárať a dokonale plní úlohu zdvojovacieho kľúča. Tu je to, čo dostaneme, keď sa pokúsime realizovať naše plány:

Spočiatku sa môže zdať myšlienka napájať generátor napätím, ktoré skutočne generuje počas prevádzky, dosť divoká. Ak sa však pozriete bližšie, uvidíte, že generátor spočiatku dostáva energiu cez diódy D1 a D2, čo je dosť na spustenie. Po vygenerovaní začne pracovať zdvojovač a napájacie napätie sa postupne zvyšuje na približne 20 voltov. Tento proces netrvá dlhšie ako sekundu, po ktorej generátor a s ním aj prvý komparátor získajú výkon, ktorý je oveľa vyšší ako prevádzkové napätie schémy. To nám dáva príležitosť priamo zmerať rozdiel napätia medzi zdrojom a kolektorom tranzistora s efektom poľa a dosiahnuť náš cieľ.

Tu je konečná schéma nášho prepínača:

Na tom nie je čo vysvetľovať, všetko je popísané vyššie. Ako vidíte, zariadenie neobsahuje jediný ladiaci prvok a pri správnom zložení začne okamžite fungovať. Okrem už známych aktívnych prvkov pribudli len dve diódy, na ktoré môžete použiť ľubovoľné nízkopríkonové diódy s maximálnym spätným napätím aspoň 25 voltov a maximálnym priepustným prúdom 10 mA (napríklad rozšírená 1N4148, ktorý je možné prispájkovať zo starej základnej dosky).

Tento obvod bol testovaný na breadboarde, kde sa ukázal ako plne funkčný. Získané parametre sú plne v súlade s očakávaniami: okamžité spínanie v oboch smeroch, žiadna neadekvátna odozva pri pripojení záťaže, odber prúdu z batérie je len 2,1 mA.

Jedna z možností zapojenia vytlačená obvodová doska je tiež pripojený. 300 dpi, pohľad zo strany na detaily (takže treba tlačiť zrkadlovo). Tranzistor s efektom poľa namontované na strane vodičov.

Zostavené zariadenie, úplne pripravené na inštaláciu:

Vyšľachtil som ho po starom, takže to dopadlo trochu krivo, no napriek tomu prístroj už niekoľko dní pravidelne plní svoje funkcie v obvode s prúdom do 15 ampérov bez známok prehrievania.

Často je potrebné, ako sme videli vo vyššie uvedených obvodoch, použiť vysokovýkonné tranzistory alebo iné vysokoprúdové zariadenia, ako sú CWB alebo výkonové usmerňovače, ktoré rozptyľujú veľa wattov energie. Lacný a veľmi bežný výkonový tranzistor 2N3055, správne namontovaný, rozptýli výkon až 115 wattov. Všetky výkonné zariadenia sa vyrábajú v krytoch, ktoré zabezpečujú tepelný kontakt medzi ich kovovým povrchom a vonkajším radiátorom. V mnohých prípadoch je kovový povrch zariadenia elektricky spojený s jedným zo svoriek (napríklad vo výkonnom tranzistore je vždy pripojený ku kolektoru).

V princípe je úlohou chladiča udržiavať prechody tranzistorov alebo iných zariadení na teplote nepresahujúcej ich špecifikovanú maximálnu prevádzkovú teplotu. Pre kremíkové tranzistory v kovových puzdrách je maximálna teplota prechodu typicky 200 °C a pre tranzistory v plastových puzdrách je to 150 °C. Pri znalosti týchto parametrov je návrh chladiča jednoduchý: ak poznáme výkon, ktorý zariadenie rozptýli v danom obvode, vypočítame teplotu prechodu, berúc do úvahy tepelnú vodivosť tranzistora, radiátora a maximálnu prevádzkovú teplotu prostredia. okolo tranzistora. Potom vyberieme taký radiátor, aby teplota prechodu bola oveľa nižšia ako maximum udávané výrobcom. Tu je rozumné hrať na istotu, pretože pri teplotách blízkych maximu tranzistor rýchlo zlyhá.

Tepelná odolnosť. Pri výpočte radiátora sa vychádza z tepelného odporu Θ, ktorý sa rovná pomeru teplotného rozdielu v stupňoch k prenášanému výkonu. Ak k prenosu tepla dochádza len vedením, potom tepelný odpor je konštantná hodnota, nezávislá od teploty, ale závisí len od tepelného kontaktného zariadenia. Pre sériu tepelných kontaktov sa celkový tepelný odpor rovná súčtu tepelných odporov jednotlivých spojov. Pre tranzistor namontovaný na radiátore je teda celkový tepelný odpor pri prenose tepla z p-n prechodu do vonkajšieho prostredia rovný súčtu tepelných odporov prechodu - krytu Θ pc, krytu spojenia - radiátora Θ cr a prechodový radiátor - prostredie Θ rs. Touto cestou, p-n teplota- prechod sa bude rovnať

Tp \u003d Ts + (Θ pc + Θ cr + Θ rs) P

kde P je rozptýlený výkon

Zvážte príklad. Napájací obvod externého priepustného tranzistora znázornený vyššie má maximálny rozptyl tranzistora 20 W pri neregulovanom vstupe +15 V (10 Vdip, 2 A). Predpokladajme, že tento obvod potrebuje pracovať pri teplote okolia 50°C - čo je pre kompaktné elektronické zariadenie neuveriteľné - a snažme sa udržiavať teplotu prechodu pod 150°C, t.j. oveľa nižšia ako výrobcom udávaných 200°C. Tepelný odpor od prechodu k telesu je 1,5 °C/W. Výkonný tranzistor v puzdre TO-3, osadený špeciálnym tesnením, ktoré zabezpečuje elektrickú izoláciu a tepelný kontakt, má tepelný odpor od puzdra k žiariču rádovo 0,3 °C / W. A nakoniec Wakefieldov žiarič, model 641 (obr. 6.6), má tepelný odpor na rozhraní s vonkajším prostredím rádovo 2,3 °C/W. Preto sa celkový tepelný odpor medzi p-n - prechodom a vonkajším prostredím bude rovnať 4,1 ° C / W. Pri stratovom výkone 20 W bude teplota prechodu o 84°C vyššia ako teplota okolia, t.j. sa bude rovnať 134 °C (pri maximálnej vonkajšej teplote pre tento prípad). Vybraný radiátor je teda vhodný a ak potrebujete ušetriť miesto, môžete si vybrať o niečo menší.

Poznámky k chladiču.

1. V obvodoch, kde sa stráca vysoký výkon, napríklad niekoľko stoviek wattov, môže byť potrebné nútené chladenie vzduchom. K tomu sa vyrábajú veľké chladiče, ktoré sú určené na prácu s ventilátormi a majú veľmi nízky tepelný odpor od chladiča do vonkajšieho prostredia – od 0,05 do 0,2 °C / W.

2. Ak musí byť tranzistor elektricky izolovaný od chladiča, ako je to zvyčajne potrebné, najmä ak je na jednom chladiči inštalovaných niekoľko tranzistorov, použite tenké izolačné rozpery medzi tranzistormi a chladičmi, ako aj izolačné vložky na montáž skrutiek. Tesnenia sú dostupné pre štandardné puzdrá tranzistorov a sú vyrobené zo sľudy, izolovaného hliníka a oxidu berylnatého Be0 2 . Pri použití tepelne vodivého maziva vytvárajú dodatočný tepelný odpor od 0,14 °C/W (berýlium) do 0,5 °C/W. Dobrou alternatívou ku klasickej kombinácii sľudového tesnenia plus maziva môžu byť izolátory na báze organokremičitých zlúčenín bez použitia mazív s disperzným povlakom s tepelne vodivou zlúčeninou; zvyčajne je to nitrid bóru alebo oxid hlinitý. Tieto izolátory sú čisté a suché, ľahko sa používajú, neznečisťujú vaše ruky, oblečenie a elektroniku bielou pastou a ušetria vám veľa času. Tepelný odpor týchto izolantov je 0,2 - 0,4 °C / W, t.j. celkom porovnateľný s hodnotami "špinavej" metódy. Bergquist nazýva svoje produkty "Sil-pad", Chomerics - "Cho - Therm", produkt SPC je známy ako "Koolex", Xhermalloy nazýva svoj "Thermasil". Všetky tieto izolanty úspešne používame pri našej práci.

3. Malé žiariče sa vyrábajú vo forme jednoduchých trysiek pre malé puzdrá tranzistorov (podobne ako štandardné TO-5). V prípade nízkej straty výkonu (1 - 2 W) to úplne stačí a nie je potrebné trpieť montážou tranzistora niekam na radiátor a následne ťahaním vodičov z neho späť do obvodu (pozri príklad v Obr. 6.6). Okrem toho existujú odlišné typy malé chladiče pre prácu s výkonnými integrovanými obvodmi v plastových obaloch (mnoho stabilizátorov, ale aj výkonných tranzistorov takéto obaly majú), ktoré sú namontované priamo na doske pod puzdrom integrovaného obvodu. To je veľmi výhodné v obvodoch, kde sa stratí výkon nie viac ako niekoľko wattov (pozri tiež príklad Obr. 6.6).

4. Niekedy je vhodné namontovať výkonný tranzistor priamo na šasi alebo telo zariadenia. V tomto prípade je lepšie použiť konzervatívnu metódu návrhu (obal musí zostať studený), pretože vyhrievaný obal zohreje ostatné prvky okruhu a zníži ich životnosť.

5. Ak je tranzistor namontovaný na chladiči bez izolácie, potom musí byť chladič izolovaný od šasi. Vždy sa odporúča použitie izolačných podložiek (napríklad model Wakefield 103), pokiaľ samozrejme nie je puzdro tranzistora principiálne uzemnené. Ak je tranzistor izolovaný od chladiča, potom môže byť chladič namontovaný priamo na šasi. Ak však tranzistor vyčnieva zo zariadenia (povedzme, jeho žiarič je namontovaný na vonkajšom stĺpci zadnej steny), potom má zmysel tento tranzistor izolovať, aby sa ho nikto náhodou nedotkol a neskratoval ho na zem (môžete izolovať, napríklad tesnenie Thermalloy 8903N).

6. Tepelný odpor chladiča - vonkajšie prostredie je zvyčajne indikované, keď sú rebrá chladiča inštalované vertikálne a bez prekážok fúkané vzduchom. Ak je radiátor inštalovaný iným spôsobom alebo existujú prekážky v ceste prúdenia vzduchu, potom účinnosť radiátora klesá (zvyšuje sa tepelný odpor); najlepšie je namontovať radiátor na zadnú stenu zariadenia, pričom rebro umiestnite vertikálne.

Ryža. 6.6. Radiátory pre výkonné tranzistory. Výrobcovia: I - IERC, T - Thermalloy, W - Wakefield, (rozmery sú uvedené v palcoch, 1" = 25,4 mm).

Cvičenie 6.2. Tranzistor 2N5320. s tepelným odporovým prechodovým puzdrom 17,5 °C/W, vybavené odnímateľným chladičom typu IERC TXBF (pozri obr. 6.6). Maximálna povolená teplota spoja je 200 °C. Aký výkon dokáže rozptýliť takáto konštrukcia pri vonkajšej teplote 25°C? Ako tento výkon klesá s každým stupňom zvýšenia okolitej teploty?

Pôvodne publikované na Energy Professional. Prosím, zanechajte tam akékoľvek komentáre.

V ekonomike rádiového dizajnéra budú vždy staré diódy a tranzistory z rádií a televízorov, ktoré sa stali nepotrebnými.

V schopných rukách je to bohatstvo, ktoré sa dá dobre využiť. Napríklad vyrobiť polovodičovú solárnu batériu na napájanie tranzistorového rádia v poľných podmienkach. Ako viete, pri osvetlení svetlom sa polovodič stáva zdrojom elektrického prúdu - fotobunkou.

Túto nehnuteľnosť využijeme. Prúdová sila a elektromotorická sila takejto fotobunky závisí od materiálu polovodiča, veľkosti jeho povrchu a osvetlenia. Ale aby ste zmenili diódu alebo tranzistor na fotoelektrický článok, musíte sa dostať k polovodičovému kryštálu, presnejšie povedané, musíte ho otvoriť.

Ako na to, si povieme o niečo neskôr, no zatiaľ sa pozrime na tabuľku, ktorá ukazuje parametre podomácky vyrobených fotobuniek. Všetky hodnoty boli získané pri osvetlení 60 W lampou vo vzdialenosti 170 mm, čo približne zodpovedá intenzite slnečného žiarenia za pekného jesenného dňa.

Ako je zrejmé z tabuľky, energia generovaná jednou fotobunkou je veľmi malá, preto sa spájajú do batérií. Na zvýšenie prúdu dodávaného do vonkajšieho obvodu sú rovnaké fotobunky zapojené do série. Najlepšie výsledky však možno dosiahnuť zmiešaným zapojením, keď je fotobunka zostavená zo sériovo zapojených skupín, z ktorých každá pozostáva z rovnakých paralelne zapojených prvkov (obr.

3). Vopred pripravené skupiny diód sú zostavené napríklad na dosku z getinaxu, organického skla alebo textolitu, ako je znázornené na obrázku 4. Prvky sú navzájom spojené tenkými pocínovanými medenými drôtmi.

Závery vhodné pre kryštál je lepšie nespájkovať, pretože vysoká teplota môže poškodiť polovodičový kryštál. Doštičku s fotobunkou umiestnite do pevného puzdra s priehľadným vrchným krytom.

Oba vývody prispájkujte ku konektoru - pripojíte k nemu šnúrku od rádia. Slnečná fotobatéria 20 diód KD202 (päť skupín po štyroch paralelne zapojených fotobunkách) na slnku generuje napätie do 2,1 V pri prúde do 0,8 mA. To úplne stačí na napájanie rádia na jednom alebo dvoch tranzistoroch.

Teraz o tom, ako zmeniť diódy a tranzistory na fotobunky. Pripravte si zverák, bočné frézy, kliešte, ostrý nôž, malé kladivo, spájkovačku, cínovo-olovnatú spájku POS-60, kolofóniu, pinzetu, 50-300 μA tester alebo mikroampérmeter a 4,5 V batériu. Diódy D7, D226, D237 a iné v podobných prípadoch treba takto rozobrať.

Najprv odrežte vodiče pozdĺž čiar A a B bočnými rezačkami (obr. 1). Rúrku B, ktorá je súčasne pokrčená, jemne narovnajte, aby sa uvoľnila svorka D. Potom diódu upnite do zveráka za prírubu.

Položte ostrý nôž na zvar a ľahkým úderom do zadnej časti noža odstráňte kryt. Dbajte na to, aby čepeľ noža nezasahovala hlboko dovnútra - inak môžete poškodiť kryštál.

Odstráňte farbu zo svorky D - fotobunka je pripravená. Pri diódach KD202 (ako aj D214, D215, D242-D247) odštípnite kliešťami prírubu A (obr. 2) a odrežte prívod B. Rovnako ako v predchádzajúcom prípade narovnajte pokrčenú trubičku C, uvoľnite pružný prívod D .

Dobrý deň Vážení čitatelia blogu prosamostroi.ru! V našom 21. storočí sa veci neustále menia. Obzvlášť ostro sa prejavujú v technologickom aspekte. Vymýšľajú sa lacnejšie zdroje energie, všade sa šíria rôzne zariadenia, ktoré by mali ľuďom uľahčiť život.

Dnes budeme hovoriť o takej veci, ako je solárna batéria - zariadenie, ktoré nie je prelomové, ale napriek tomu, ktoré každým rokom čoraz viac vstupuje do života ľudí. Budeme hovoriť o tom, čo je toto zariadenie aké má výhody a nevýhody. Budeme tiež venovať pozornosť tomu, ako je solárna batéria zostavená vlastnými rukami.

Solárna batéria: čo to je a ako to funguje?

Solárna batéria je zariadenie, ktoré pozostáva z určitého súboru solárnych článkov (fotočlánkov), ktoré premieňajú slnečnú energiu na elektrickú energiu. Panely väčšiny solárnych článkov sú vyrobené z kremíka, keďže tento materiál má dobrú účinnosť pri „spracovaní“ prichádzajúceho slnečného žiarenia.

Solárne panely fungujú takto:

Fotovoltaické kremíkové články, ktoré sú zabalené v spoločnom ráme (rámci), dostávajú slnečné svetlo. Zahrievajú sa a čiastočne absorbujú prichádzajúcu energiu. Táto energia okamžite uvoľňuje elektróny vo vnútri kremíka, ktoré cez špecializované kanály vstupujú do špeciálneho kondenzátora, v ktorom sa akumuluje elektrina a spracováva sa z jednosmerného prúdu na striedavý prúd do zariadení v byte / obytnom dome.

Výhody a nevýhody tohto typu energie

Medzi výhody patria nasledujúce:

Naše Slnko je ekologický zdroj energie, ktorý neprispieva k znečisťovaniu životného prostredia. Solárne batérie nevypúšťajú do životného prostredia rôzne škodlivé odpady.

Slnečná energia je nevyčerpateľná (samozrejme, kým je Slnko nažive, ale to je ešte o miliardy rokov dopredu). Z toho vyplýva, že solárna energia by vám určite stačila na celý život.

Keď v budúcnosti vykonáte kompetentnú inštaláciu solárnych panelov, nebudete ich musieť často opravovať. Preventívnu prehliadku stačí absolvovať raz až dvakrát do roka.

Pôsobivá životnosť solárnych panelov. Toto obdobie začína vo veku 25 rokov. Za zmienku tiež stojí, že ani po tomto čase nestratia na výkone.

Inštaláciu solárnych panelov môže dotovať štát. Napríklad sa to aktívne deje v Austrálii, Francúzsku, Izraeli. Vo Francúzsku sa vôbec vráti 60 % nákladov na solárne panely.

Medzi nedostatky možno rozlíšiť:

Solárne panely zatiaľ nemôžu konkurovať napríklad vtedy, ak potrebujete vyrobiť veľké množstvo elektriny. To je úspešnejšie v ropnom a jadrovom priemysle.

Výroba elektriny je priamo závislá od poveternostných podmienok. Prirodzene, keď je vonku slnečno, vaše solárne panely budú pracovať na 100% výkon. Keď je zamračený deň, toto číslo výrazne klesne.

Na výrobu veľkého množstva energie vyžadujú solárne panely veľkú plochu.

Ako vidíte, tento zdroj energie má stále viac plusov ako mínusov a mínusy nie sú také hrozné, ako by sa zdalo.

DIY solárna batéria z improvizovaných prostriedkov a materiálov doma

Napriek tomu, že žijeme v modernom a rýchlo sa rozvíjajúcom svete, nákup a inštalácia solárnych panelov zostáva údelom bohatých ľudí.

Náklady na jeden panel, ktorý bude produkovať iba 100 wattov, sa pohybujú od 6 do 8 tisíc rubľov. Nepočítam to s tým, že bude potrebné samostatne dokúpiť kondenzátory, batérie, regulátor nabíjania, sieťový menič, menič a ďalšie veci. Ak ale nemáte veľa peňazí, no chcete prejsť na ekologický zdroj energie, potom máme pre vás dobrú správu – solárnu batériu si môžete zložiť doma.

A ak budete dodržiavať všetky odporúčania, jeho účinnosť nebude horšia ako účinnosť komerčne zostavenej verzie. V tejto časti sa pozrieme na montáž krok za krokom. Pozornosť budeme venovať aj materiálom, z ktorých je možné solárne panely zostaviť.

Z diód

Toto je jeden z najviac rozpočtových materiálov.

Ak sa chystáte vyrobiť solárnu batériu pre váš dom z diód, nezabudnite, že pomocou týchto komponentov sa montujú iba malé solárne panely, ktoré dokážu napájať akékoľvek menšie zariadenia. Najvhodnejšie sú diódy D223B. Ide o diódy sovietskeho typu, ktoré sú dobré, pretože majú sklenené puzdro, vzhľadom na svoju veľkosť majú vysokú hustotu osadenia a majú príjemnú cenu.

Po zakúpení diódy očistite od farby - stačí ich umiestniť na niekoľko hodín do acetónu. Po uplynutí tejto doby sa z nich dá ľahko odstrániť.

Potom pripravíme povrch pre budúce umiestnenie diód. Môže to byť drevená doska alebo akýkoľvek iný povrch. Je potrebné do nej urobiť otvory po celej ploche, medzi otvormi bude potrebné dodržať vzdialenosť 2 až 4 mm.

Potom, čo vezmeme naše diódy a vložíme ich s hliníkovými chvostmi do týchto otvorov. Potom je potrebné chvosty ohnúť vo vzťahu k sebe a prispájkovať tak, aby po prijatí slnečnej energie distribuovali elektrinu do jedného „systému“.

Náš primitívny solárny článok so sklenenou diódou je pripravený. Na výstupe môže poskytnúť energiu niekoľkých voltov, čo je dobrý indikátor pre remeselnú montáž.

Z tranzistorov

Táto možnosť už bude vážnejšia ako diódová, ale stále je to príklad drsnej ručnej montáže.

Na výrobu solárnej batérie z tranzistorov budete najskôr potrebovať samotné tranzistory. Našťastie sa dajú kúpiť takmer na každom trhu alebo v obchodoch s elektronikou.

Po zakúpení budete musieť odrezať kryt tranzistora. Pod vekom sa ukrýva pre nás najdôležitejší a nevyhnutný prvok – polovodičový kryštál.

Môžete použiť drevo aj plast. Plast by bol určite lepší. Vyvŕtame do nej otvory pre výstupy tranzistorov.

Potom ich vložíme do rámu a spájkujeme ich medzi sebou, pričom dodržiavame normy „vstup-výstup“.

Na výstupe môže takáto batéria poskytnúť dostatok energie na vykonávanie práce, napríklad kalkulačky alebo malej diódovej žiarovky. Opäť platí, že takýto solárny panel je zostavený čisto pre zábavu a nepredstavuje vážny prvok „napájanie“.

Z hliníkových plechoviek

Táto možnosť je už vážnejšia ako prvé dve.

Je to tiež neuveriteľne lacné a efektívna metóda získať energiu. Jediná vec je, že na výstupe to bude oveľa viac ako vo variantoch diód a tranzistorov a nebude to elektrické, ale tepelné. Všetko, čo potrebujete, je veľké množstvo hliníkových plechoviek a puzdro.

Drevené telo funguje dobre. V puzdre musí byť predná časť pokrytá plexisklom. Bez nej nebude batéria efektívne fungovať.

Pred začatím montáže je potrebné hliníkové plechovky natrieť čiernou farbou. To im umožní dobre prilákať slnečné svetlo.

Potom sa pomocou nástrojov vyrazia tri otvory na dne každej nádoby. Na vrchu je zasa vytvorený hviezdicový strih. Voľné konce sú ohnuté smerom von, čo je nevyhnutné na to, aby nastala lepšia turbulencia ohriateho vzduchu.

Po týchto manipuláciách sú banky zložené do pozdĺžnych línií (rúr) do tela našej batérie.

Potom sa medzi potrubia a steny/zadná stena položí vrstva izolácie (minerálna vlna). Potom sa kolektor uzavrie priehľadným komôrkovým polykarbonátom.

Tým sa dokončí proces zostavovania. Posledný krok je inštalácia vzduchového ventilátora ako motora pre nosič energie. Takáto batéria, hoci nevyrába elektrinu, dokáže efektívne vyhriať obytný priestor.

Samozrejme, nebude to plnohodnotný radiátor, ale takáto batéria dokáže zahriať malú miestnosť - napríklad je to vynikajúca možnosť na dávanie. O plnohodnotných bimetalových radiátoroch sme hovorili v článku - ktoré bimetalové radiátory sú lepšie a pevnejšie, v ktorom sme podrobne skúmali štruktúru takýchto radiátorov, ich technické údaje a porovnať výrobcov. Radím vám pozrieť sa.

DIY solárna batéria - ako vyrobiť, zostaviť a vyrobiť?

Odhliadnuc od domácich možností, budeme venovať pozornosť vážnejším veciam.

Teraz budeme hovoriť o tom, ako správne zostaviť a vyrobiť skutočnú solárnu batériu vlastnými rukami. Áno – aj toto je možné. A chcem vás ubezpečiť - nebude to horšie ako zakúpené analógy.

Na úvod je vhodné povedať, že na voľnom trhu pravdepodobne nenájdete skutočné kremíkové panely, ktoré sa používajú v plnohodnotných solárnych článkoch. A áno, budú drahé.

Našu solárnu batériu zostavíme z monokryštalických panelov - lacnejšia možnosť, ale výborná z hľadiska výroby elektrickej energie. Navyše, monokryštalické panely sa dajú ľahko nájsť a sú pomerne lacné. Prichádzajú v rôznych veľkostiach.

Najpopulárnejšia a najbežnejšia možnosť je 3 x 6 palcov, ktorá produkuje ekvivalent 0,5 V. Tieto nám budú stačiť. V závislosti od financií si ich môžete kúpiť minimálne 100-200, no my si dnes dáme dokopy možnosť, ktorá stačí na napájanie malých batérií, žiaroviek a iných drobných elektronických súčiastok.

Výber fotobuniek

Ako sme uviedli vyššie, zvolili sme monokryštálový základ. Nájdete ho kdekoľvek. Najobľúbenejším miestom, kde sa predáva v gigantických množstvách, sú trhoviská Amazon alebo Ebay.

Hlavná vec na zapamätanie je, že je veľmi ľahké naraziť na bezohľadných predajcov, takže nakupujte iba od ľudí, ktorí majú pomerne vysoké hodnotenie. Ak predávajúci dobré hodnotenie, potom budete mať istotu, že sa k vám vaše panely dostanú dobre zabalené, nerozbité a v množstve, ktoré ste si objednali.

Výber miesta (orientačný systém), dizajn a materiály

Po prijatí balíka s hlavnými solárnymi článkami by ste si mali vybrať dobré miesto na inštaláciu solárneho poľa.

Koniec koncov, budete ho potrebovať, aby fungoval na 100%, nie? Profesionáli v tomto odbore radia vykonať inštaláciu v mieste, kde bude solárna batéria smerovať tesne pod nebeský zenit a pozerať sa smerom na západ-východ. To vám umožní „chytiť“ slnečné svetlo takmer celý deň.

Vytvorenie rámu solárnej batérie

Najprv musíte vytvoriť základňu solárnej batérie.

Môže to byť drevo, plast alebo hliník. Najlepšie sa ukáže drevo a plast. Mala by byť dostatočne veľká, aby sa do nej zmestili všetky vaše fotobunky v rade, no zároveň by nemali visieť vo vnútri celej konštrukcie.

Po zložení základne solárneho panelu budete musieť na jeho povrchu vyvŕtať veľa otvorov, aby ste vodiče preniesli do budúcnosti. jednotný systém.

Mimochodom, nezabudnite, že celá základňa musí byť na vrchu pokrytá plexisklom, aby boli vaše prvky chránené pred poveternostnými vplyvmi.

Spájkovacie prvky a pripojenie

Keď je základňa pripravená, môžete na jej povrch umiestniť prvky. Fotobunky umiestnite pozdĺž celej konštrukcie vodičmi nadol (vložíte ich do našich vyvŕtaných otvorov).

Potom je potrebné ich spájať. Na internete je veľa schém, podľa ktorých sa spájkujú solárne články. Hlavná vec je spojiť ich do akéhosi jednotného systému, aby mohli všetky zbierať prijatú energiu a posielať ju do kondenzátora.

Posledným krokom je prispájkovanie „výstupného“ vodiča, ktorý bude pripojený ku kondenzátoru a bude do neho vydávať prijatá energia.

Montáž

Toto je posledný krok. Keď sa ubezpečíte, že všetky prvky sú správne zmontované, sedia pevne a nevisia, sú dobre pokryté plexisklom - môžete pokračovať v inštalácii.

Z hľadiska inštalácie je lepšie solárny panel namontovať na pevný základ. Perfektný je kovový rám vystužený stavebnými skrutkami. Solárne panely na ňom budú sedieť pevne, nebudú sa kývať a nepodľahnú žiadnym poveternostným vplyvom.

To je všetko! S čím skončíme? Ak ste vyrobili solárnu batériu pozostávajúcu z 30-50 fotobuniek, bude to stačiť na rýchle nabitie mobilný telefón alebo zapáliť malú domácu žiarovku, t.j.

na konci ste dostali plnohodnotnú domácu Nabíjačka na nabíjanie batérie telefónu, pouličnej lampy alebo malého záhradného svietidla. Ak ste vyrobili solárny panel, napríklad so 100 - 200 fotobunkami, potom už môžeme hovoriť o „napájaní“ niektorých domácich spotrebičov, napríklad kotla na ohrev vody. V každom prípade bude takýto panel lacnejší ako zakúpené náprotivky a ušetrí vám peniaze.

Video - ako vyrobiť solárnu batériu vlastnými rukami?

DIY solárna batéria na fotografii

AT túto sekciu predstavuje fotografie niektorých zaujímavých, ale zároveň jednoduchých možností pre domáce solárne panely, ktoré si môžete ľahko zostaviť vlastnými rukami.

Čo je lepšie - kúpiť alebo vyrobiť solárnu batériu?

Zhrňme si všetko, čo sme sa dozvedeli v tomto článku v tejto časti.

Najprv sme prišli na to, ako doma zostaviť solárny panel. Ako vidíte, solárna batéria typu „urob si sám“ sa podľa pokynov zostaví veľmi rýchlo. Ak budete postupovať podľa rôznych návodov krok za krokom, budete môcť zostaviť skvelé možnosti, ako vám zabezpečiť čistú elektrinu (studňa alebo možnosti určené na napájanie malých prvkov).

Čo je však lepšie - kúpiť alebo vyrobiť solárnu batériu? Prirodzene, je lepšie si ho kúpiť.

Faktom je, že tie možnosti, ktoré sa vyrábajú v priemyselnom meradle, sú navrhnuté tak, aby fungovali tak, ako by mali fungovať. Pri ručnej montáži solárnych panelov je často možné urobiť rôzne chyby, ktoré povedú k tomu, že jednoducho nebudú správne fungovať. Prirodzene, priemyselné možnosti stoja veľa peňazí, ale získate kvalitu a trvanlivosť.

Ale ak ste si istí svojimi schopnosťami, potom so správnym prístupom zostavíte solárny panel, ktorý nebude horší ako priemyselné náprotivky.

V každom prípade je budúcnosť blízko a čoskoro si solárne panely budú môcť dovoliť všetky vrstvy. A tam možno dôjde k úplnému prechodu na využívanie slnečnej energie. Veľa štastia!

Zanechajte svoje komentáre, želania, položte otázky, vyjadrite svoj názor nižšie - to je pre nás veľmi dôležité!

Alternatívne zdroje energie si každým rokom získavajú na popularite. K tomuto trendu prispieva neustále zvyšovanie cien elektriny. Jedným z dôvodov, prečo ľudia vyhľadávajú netradičné zdroje energie, je úplná absencia konektivity do verejných sietí.

Najpopulárnejšími alternatívnymi zdrojmi energie na trhu sú solárne panely, ktoré využívajú efekt generovania elektrického prúdu pri vystavení slnečnej energii na polovodičové štruktúry vyrobené z čistého kremíka.

Prvé solárne fotoplatne boli príliš drahé, ich použitie na výrobu elektriny nebolo rentabilné. Technológie na výrobu kremíkových solárnych článkov sa neustále zdokonaľujú a teraz si môžete kúpiť solárnu elektráreň aj domov za prijateľnú cenu.

Svetelná energia je zadarmo a ak sú minielektrárne na báze kremíkových článkov dostatočne lacné, tak napr alternatívne zdroje výživa sa stane nákladovo efektívnou a veľmi rozšírenou.

Vhodné materiály po ruke

Schéma solárnej batérie na diódachMnoho horúcich hláv si kladie otázku: je možné vyrobiť solárnu batériu z improvizovaných materiálov. Samozrejme môžete! Mnohé z čias ZSSR si zachovali veľké množstvo starých tranzistorov. Toto je najvhodnejší materiál na vytvorenie mini elektrárne vlastnými rukami.

Z kremíkových diód je možné vyrobiť aj solárny článok. Ďalším materiálom na výrobu solárnych panelov je medená fólia. Pri použití fólie sa na získanie rozdielu potenciálov využíva fotoelektrochemická reakcia.

Etapy výroby modelu tranzistora

Výber dielov

Najvhodnejšie, na výrobu solárnych článkov, sú výkonné kremíkové tranzistory s písmenovým označením KT alebo P. Vo vnútri majú veľký polovodičový plát schopný generovať elektriny vplyvom slnečného žiarenia.

Odborná rada: vyberte si tranzistory s rovnakým názvom, pretože majú rovnaké technické vlastnosti a vaša solárna batéria bude stabilnejšia v prevádzke.

Tranzistory musia byť funkčné, inak nebudú k ničomu. Fotografia zobrazuje vzorku takéhoto polovodičového zariadenia, ale môžete si vziať tranzistor iného tvaru, čo je najdôležitejšie, musí to byť kremík.

Ďalším krokom je mechanická príprava vašich tranzistorov. Je potrebné mechanicky odstrániť hornú časť krytu. Najjednoduchší spôsob, ako vykonať túto operáciu, je pomocou malej pílky.

Školenie

Upevnite tranzistor do zveráka a opatrne urobte rez pozdĺž obrysu puzdra.

Vidíte kremíkovú dosku, ktorá bude fungovať ako fotobunka Tranzistory majú tri vývody - bázu, kolektor a emitor.V závislosti od štruktúry tranzistora (p-n-p alebo n-p-n) sa určí polarita našej batérie. Pre tranzistor KT819 bude základ plus, emitor a kolektor mínus Najväčší potenciálny rozdiel, keď sa na platňu aplikuje svetlo, vzniká medzi základňou a kolektorom. Preto v našej solárnej batérii použijeme kolektorový prechod tranzistora.

Vyšetrenie

Po odpílení skrine tranzistorov je potrebné skontrolovať ich funkčnosť. Na to potrebujeme digitálny multimeter a svetelný zdroj.

Základňu tranzistora pripájame k kladnému vodiču multimetra a kolektor k zápornému vodiču. Merací prístroj zapnite režim riadenia napätia s rozsahom 1V.

Svetelný zdroj smerujeme na kremíkovú dosku a riadime úroveň napätia. Mal by byť medzi 0,3 V a 0,7 V. Vo väčšine prípadov jeden tranzistor vytvára potenciálny rozdiel 0,35 V a prúd 0,25 µA.

Na dobíjanie mobilný telefón musíme vytvoriť solárny panel s asi 1000 tranzistormi, ktorý bude produkovať prúd 200 mA.

zhromaždenie

Solárny akumulátor z tranzistorov si poskladáte na akúkoľvek plochú dosku z materiálu, ktorý nevedie elektrinu.Všetko záleží na vašej fantázii.

O paralelné pripojenie tranzistorov sa zvyšuje prúdová sila a v sérii sa zvyšuje napätie zdroja.

Okrem tranzistorov, diód a medenej fólie možno na výrobu solárnych panelov použiť aj hliníkové plechovky, napríklad plechovky od piva, ale budú to batérie, ktoré ohrievajú vodu a nie generujú elektrinu.

Pozrite si video, v ktorom odborník podrobne vysvetľuje, ako vyrobiť solárnu batériu z tranzistorov vlastnými rukami:

V kontakte s

OCU ľudí, ktorí majú radi rádiový biznis, v priebehu času hromadí pomerne veľa rôznych elektronických komponentov, medzi ktorými môžu byť staré sovietske tranzistory v kovovom obale. Ako rádiové komponenty už pre svoje veľké rozmery nie sú relevantné, ale dajú sa použiť na úplne iný účel: ako solárna batéria. Je pravda, že výkon takejto batérie je v pomere k jej veľkosti pomerne malý a je vhodný iba na napájanie zariadení s nízkou spotrebou. Ale napriek tomu si ho môžete zostaviť ako experiment a pre zaujímavosť Ak chcete premeniť tranzistor na solárnu batériu, musíte z neho najskôr odrezať kryt. Za týmto účelom je tranzistor opatrne upnutý v tisu za okraj na puzdre a odrežte kryt pomocou pílky. Musíte to urobiť opatrne, aby ste nepoškodili kryštál a tenké drôty vo vnútri tranzistora. Potom môžete vidieť, čo sa skrýva vo vnútri: Ako môžete vidieť na fotografii, kryštál nie je dostatočne veľký v porovnaní s puzdrom tranzistora , a práve on premení slnečnú energiu na elektrickú Ďalej treba nasmerovať svetlo na kryštál a zmerať testerom, na ktorých pinoch dostaneme najvyššie napätie. Jeho hodnota samozrejme závisí od výkonu tranzistora a veľkosti kryštálu. Tu je meracia tabuľka, ktorú autor uviedol s použitím tranzistora KT819GM ​​​​ako príklad: Po meraniach môžete začať s montážou solárnej batérie na napájanie kalkulačky. Na získanie 1,5 V je potrebné zostaviť päť tranzistorov v sérii, pričom kolektor bude mínus a základňa bude plus. Na upevnenie tranzistorov bol použitý kus tenkého plastu s predvŕtanými otvormi pod nohy. Po inštalácii tranzistorov na miesto sú navzájom spojené podľa vyššie uvedenej schémy: odmietnuté pracovať. Pre zvýšenie výkonu batérie má zmysel zapojiť paralelne ďalších päť rovnakých tranzistorov Zdroj Staňte sa autorom stránky, publikujte vlastné články, popisy domácich produktov s platbou za text. Prečítajte si viac tu. 0 nápad 0

Popis

Poprava

V kontakte s

OK351 Ak chcete napísať komentár, musíte vstúpiť na stránku cez sociálne siete. sieť (alebo registrácia): Pravidelná registrácia

Informácie

Návštevníci v skupine Hostia nemôžu zanechávať komentáre k tomuto príspevku.

10.1. Účel radiátorov- odvádza teplo z polovodičových zariadení, čo umožňuje znížiť teplotu p-n prechodov a tým znížiť jej vplyv na prevádzkové parametre zariadení. Používajú sa lamelové, rebrové a kolíkové žiariče.Na zlepšenie odvodu tepla je najlepšie priamo na žiarič upevniť polovodičové zariadenie.Ak je nutné elektrické oddelenie zariadenia od šasi, žiarič sa na šasi namontuje cez izolačné tesnenia. Schopnosť vyžarovania tepla radiátora závisí od stupňa čiernosti materiálu (alebo jeho povrchu), z ktorého je radiátor vyrobený:

Čím väčší je stupeň čiernosti, tým účinnejšie bude odvádzanie tepla.

10.2. kolík chladiča- veľmi účinný chladič pre polovodičové zariadenia. Na jeho výrobu je potrebný duralový plech s hrúbkou 4-6 mm a hliníkový drôt s priemerom 3-5 mm.
Na povrchu predupravenej dosky chladiča sú otvory pre kolíky, vývody tranzistorov (alebo diód) a upevňovacie skrutky označené dierovačom. Vzdialenosť medzi stredmi otvorov (rozstup) pre kolíky v rade a medzi radmi by sa mala rovnať 2-2,5 priemeru použitého hliníkového drôtu. Priemer otvorov sa volí tak, aby do nich drôt vstupoval s čo najmenšou medzerou. OD opačná strana otvory zahĺbiť do hĺbky 1-1,5 mm.
Tŕň je vyrobený z oceľovej tyče dĺžky 80-100 mm a priemeru V-10 mm, pre ktorú je na konci tyče vyvŕtaný otvor s priemerom o 0,1 mm väčším ako je priemer drôtu. Hĺbka otvoru by sa mala rovnať výške budúcich čapov chladiča.

Ryža. 10.1. Krimpovanie kolíkov chladiča

Potom sa odreže požadovaný počet polotovarov čapov. Za týmto účelom sa do otvoru v tŕni vloží kúsok drôtu a odreže sa nožmi na drôt tak, aby dĺžka konca vyčnievajúceho z tŕňa bola o 1 až 1,5 mm väčšia ako hrúbka dosky. Tŕň sa upne do zveráka otvorom nahor, do otvoru sa vloží čapový polotovar, na ktorého vyčnievajúci koniec sa na prednú stranu nasadí doštička a prinituje sa ľahkými údermi kladiva, snažiac sa vyplniť vybranie zahĺbenia. Takto sú nainštalované všetky kolíky.
Kolíkový chladič je možné vyrobiť aj trochu iným spôsobom vkladania kolíkov do otvorov v základnej doske. Vyrobí sa oceľová obruba, ktorej výkres pre čapy s priemerom 3 a dĺžkou do 45 mm je na obr. 10.1. Pracovná časť zvlnenia by mala byť vytvrdená. Čap sa zasunie do otvoru v základni chladiča, základňa sa nasadí na nákovu, na špendlík sa nasadí krimpovanie a udrie sa kladivom. Okolo kolíka je vytvorená prstencová drážka a samotný kolík je pevne zasadený do otvoru.
Ak je potrebné vyrobiť obojstranný radiátor, potom sú potrebné dve takéto lisovacie lišty: do jednej z nich sa vloží kolík, nainštaluje sa na nákovu s otvorom nahor, natiahne sa základňa radiátora a nasadí sa druhá lisovacia lišta. top. Úderom kladiva na horný krimpovací čap sa zafixuje z oboch strán naraz. Týmto spôsobom je možné vyrábať radiátory zo zliatin hliníka aj medi. A nakoniec, kolíky môžu byť inštalované pomocou spájkovania. Na tento účel vezmite ako materiál medený alebo mosadzný drôt s priemerom 2-4 mm. Jeden koniec čapu je pocínovaný na dĺžku väčšiu ako je hrúbka plechu o 1-2 mm. Priemer otvorov v plechu by mal byť taký, aby sa do nich pocínované špendlíky zmestili bez väčšej námahy.
Kvapalné tavidlo sa zavedie do otvorov základne (tabuľka 9.2), vložia sa kolíky a každý z nich sa spájkuje pomocou výkonnej spájkovačky. Na konci práce sa radiátor umyje acetónom.

Ryža. 10.2. Radiátor pre výkonný tranzistor

10.3. Radiátor z medeného plechu Pre výkonné tranzistory ako P210, KT903 a iné je možné v podobných prípadoch vyrobiť hrúbku 1-2mm. Za týmto účelom je z medi vyrezaný kruh s priemerom 60 mm, v strede obrobku sú označené otvory na montáž tranzistora a jeho vodičov. Potom sa v radiálnom smere vyreže kruh nožnicami na kov o 20 mm, čím sa rozdelí na 12 častí pozdĺž obvodu. Po inštalácii tranzistora je každý sektor otočený o 90° a ohnutý nahor.

10.4. Radiátor pre vysokovýkonné tranzistory typ KT903, KT908 a iné v podobných prípadoch môžu byť vyrobené z hliníkového plechu hrúbky 2 mm (obr. 10.2). Uvedené rozmery žiariča poskytujú plochu vyžarovacej plochy dostatočnú na stratový výkon na tranzistore až do 16W.

Ryža. 10.3. Radiátor pre tranzistor s nízkym výkonom: a-scan; b- celkový pohľad

10.5. Radiátor pre tranzistory s nízkym výkonom môžu byť vyrobené z plechu červenej medi alebo mosadze s hrúbkou 0,5 mm v súlade s výkresmi na obr. 10.3. Po vykonaní všetkých rezov sa výstružník zvinie do rúrky pomocou tŕňa príslušného priemeru. Potom sa obrobok pevne nasadí na puzdro tranzistora a stlačí sa pružinovým krúžkom, pričom sa predtým ohli bočné montážne uši. Prsteň je vyrobený z oceľového drôtu s priemerom 0,5-1 mm. Namiesto krúžku môžete použiť pásik z medeného drôtu. Potom sú bočné uši ohnuté nadol, narezané "perie" obrobku sú ohnuté smerom von do požadovaného uhla - a radiátor je pripravený.

10.6. Radiátor pre tranzistory série KT315, KT361 môže byť vyrobený z pásika medi, hliníka alebo cínu so šírkou o 2-3 mm väčšou ako je šírka puzdra tranzistora (obr. 10.4). Tranzistor je vlepený do chladiča epoxidovým alebo iným lepidlom s dobrou tepelnou vodivosťou. Pre lepší tepelný kontakt medzi puzdrom tranzistora a žiaričom je potrebné v miestach dotyku z puzdra odstrániť náter, nainštalovať ho do chladiča a prilepiť s čo najmenšou medzerou. Tranzistor s chladičom nainštalujte ako obvykle na dosku, pričom spodné okraje chladiča by mali priliehať k doske. Ak je šírka pásika 7 mm a výška žiariča (z pocínovaného plechu hrúbky 0,35 mm) 22 mm, potom pri výkone rozptylu 500 mW bude teplota žiariča v mieste, kde je tranzistor lepené nepresahuje 55 °C.

10,7. Krehký kovový chladič napríklad z plechového duralu sú vyrobené vo forme sady dosiek (obr. 10.5). Pri výrobe tesnení a dosiek chladiča je potrebné zabezpečiť, aby na okrajoch otvorov a na okrajoch dosiek neboli žiadne otrepy. Kontaktné povrchy tesnení a dosiek sú starostlivo [brúsené na jemnozrnnom brúsnom papieri a položiť ho na ploché sklo. Ak nie je potrebné izolovať kryt tranzistora od krytu zariadenia, potom je možné radiátor namontovať na stenu krytu zariadenia alebo na vnútornú priečku bez izolačných tesnení, čo zaisťuje efektívnejší prenos tepla.

10.8. Montáž diód typu D226 na radiátor alebo na chladiči. Diódy sú upevnené pomocou príruby. Katódové olovo sa odhryzne na samom základe a dno sa opatrne očistí na jemnozrnnom brúsnom papieri, kým sa nedosiahne čistý, rovný povrch. Ak je potrebné opustiť katódový vývod, potom sa do žiariča vyvŕta otvor pre vývod, spodná časť sa odstráni acetónom a okraj (lem) diódy sa opatrne zaleští do jednej roviny so spodkom pre lepšiu tepelnú odolnosť. kontakt medzi diódou a radiátorom.

10.9. Zlepšenie tepelného kontaktu medzi tranzistorom a chladičom zabezpečí väčší rozptyl energie na tranzistore.
Niekedy, najmä pri použití liatych radiátorov, je ťažké a niekedy až nemožné odstrániť škrupiny a iné povrchové chyby v mieste tepelného kontaktu (zlepšiť ho). V tomto prípade pomôže olovené tesnenie. Olovená doska sa opatrne zroluje alebo sploští medzi dvoma hladkými plochými tyčami na hrúbku asi 10,5 mm a tesnenie sa vyreže na požadovanú veľkosť a tvar. Obe strany sú čistené jemnozrnným brúsnym papierom, inštalovaným pod tranzistor a zostava je pevne stlačená skrutkami. Tesnenie by nemalo byť hrubšie ako 1 mm, pretože tepelná vodivosť olova je nízka.

10.10. Čiernenie hliníkových radiátorov. Na zlepšenie účinnosti prenosu tepla radiátora je jeho povrch zvyčajne matný a tmavý. Cenovo dostupný spôsobčernenie - úprava radiátora vo vodnom roztoku chloridu železitého.
Na prípravu roztoku je potrebný rovnaký objem prášku chloridu železitého a vody. Radiátor je očistený od prachu, nečistôt, dôkladne odmastený benzínom alebo acetónom a ponorený do roztoku. Udržujte v roztoku 5-10 minút. Farba radiátora je tmavošedá. Spracovanie sa musí vykonávať na dobre vetranom mieste alebo vonku.

VEDEL SI?

10.11. Tepelný režim tranzistorov s nízkym výkonom je možné uľahčiť umiestnením torusu ("volant") na kovové puzdro tranzistora - špirály stočenej z medeného, ​​mosadzného alebo bronzového drôtu s priemerom 0,5 - 1,0 mm.
10.12. Dobrým chladičom môže byť kovové puzdro zariadenia alebo jeho vnútorné prepážky.
10.13. Rovnosť podložky chladiča sa kontroluje tak, že základňu tranzistora natrieme trochou farby a nanesieme ju na povrch podložky. Vyčnievajúce kontaktné plochy. budú natreté podložky chladičov.
10.14. Aby sa zabezpečil dobrý tepelný kontakt, povrch tranzistora susediaci s žiaričom môže byť namazaný nevysušujúcim mazivom, ako je silikón. Tým sa zníži tepelný odpor kontaktu jeden a pol až dvakrát.
10.15. Aby sa zlepšili podmienky chladenia, musí byť chladič umiestnený tak, aby nezasahoval do prúdenia konvekčného vzduchu: rebrá chladiča sú vertikálne a strana, na ktorej je umiestnený tranzistor, musí byť na boku, nie pod alebo nad.