Текст
ишш гшЛМЯЯ!
ВИТЬ ПЕРВАЯ
ДК'ЩЩЩГ
РЯНиТЯпш-ДИИ
УДК 621.3
ББК 32.965
И91
ИЗДАТЕЛЬСТВО «РАДИОСОФТ»
http://www.radiosoft.ru e-mail: info@radiosoft.ru
Отдел реализации
тел./факс: (095) 177-4720 e-mail: real@radiosoft.ru
Адрес и телефон для заявок на книги
по почте наложенным платежом:
111578 Москва, а/я 1 «Пост-Пресс»,
тел: (095) 307-0661,307-0621 e-mail: postpres@dol.ru
И91 Источники электропитания. Любительские схемы. Ч.1/Сост. А. А. Халоян. —
М.: ИП РадиоСофт, ЗАО «Журнал «Радио», 2001. —- 208 с.: ил. —- (Радио-
библиотечка. Вып. 6). ISBN 5-93037-072-9
В настоящем издании представлены схемы блоков питания для начинающих и
подготовленных радиолюбителей, а также лабораторных и специальных. Многообразие
подходов к решению проблем построения принципиальных схем, разработки печатных
плат и конструкций может вызвать живой интерес читателя. Большинство схем и уст-
ройств, описанных в книге, собрано на доступной элементной базе.
Книга представляет собой сборник статей, опубликованных в разные годы в журнале
«Радио» и заново отредактированых для данного издания.
УДК 621.3
ББК 32.965
РАДИОБИБЛИОТЕЧКА
Выпуск 6
ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
Любительские схемы
Часть1
Составитель
Артур Арамович Халоян
Редакторы В. Я. Илющенко, М. Ю. Нефедова
Дизайнер С. П. Бобков
Компьютерный набор Е. И. Сисева
Компьютерная верстка А. П. Сисев
Сдано в набор 12 01 2001 Подписано в печать 12 04 2001 Формат 70x100/16.
Гарнитура «Прагматика» Бумага газетная Печать высокая. Печ. л 13 Тираж 5000 экз. Заказ 1150
Издательское предприятие РадиоСофт. 109125, Москва, Саратовская ул , д 6/2
Лицензия № 065866 от 30 04 98
ЗАО'-Журнал «РАДИО- 103045 Москва Селиверстов пер , 10
ФГУП Владимирская книжная типография
600000, г. Владимир, Октябрьский проспект, д. 7
Качество печати соответствует качеству представленных диапозитивов
ISBN 5-93037-072-9
ISBN 5-93037-072-9
9 7 8 5 9 3 0 3 7 0 7 2 0
© ЗАО «Журнал «Радио», 2001
© Оформление. ИП РадиоСофт, 2001
© Составление. Халоян А.А., 2001
СОДЕРЖАНИЕ
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
БЛОКИ ПИТАНИЯ
ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ
В. Гришин. Малогабаритный блок питания . .5
В. Борисов. Источник питания «Олимп-3» . ............... 6
Блок питания с защитой от коротких замыканий ....................... 8
А. Григорьев. Улучшение маломощных стабилизаторов напряжения ....... 9
Л. Пожаринский. Маломощный блок питания............................ 10
А. Аристов. Маломощный блок питания ............................... 11
В. Борисов. Стабилизированный блок питания......................... 13
А. Аристов. Маломощный лабораторный блок питания .................. 16
Л. Новоруссов. Стабилизированный источник питания ................. 18
Блок питания ...................................................... 21
В. Кузнецов. Малогабаритный сетевой блок питания................... 22
Двуполярное питание от одной обмотки............................. 23
Б. Григорьев. Блок питания «Юный техник»......................... 24
Ю. Николаев. Самодельный блок питания? Нет ничего проще ........... 27
Г. Гвоздицкий. Простой сетевой блок питания...................... 30
И. Акулиничев. Трехрежимный источник питания . .................... 32
В. Янцев. Сетевой миниатюрный ................................... 33
Регулируемый источник питания с сигнализацией перегрузки........... 36
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
БЛОКИ ПИТАНИЯ
ДЛЯ ПОДГОТОВЛЕННЫХ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ
Ю. Таготин. Двуполярный стабилизатор напряжения.................... 38
В. Цибульский. Экономичный блок питания............................ 40
В. Муш. Мощный высокостабильный блок питания ................ ... 42
Г. Кудинов, Г Савчук. Экономичный блок питания... ................. 49
Ю. Сероклин. Двуполярный блок питания............................ 54
В. Ординарцев. Источник питания на К142ЕНЗ ...................... 57
М. Марковский. Усовершенствование блока питания на К142ЕНЗ... 60
Г. Гвоздицкий. Источник питания повышенной мощности ............... 62
А. Волков. Источник бесперебойного питания......................... 64
М. Дорофеев. Бестрансформаторный с гасящим конденсатором........... 68
Л. Барабошкин. Усовершенствованный экономичный блок’питания ....... 76
А. Цыпуштанов. Миниатюрный сетевой............................... 78
С. Цветаев. Мощный блок питания.................................... 82
В. Дорожинский. Импульсный сетевой блок питания ................... 88
А. Сафронов. Двуполярный стабилизированный......................... 92
О. Голубев. Источник бесперебойного питания........................ 94
А. Погорельский. Стабилизированный блок питания 99
Д. Безик. Сетевой импульсный 101
3
РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ
ЛАБОРАТОРНЫЕ БЛОКИ ПИТАНИЯ
С. Певницкий. Блок питания из модулей........................... 109
К. Карапетьянц. Индикатор перегрузки стабилизатора .......... 117
А. Григорьев. Блок питания 1...29 В ............................. 118
И. Нечаев. Комбинированный лабораторный блок .................... 120
В. Янцев. Комбинированный блок питания........................... 123
И. Нечаев. Блок питания на ТВК-110ЛМ ............................ 126
А. Ануфриев. Сетевой блок питания для домашней лаборатории ...... 129
А. Ануфриев. Лабораторный блок питания .......................... 132
И. Нечаев. Простой лабораторный.................................. 136
М. Мансуров. Лабораторный блок питания с триггерной защитой...... 139
С. Бирюков. Автотрансформатор в лаборатории радиолюбителя ....... 147
И. Александров. Лабораторный блок питания ....................... 150
С. Бирюков. Лабораторный блок питания 0...20 В................... 153
РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ
СПЕЦИАЛЬНЫЕ БЛОКИ ПИТАНИЯ
Л. Ануфриев. Блок питания без сетевого трансформатора............ 160
В. Обоев. Реле времени в блоке питания .......................... 163
С. Бирюков. Блок питания таймера ................................ 164
А. Миронов. Пятивольтовый с системой защиты ..................... 166
И. Александров. Доработка блока БП2-3 ........................... 175
С. Швецов. Импульсный блок питания устройств памяти.............. 176
С. Петров. Блок источников питания для компьютера ............... 179
И. Нечаев. Блок питания антенного усилителя...................... 189
О. Гэлубев. Источник резервного питания для АОН.................. 192
И. Нечаев. Вариант блока антенного усилителя..................... 194
Е. Мицкевич, И. Карпинович. Блок питания УКУ ............................ 196
Ю. Гусев. Сетевой блок питания для «Славы»....................... 202
Д. Данюк, Г Пилько. Сетевой блок питания переносной радиоаппаратуры .... 203
И. Нечаев. Сетевой блок питания электронно-механических
часов с подсветкой ........................................ 206
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
БЛОКИ ПИТАНИЯ
ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ
В. ГРИШИН
МАЛОГАБАРИТНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Это устройство предназначается для питания радиолюбительских измеритель-
ных приборов, транзисторных приемников и других устройств, которые потребляют
ток до 100 мА при напряжении 9 В. Встроенная электромеханическая система за-
щиты предотвращает повреждение блока при коротких замыканиях в нагрузке. Вы-
ходное напряжение блока — 9 В. Напряжение пульсации при токе нагрузки 80 мА не
превышает 10 мВ. Ток, при котором срабатывает защита, составляет примерно
110 мА. Для возвращения блока в рабочее состояние, после того как сработает за-
щита, его необходимо отключить от сети.
Принципиальная схема блока показана на рисунке. Переменное напряжение вто-
ричной обмотки трансформатора Т1 выпрямляется диодами V1-V4, включенными
по мостовой схеме. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются конденса-
тором фильтра С1. Стабилизатор выпрямленного напряжения образуют стабилит-
рон V6 и транзистор V7. Резистор R5 поддерживает нормальный режим работы
регулирующего транзистора стабилизатора при отключенной нагрузке.
Систему защиты образуют резисторы R1-R3, транзистор V5 и электромагнитные
реле К1, К2. Как только ток через резистор/?/ превысит 110 мА, откроется транзис-
тор V5, сработает реле К2 и замкнутся его контакты К2.1. Тут же сработает реле К1, и
его контакты К1.1 отключат нагрузку. Резистор R3 обеспечивает устойчивое состоя-
ние системы защиты после того, как она сработает.
Суммарный ток, текущий через сигнальную лампу Н1, стабилизатор и балласт-
ный резистор R3, при отсутствии нагрузки должен несколько превышать ток сраба-
тывания защиты, иначе при коротком замыкании в нагрузке контакты реле системы
защиты будут периодически замыкаться и размыкаться.
Конструкция блока питания состоит из крышки и платы-основания. В крышке про-
тив сигнальной лампы Н1 сделано отверстие с защитным цветным стеклом. Большая
часть деталей смонтирована на плате ра: мерами примерно 70x45 мм, которая удер-
5
живается на винтах, стягивающих магнитопровод трансформатора. Сам трансфор-
матор и электромагнитные реле укреплены на нижней плате-основании блока.
В блоке использован готовый трансформатор, понижающий напряжение сети
до 10 В (под нагрузкой 80 Ом). Данные самодельного трансформатора: магнитопро-
вод Ш12х12; обмотка I — 4400 витков провода ПЭВ-1 0,08, обмотка II — 300 витков
провода ПЭВ-1 0,35.
Все резисторы типа МЛТ. Конденсатор С1 — К50-6. Реле К1 типа РЭС-10, пас-
порт РС4.524.303 (можно РЭС-15, паспорт РС4.591.003). Реле К2 — РЭС-10, пас-
порт РС4.524.302 (можно РЭС-15, паспорт РС4.591.004). Пружины этого реле отре-
гулированы так, чтобы оно срабатывало при напряжении 7...8 В. Лампа Н1 — К6-60.
Транзистор КТ342А можно заменить на КТ342Б, КТ342Г, КТ301 В, КТ312Б, КТ315В,
КТ315Г; П214В — на П214А, П214Б, П314Г, П215. В выпрямителе (VI - V4) можно
использовать диоды серий Д7, Д226, КД105 с любым буквенным индексом. Стаби-
литрон V6 может быть Д810, Д814Б, Д814В.
Налаживание блока питания заключается в установке тока через стабилитрон,
равного 18...20 мА (подбором резистора /?4), и тока срабатывания системы защиты
(подбором резистора R1). В связи с тем, что стабилитроны имеют некоторый раз-
брос параметров, придется, возможно, подобрать стабилитрон, чтобы на выходе
блока было напряжение 9 В.
Журнал «Радио», 1981, №2, с. 55
В. БОРИСОВ
ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ «ОЛИМП-3»
Набор деталей «Олимп-3», разработанный Центральным конструкторским бюро
информационной техники, предназначен для сборки двухполярного источника тока
напряжением 2x20 В со средней «заземленной» точкой. Представляя собой само-
стоятельный блок, он может быть использован для питания усилителя мощности
«Олимп-1» с предварительным усилителем-корректором «Олимп-2» («Радио», 1981,
№ 1, с. 52 и № 2, с. 51) или другой аналогичной аппаратуры. Номинальный ток нагруз-
ки каждого плеча блока питания — 0,7 А, коэффициент пульсаций выпрямленного
напряжения — не более 10%.
Принципиальная схема блока питания «Олимп-3» показана на рис. 1. В набор вхо-
дят: трансформатор питания Т1, выпрямительный мост V1, электролитические кон-
денсаторы С1 и С2, индикаторная лампа Н1, металлическое шасси, защитный кожух
трансформатора и некоторые другие детали и материалы, необходимые для мон-
тажа блока. Выключатель питания S1 и плавкий предохранитель F1 в набор не входят.
Переменное напряжение на обмотках II и ///трансформатора Т1 составляет при-
мерно 18 В (на каждой обмотке), на обмотке IV — 5,5 В. Суммарное напряжение
обмоток II и III подается на двухполуперйодный выпрямитель. В зависимости от тока
нагрузки на выходном выводе 4 блока относительно общего вывода 5 должно быть
плюс18...23 В, на выводе 6— минус 18...23 В. Экранирующая обмотка 3 между пер-
вичной и вторичной обмотками снижает уровень фона и электрических помех.
Блок питания состоит из шасси и футляра. Его основой служит металлическое
шасси, на котором винтами с гайками укреплены трансформатор и уголки,
удерживающие печатную плату выпрямителя (рис. 2). Дополнительно конденсаторы
фильтра укреплены на шасси металлической скобой. Выводы вторичных обмоток
трансформатора соединяют с соответствующими выводами печатной платы и ин-
дикатором включения питания (Н1) отрезками многожильного изолированного
провода
6
Данные трансформатора, используемого в блоке питания: магнитопровод
Ш20х30 (или ШЛ 16x32); обмотка / — 1350 витков провода ПЭВ-2 0,31, экранирую-
щая —один слой такого же провода; обмотки // и /// — по 116 витков провода ПЭВ-2
0,62; обмотка IV — 33 витка провода ПЭВ-2 0,31. Индикаторная лампа Н1 — МН6,3-
0,26. Выпрямительный блок КЦ41 ОБ можно заменить четырьмя диодами КД202 (или
аналогичными на ток не менее 0,7 А), включив их по мостовой схеме.
Рис. 1
Испытание блока питания заключается в проверке равенства напряжений на вы-
ходах каждого из его плеч при токе нагрузки около 0,7 А. Для этого между контактны-
ми выводами 4—5 и 5—6 включают проволочные резисторы сопротивлением около
30 Ом, рассчитанные на мощность
рассеяния не менее 10 Вт, и, под-
ключив блок к сети, измеряют на-
пряжения на этих эквивалентах на-
грузки. Они должны быть в преде-
лах 18...23 В.
Конструкция футляра блока пи-
тания произвольная. Выключатель
питания (тумблер ТВ2-1), индика-
тор включения питания, сетевой
плавкий предохранитель и зажимы
или гнезда для подключения на-
грузки целесообразно разместить
на лицевой панели. Для защиты
источника питания от перегрузок в
цепи «+20 В» и «-20 В» желательно
включить плавкие предохранители
на ток 2 А. Их держатели можно ус-
тановить на лицевой панели возле
соответствующих им выходных за-
жимов.
Мощность блока «Олимп-3», испытанного в редакционной лаборатории, оказа-
лась достаточной для питания стереофонического усилителя, смонтированного из
наборов серии «Олимп».
Журнал «Радио», 1981, № 3, с. 56
БЛОК ПИТАНИЯ
С ЗАЩИТОЙ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ
Разные по сложности транзисторные конструкции можно питать от этого блока
(см. схему). Блок обеспечивает напряжение около 9 В при токе, потребляемом на-
грузкой до 400 мА.
Переменное напряжение вторичной обмотки трансформатора Т1 подается на
двухполупериодный выпрямитель, собранный на диодах V2-V5. Выпрямленное и
сглаженное конденсатором С1 напряжение поступает на регулирующий транзис-
тор V9 и стабилитрон V8 (через балластный резистор R3). Падение напряжения на
стабилитроне, равное напряжению его стабилизации (около 9 В), приложено между
базой и эмиттером регулирующего транзистора. А так как этот транзистор включен
эмиттерным повторителем, практически такое же напряжение будет и на нагрузке,
подключаемой к выходным гнездам Х1 иХ2.
Автомат защиты от коротких замыканий собран на транзисторе V7. Его база под-
ключена к делителю напряжения, образованного резистором R2 и прямым сопро-
тивлением диода V6.
В исходном состоянии транзистор V7закрыт положительным (относительно эмит-
тера) напряжением смещения на его базе. Как только в нагрузке, подключенной
к выходу блока, произойдет короткое замыкание, эмиттер этого транзистора ока-
жется подключенным к аноду диода V6 и на его базе появится отрицательное напря-
жение смещения. Транзистор при этом откроется и зашунтирует собой стабилит-
рон V8. Регулирующий же транзистор практически закроется, и через него (а значит,
и через цепь короткого замыкания) будет протекать незначительный постоянный
ток. Как только короткое замыкание будет устранено, на нагрузке вновь появится
напряжение постоянного тока.
Тиратрон 1/7 служит индикатором включения питания.
Диоды V2 - 1/5 выпрямительного моста могут быть серии Д229 с буквенными ин-
дексами Ж - Л или Д302 - Д305. Вместо диода Д226Б (1/6) можно применить другие
из этой же серии, а вместо стабилитрона Д814Б — аналогичный ему стабилит-
рон Д809. Транзистор МП42Б можно заменить на МП39Б, а транзистор П213Б — на
П213, П214, П215. Статический коэффициент передачи тока транзисторов должен
быть не менее 40. Транзистор V9 необходимо установить на теплоотводящий радиа-
тор — пластину размерами 80x70 мм из алюминия или дюралюминия толщиной 2 мм.
Постоянные резисторы — МЛТ, электролитический конденсатор С1 К50-6.
8
Трансформатор Т1 блока питания можно намотать на магнитопроводе Ш20х20
или другом сечением не менее 3 см2. Обмотка / должна содержать 2200 витков про-
вода ПЭВ-1 0,18, обмотка// — 150 витков ПЭВ-1 0,45.
Как правило, блок питания налаживания не требует. Действие же автомата защи-
ты от короткого замыкания проверяют амперметром на ток не менее 2 А, подключа-
емым к гнездамХ1 иХ2. При нормальной работе автомата стрелка амперметра в пер-
воначальный момент должна резко отклониться от нулевой отметки и тут же вернуть-
ся в исходное положение.
Журнал «Радио», 1981, № 5, с. 57
А.ГРИГОРЬЕВ
УЛУЧШЕНИЕ МАЛОМОЩНЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ
НАПРЯЖЕНИЯ
В простых стабилизаторах напряжения регулирующий транзистор обычно вклю-
чен по схеме эмиттерного повторителя, а источник образцового напряжения на ста-
билитроне и коллекторная цепь подключены к одному и тому же выпрямителю. При
максимальной нагрузке стабилизатора выходное напряжение выпрямителя замет-
но уменьшается вследствие падения напряжения на обмотке трансформатора и ди-
одах моста. Это не позволяет получить высокий коэффициент стабилизации блока
питания, если напряжение сети и ток нагрузки изменяются в широких пределах.
Улучшить параметры такого стабилизатора можно, если источник образцового
напряжения питать более высоким напряжением, чем на коллекторе регулирующего
транзистора. Это позволяет использовать в параметрическом стабилизаторе на ста-
билитроне балластный резистор большего сопротивления и повысить тем самым
общий коэффициент стабилизации устройства. В реальных конструкциях источник
образцового напряжения (см. схему) проще всего подключить к умножителю напря-
жения на диодах V1 - V4 и конденсаторах С/, С2, питающемуся от той же вторичной
обмотки трансформатора Т1.
Стабилизатор до переделки обеспечивал ток нагрузки 250 мА при напряжении
пульсаций 50 мВ и коэффициенте стабилизации 20. После переделки напряжение
пульсаций уменьшилось до 1 мВ, а коэффициент стабилизации увеличился в 2,5 раза.
Сетевой трансформатор блока питания выполнен на магнитопроводе Ш 12x16.
Обмотка / содержит 5000 витков провода ПЭВ-1 0,1; обмотки II и III (их наматывают в
два провода) — по 245 витков провода ПЭВ-1 0,35. Желательно сначала уложить
9
обмотки II и III, а затем первичную. Между первичной и вторичными обмотками сле-
дует намотать экран в виде 1,5...2 витков медной фольги шириной, равной ширине
каркаса. Между витками экрана необходимо прокладывать ленту из плотной бумаги.
Диоды Д312Б можно заменить на Д223А, Д223Б, Д219А, Д220А, Д220Б, КДС111В,
КДС523В, КДС523Г. В стабилизаторе может быть использован любой транзистор
средней или большой мощности с малым напряжением насыщения, малым началь-
ным током коллектора и возможно большим статическим коэффициентом передачи
тока базы.
Журнал «Радио», 1981, № 10, с. 56
Л. ПОЖАРИНСКИЙ
МАЛОМОЩНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Портативные транзисторные приемники, многие измерительные приборы и дру-
гие устройства, которые питаются от батарей, в ряде случаев удобнее питать от сети
переменного тока. Применение для этой цели блока питания в виде отдельной при-
ставки часто бывает неудобно, а изготовление традиционного трансформаторного
малогабаритного блока, размещающегося в батарейном отсеке аппарата, весьма
трудоемко. Это заставляет искать новые схемно-конструктивные решения встроен-
ного блока питания. Одно из них предлагается ниже.
Схема блока изображена на рисунке. Трансформатор, являющийся наиболее
сложным узлом в устройствах подобного назначения, выполняет здесь функции раз-
делительного с коэффициентом трансформации около 1. Он работает при малых
входном и выходном напряжениях, поэтому его конструкция весьма проста. Обмот-
ка / питается от двустороннего ограничителя напряжения, выполненного на стаби-
литронах VD1 и VD2. Роль балластного резистора играет конденсатор С1. Резис-
тор R1 служит для разрядки конденсатора после выключения блока, а резистор R2
ограничивает импульс тока при включении.
R1 470к
В ограничителе использованы два стабилитрона, включенные встречно-после-
довательно, поэтому для каждого полупериода ограничитель работает, как парамет-
рический стабилизатор напряжения на первичной обмотке трансформатора. Таким
образом, выходное напряжение блока оказывается весьма стабильным.
К обмотке //трансформатора подключен мостовой выпрямитель VD3-VD6 со сгла-
живающим конденсатором С2.
10
Блок был выполнен в двух вариантах. В первом из них выходное напряжение
равно 9 В при токе нагрузки до 50 мА. Этот блок рассчитан на установку в батарейный
отсек таких приемников, как «Альпинист». Стержневой магнитопровод трансформа-
тора блока собран из Г-образных пластин, обмотки размещены на противоположных
стержнях.
Таблица
Обозначение по схеме Вариант I Вариант II
Т1 Ш6,5х10, окно 25x11 мм, обмотки содержат по 850 витков провода ПЭЛ 0,22 Ш6х8, окно 6x15 мм, обмотки содержат по 1100 витков провода ПЭЛ 0,12
С1 2 мкхЗОО В 0,5 мкхЗОО В
V1, V2 Д815Г Д814Г
С2 400 мкх15 В, составлен из двух конденсаторов ЭТО-2 200 мкх15 В 80 мкх15 В, составлен из четырех конденсаторов К53-1 20 мкх15 В
R2 51 Ом, 0,5 Вт 150 Ом, 0,25 Вт
Во втором варианте блок предназначен для замены батареи «Крона»,при том же
выходном напряжении ток нагрузки не превышает 20 мА. Конденсатор С1 установ-
лен в корпусе сетевой вилки.
Данные обоих вариантов блока сведены в таблицу. Если во время приема мощных
радиостанций будет прослушиваться фон переменного тока, следует перевернуть
вилку Х1 в сетевой розетке, либо заземлить общий плюсовой провод блока.
Журнал «Радио», 1978, №5, с. 56
А. АРИСТОВ
МАЛОМОЩНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
В маломощном блоке питания, описанном в предыдущей статье Л. Пожаринско-
го, трансформатор выполняет функцию разделительного с коэффициентом около
единицы и работает при малых входном и выходном напряжениях. Входное напряже-
ние понижается и стабилизируется параметрическим стабилизатором с балластным
конденсатором. Благодаря такому схемотехническому решению, автору удалось со-
здать достаточно простой, безопасный в работе и обладающий хорошими парамет-
рами блок питания.
Тем не менее стабильность напряжения и некоторые другие параметры блока
можно улучшить, собрав его по схеме, приведенной на рис. 1. В таком блоке транс-
форматор Т1 также выполняет функцию разделительного с коэффициентом транс-
формации около единицы Ко вторичной обмотке трансформатора, через диодный
мост VD1-VD4, подключен стабилитрон, обладающий небольшим динамическим
сопротивлением, через него течет пульсирующий ток около 70 мА
11
Напряжение на вторичной обмотка трансформатора Т1 почти равно напряжению
на стабилитроне VD5. Такое же небольшое напряжение падает и на первичной об-
мотке. Разность же между сетевым и этим напряжением падает на балластном кон-
денсаторе С1. При увеличении тока нагрузки токи в обмотках трансформатора не
изменяются, но уменьшается ток через стабилитрон.
Рис. 1
Стабилитрон VD5 подключен практически к выходу блока (в блоке Л. Пожаринско-
го между цепью стабилитронов и выходом включен трансформатор). Это позволило
повысить стабильность и улучшить экономичность блока.
Для сравнительной оценки блоков были измерены сначала параметры блока
Л. Пожаринского, а затем блока, собранного по схеме на рис. 1. В обоих блоках
использовались одни и те же трансформатор и конденсатор фильтра (емкостью
50 мкФ). При выходном токе 25 мА выходное сопротивление было равно соответ-
ственно 92 и 14 Ом, коэффициент стабилизации — 12 и 16, напряжение пульсации
выходного напряжения — 60 и 48 мВ.
Причину увеличения коэффициента подавления пульсации поясняют осцил-
лограммы напряжения, показанные на рис. 2,а и 2,6. Они сняты при отключенном
конденсаторе фильтра выпрямителя. Амплитуды соседних полуволн в блоке Л. По-
жаринского (рис. 2,а) неодинаковы из-за того, что
।—il If—il I I II II II I положительные полупериоды стабилизируются
I I I I I I I I I I одним стабилитроном, а отрицательные — дру-
гим. А известно, что напряжение стабилизации
° двух экземпляров стабилитрона даже одного
Рис> 2 типа неодинаковы. Это порождает дополнитель-
ную составляющую пульсации, причем эта составляющая имеет самую низшую час-
тоту (50 Гц) и трудно поддается сглаживанию фильтром. Если необходимо умень-
шить напряжение пульсации, следует подобрать возможно близкие по параметрам
пару стабилитронов. В блоке же на рис. 1 при обоих полупериодах работает один
стабилитрон, поэтому такая переменная составляющая отсутствует.
Конденсатор С2 фильтрует высокочастотные помехи, как проникающие из сети,
так и возникающие при работе блока в моменты, когда стабилитрон V5 выходит из
режима стабилизации. Диод VD6 предотвращает разрядку конденсатора СЗ через
стабилитрон в те промежутки времени, когда он выходит из режима стабилизации.
Эти две детали (С2 и УД6) незначительно улучшают работу блока, поэтому они могут
быть исключены.
Трансформатор намотан на магнитопроводе ШЮхЮ. Каркас разделен картон-
ной перегородкой на две хорошо изолированные секции (только эта изоляция и
обеспечивает безопасность). Обмотки, содержащие по 600 витков провода ПЭВ-1 0,2
каждая, размещают в разных секциях каркаса.
12
На рис. 3 приведена схема варианта описанного блока питания, но с выпря-
мителем, выполненным по схеме со средним выводом во вторичной обмотке транс-
форматора. В этом случае выпрямитель состоит лишь из двух диодов. Обмотки транс-
форматора содержат по 1200 витков провода ПЭВ-1 0,14, но в обмотке II сделан
отвод от середины.
R1 470к
220В
VD1 Д220 VD3 Д815Г
С2 =4=
0,05м к
R2 200
VD2 Д220
Рис. 3
01 0,5мк
-L.n
+Т~ 50мк*
*10В
Х2
9В
Конструкция трансформатора такая же, но коэффициент его трансформации ра-
вен 2. За счет этого уменьшена емкость конденсатора С1 и входной ток (до 35 мА).
Однако напряжение на вторичной обмотке увеличилось в два раза, что потребовало
вдвое увеличить число витков в ней.
Журнал «Радио», 1980, № 3, с. 53
В. БОРИСОВ
СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Для испытания и налаживания собираемых вами транзисторных усилителей, при-
емников и других конструкций удобно использовать сетевой блок питания со стаби-
лизированным напряжением.
Схема одного из таких блоков приведена на рис. 1. Он состоит из понижающего
трансформатора Т1, двухполупериодного выпрямителя V/ с конденсатором С1, сгла-
живающим пульсации выпрямленного напряжения, индикатора перегрузки (лампа Н1
и резистор Я7) и стабилизатора на стабилитроне V2 и транзисторах V3, V4, Выходное
13
напряжение этого блока можно плавно регулировать переменным резистором R3
почти от 0 до 12 В. При повышении тока нагрузки до 250.. .300 мА установленное этим
резистором выходное напряжение остается практически постоянным.
Резистор R2 и стабилитрон V2 стабилизируют напряжение на переменном резис-
торе R3. Транзистор V3, включенный эмиттерным повторителем, является управля-
ющим элементом. Напряжение, создающееся на его нагрузочном резисторе R4,
подается непосредственно на базу регулирующего транзистора V4. Нагрузка Ян (уси-
литель, приемник или другое устройство) включена в эмиттерную цепь транзисто-
ра V4, и потребляемый ею ток течет через участок эмиттер — коллектор этого тран-
зистора.
Напряжение на выходе стабилитрона будет примерно на 0,3...0,4 В меньше, чем
на базе транзистора V3. По мере увеличения тока нагрузки увеличивается падение
напряжения на лампе Н1 и резисторе R1. Сопротивление резистора выбрано таким,
чтобы при токе нагрузки 200...250 мА нить лампы начинала заметно на глаз накали-
ваться, а при токе более 500 мА ярко светиться.
Резистор R5 нужен для того, чтобы и при отключенной нагрузке регулирующий
транзистор работал как усилитель тока. Конденсатор С2 дополнительно сглаживает
пульсации выпрямленного напряжения и тем самым улучшает коэффициент пуль-
сации блока питания.
Рис. 2
Детали стабилизатора напряжения смонтированы на плате (рис. 2), выполненной
под печатный монтаж из фольгированного стеклотекстолита (токонесущие провод-
ники и площадки созданы прорезями в фольге шириной около 1 мм). Эту плату с по-
мощью четырех винтов с гайками и стоек высотой 25...30 мм крепят на пластмассо-
14
вой панели, являющейся лицевой стенкой корпуса. На этой же панели монтируют
выключатель питания, выходные зажимы, плавкий предохранитель, «глазок» сигналь-
ной лампы. На ней же находится и шкала переменного резистора, по которой уста-
навливают напряжение питания нагрузки.
Роль трансформатора питания в выпрямителе блока выполняет выходной транс-
форматор кадровой развертки телевизора (ТВК-110-Л-2). Выпрямительный блок
КЦ402Е можно заменить четырьмя диодами серии Д226, Д229, Д7.
Конденсаторы С1 и С2—К50-6, постоянные резисторы — МЛТ, переменный рези-
стор R3 — СП или СПО с функциональной характеристикой вида А. Выключатель
питания — тумблер МТ-1.
Резистор R1 проволочный, на мощность рассеяния не менее 10 Вт. Используйте
для него провод высокого удельного сопротивления (манганиновый, нихромовый,
константановый) толщиной 0,18...0,2 мм с любой изоляцией. Намотайте его на кор-
пусе резистора МЛТ или ВС.
Сигнальная лампа Н1 — коммутаторная КМ6-60 (6 ВхбО мА). Можно также ис-
пользовать лампу МН6,3-0,26 или МН6,3-0,3.
Стабилитрон Д814Д можно заменить на Д813.
Транзистор V4 установлен на теплоотводящем радиаторе из отрезка дюралюми-
ниевого уголка шириной стенок 30 и длиной 50 мм. Налаживание блока питания
сводится к подбору резистора R2. Его сопротивление должно быть таким, чтобы при
отключенной нагрузке ток через стабилитрон был равен 15... 18 мА.
Если вы захотите собрать блок питания с двумя фиксированными выходными
напряжениями, воспользуйтесь другой схемой стабилизатора (рис. 3). Здесь на-
грузка включена в коллекторную цепь регулирующего транзистора и введена авто-
матическая защита от перегрузок и коротких замыканий в выходной цепи.
Резистор R1 и подключаемый к нему (переключателем S2) стабилитрон V2 или V3
образуют параметрический стабилизатор, создающий на базе транзистора V4 (от-
носительно минусового проводника) положительное напряжение, соответствующее
напряжению стабилизации включенного стабилитрона. Коллекторной нагрузкой это-
го транзистора служит эмиттерный переход транзистора V5. Диоды V6 и V7 — эле-
менты защиты от перегрузок.
Пока ток нагрузки не превышает 250...300 мА, диод V7 открыт и образует с рези-
стором R3 делитель напряжения, обуславливающего момент срабатывания защиты.
Диод V6 в это время закрыт и не влияет на работу стабилизатора.
При коротком замыкании или чрезмерно большом потребляемом токе анод дио-
да V7 оказывается соединенным с минусовым проводником через малое сопротив-
ление нагрузки, и диод закрывается. Диод же V6, наоборот, открывается и шунтирует
15
собой включенный стабилитрон. При этом оба транзистора закрываются, и ток во
внешней цепи падает до 20...30 мА.
Налаживают этот стабилизатор так. К зажимам Х1 и Х2 подключают вольтметр
постоянного тока и последовательно соединенные проволочный переменный резис-
тор (он имитирует нагрузку) сопротивлением 400...500 Ом и миллиамперметр на ток
500 мА. Движок резистора устанавливают в положение наибольшего введенного
сопротивления и включают блок в сеть. Вольтметр должен показывать напряжение,
соответствующее включенному стабилитрону, а миллиамперметр — ток, не превы-
шающий 30 мА. С уменьшением сопротивления переменного резистора ток через
нагрузку должен увеличиваться, а напряжение на ней оставаться практически не-
изменным. При замыкании выводов переменного резистора должно резко умень-
шиться выходное напряжение — почти до нуля — и ток через нагрузку—до 20...30 мА.
После такой проверки подберите резистор R3 такого сопротивления, чтобы сис-
тема защиты срабатывала при токе нагрузки, равном 250...300 мА.
Монтируя и налаживая сетевой блок питания, не забывайте, что в первичной цепи
его трансформатора действует сравнительно высокое напряжение. Поэтому не ка-
сайтесь проводников этой цепи руками и любые изменения в монтаже делайте толь-
ко после отключения блока от сети.
Если корпус блока металлический, он не должен иметь электрического контакта
с цепями выпрямителя и стабилизатора. Такой корпус желательно заземлять через
укрепленный на нем дополнительный зажим.
Журнал «Радио», 1979. № 6, с. 54
А. АРИСТОВ
МАЛОМОЩНЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Источник питания, предназначенный для радиолюбительской лаборатории, дол-
жен иметь защиту от коротких замыканий и перегрузок выходной цепи. Обычно этого
достигают введением в стабилизатор защитного устройства. Но иногда, особенно
в случае маломощного — в несколько ватт — источника, удобнее вместо последова-
тельного стабилизатора с защитным устройством использовать параллельный ста-
билизатор. Основное достоинство параллельного стабилизатора — полная
нечувствительность его к коротким замыканиям в цепи нагрузки, даже в течение
длительного времени.
Однако КПД этого стабилизатора относительно низок и тем меньше, чем меньше
ток его нагрузки. Этот недостаток как раз и является основным препятствием для
широкого распространения параллельных стабилизаторов, но для маломощного
блока он не имеет существенного значения.
В параллельном стабилизаторе нагрузка включена параллельно регулирующему
элементу V9 (см. схему). Ток через этот элемент автоматически изменяется таким
образом, чтобы на выходе поддерживалось установленное постоянное напряжение.
Стабилизатор даже без нагрузки потребляет от выпрямителя максимальный ток.
При появлении тока нагрузки ток от выпрямителя не изменяется, но соответственно
уменьшается ток через регулирующий элемент.
Выходное напряжение блока можно плавно регулировать от 0,4 до 10 В, макси-
мальный выходной ток — 500 мА. Коэффициент.стабилизации — около 350. Выход-
ное сопротивление — 0,05 Ом. Напряжение пульсации выходного напряжения —
менее 0,1 мВ. Характеристики блока сохраняются при напряжении сети в пределах
165...250 В, при этом выходное напряжение изменяется не более чем на 0,1%.
Постоянное напряжение на конденсаторе С1 — около 15 В (минимальное —
16
11,5 В). Резистор R2 и стабилитрон 1/5, включенный стабистором, образуют вспомо-
гательный источник образцового напряжения 0,8 В. Он входит в состав двух стабили-
заторов тока, собранных на транзисторах V4 и V7. Первый из этих стабилизаторов
питает стабилитрон V3 источника образцового напряжения 10 В. Второй стабилиза-
тор обеспечивает значительно больший ток — около 500 мА — и выполняет функции
балластного резистора, включаемого последовательно с нагрузкой. Стабильное па-
дение напряжения 0,5 В на резисторах R1 и R9 используется для питания транзисто-
ров V6 и V8.
Узел на транзисторах 1/6, 1/8, 1/9 представляет собой усилитель тока. На его вход
через переменный резистор R4 подают образцовое напряжение со стабилитрона V3.
Этим резистором регулируют выходное напряжение блока. Напряжение на выходе
блока практически повторяет напряжение надвижке резистора.
При разработке стабилизированных источников питания определенную трудность
представляет вопрос регулирования выходного напряжения. В описываемом уст-
ройстве этот вопрос легко решается благодаря использованию в качестве балласт-
ного резистора стабилизатора тока. При регулировании выходного напряжения от
минимума до максимума ток через балластный резистор изменялся бы в 10 раз, и
поскольку ток нагрузки не может превышать тока через балластный резистор, стано-
вится понятным, что пользоваться таким блоком было бы почти невозможно.
Внутренний стабилизатор тока позволяет в несколько раз повысить коэффици-
ент стабилизации, уменьшить выходное сопротивление, а также получить весьма
малый уровень пульсации напряжения на выходе. Кроме этого, он позволяет сохра-
нять высокие значения параметров практически до максимума тока нагрузки. Так,
если ток короткого замыкания блока установлен на уровне 500 мА, то выходное на-
пряжение начинает уменьшаться, только когда ток нагрузки превысит 490 мА.
Блок питания собран в металлическом футляре, в котором обязательно должны
быть предусмотрены вентиляционные отверстия. Трансформатор Т1 использован
готовый — выходной трансформатор ТВК-90ЛЦ2 кадровой развертки цветных теле-
визоров. У него соединяют вместе выводы 1 и 1а на выводы 3 и 3' подают сетевое
напряжение. Точка соединения выводов 4 и 4' — средний вывод вторичной обмотки.
Выводы 5 и 5’соединяют с диодами выпрямителя. Этот трансформатор можно заме-
нить любым другим, с напряжением на вторичной обмотке 14...15 В при токе нагруз-
ки не менее 500 мА.
Резисторы R1, R7, R9 самодельные. Каждый из них намотан на резисторе ВС-2
(сопротивлением не менее 100 Ом) медным проводом ПЭВ-2 0,15; длина прово-
17
да — 1 м. Резисторы R1, R7 можно заменить любыми кремниевыми выпрямительны-
ми диодами, рассчитанными на ток более 500 мА без применения радиатора. Сопро-
тивление резистора R4 может быть любым в пределах 1 ...10 кОм. Если оно меньше
3 кОм, то следует проверить ток через стабилитрон V3. Ток должен быть равен
6... 15 мА, изменить его можно подбором резистора R2. Этот стабилитрон можно за-
менить на Д814В. Второй стабилитрон (V5) может быть любым из серий Д808-Д814.
Транзисторы V4, V6, V8 —любые германиевые маломощные соответствующей струк-
туры. Вместо транзисторов П215 можно использовать любые из серий П213 - 217.
Они установлены на ребристых радиаторах промышленного изготовления площа-
дью 300 см2.
Журнал «Радио», 1981, № 11, с. 52
Л. НОВОРУССОВ
СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ
Для испытания и налаживания различных устройств на транзисторах и микросхе-
мах необходим стабилизированный источник питания, допускающий регулирование
выходного напряжения в широких пределах при значительных колебаниях тока на-
грузки. Источник питания, схема которого изображена на рисунке, удовлетворяет
этим требованиям. Источник содержит относительно небольшое число деталей, ле-
гок в налаживании и может быть собран даже начинающими радиолюбителями.
Вместе с этим он имеет достаточно высокие эксплуатационные характеристики.
При напряжении питающей сети в пределах 220 В% коэффициент стабилиза-
ции — более 100. Пределы регулирования выходного напряжения — от 0 до 27 В при
токе нагрузки до 0,5 А. Двойная амплитуда напряжения пульсации — не более 1 мВ,
выходное сопротивление — 0,05 Ом. Источник питания снабжен устройством защи-
ты от перегрузки и короткого замыкания с индикацией перегрузки.
Часть выходного напряжения, снимаемая с движка переменного резистора R10,
сравнивается на транзисторе V11 с образцовым напряжением, формируемым ста-
билитроном V13. Выработанный в результате сравнения управляющий сигнал усили-
вается и поступает на базу регулирующего транзистора V9. Благодаря тому, что все
транзисторы стабилизатора включены по схеме с общим эмиттером, удается полу-
чить значительное усиление в петле обратной связи, а это, в свою очередь, позволя-
ет получить хорошие выходные характеристики устройства. Резистор R7 ограничи-
вает напряжение, а значит, и рассеиваемую мощность на коллекторе тран-
зистора V10.
Заслуживает внимания устройство делителя выходного напряжения на резисто-
рах R10, R11. При таком включении минимальный ток коллектора регулирующего
транзистора (при отключенной внешней нагрузке) не зависит от положения движка
переменного резистора R10 — регулятора выходного напряжения — и равен при-
мерно 23 мА. В большинстве же стабилизаторов сопротивление делителя неизмен-
но, следовательно, чем меньше выходное напряжение, тем больше напряжение на
коллекторном переходе регулирующего транзистора и тем меньше ток коллектора,
который становится сравнимым с обратным током коллекторного перехода. После-
днее обстоятельство иногда приводит к тому, что стабилизатор «не держит» напря-
жение, т. е. происходит самопроизвольное повышение выходного напряжения при
малой величине тока нагрузки.
Резистор R9 уменьшает шунтирование делителя R10R11 входным сопро-
тивлением транзистора V11. Однако увеличение сопротивления этого резистора
18
CD
V1-V4- Д7Б
Н1
'Перегрузка'
V1
V2
K1
±=zC1
-HI 500mkx50B
R2 0,9npo0.
V9 П217В
R3 510
V8 Д81Ы
R10
1k
R11*
R^82 R5 68 R6M 75
R12
510
И/4
A/1102B
К нагрузке
(О ..27В)
а
500мкх30В
> -
приводит к уменьшению глубины обратной связи и, следовательно, к увеличению
выходного сопротивления стабилизатора. Подбором резистора R9 (в пределах
0...2 кОм) добиваются при налаживании оптимального соотношения между значе-
ниями выходного сопротивления и коэффициента стабилизации источника. Конден-
сатор СЗ облегчает выход стабилизатора на рабочий режим в момент включения,
предотвращая закрывание транзистора V11.
Резистор R2 и стабилитрон V8 совместно с транзистором V9 образуют устрой-
ство защиты стабилизатора от перегрузок. При уменьшении сопротивления нагруз-
ки ниже допустимого значения стабилизатор переходит в режим стабилизации тока.
В нормальном режиме суммарное падение напряжения на резисторе R2 и эмиттер-
ном переходе транзистора V9 меньше напряжения стабилизации стабилитрона V8,
включенного в прямом направлении. При увеличении тока нагрузки до некоторого
уровня открывается стабилитрон V8. Дальнейшего увеличения тока не происходит,
так как увеличение напряжения на резисторе R2 приводит к закрыванию регулирую-
щего транзистора. Подбором резистора R2 можно устанавливать ток срабатывания
устройства защиты. После устранения перегрузки стабилизатор пе-
реходит в нормальный режим стабилизации напряжения. Индикатором перегрузки
служит лампа И 7, включаемая контактами К1.1 герконового релеКЛ срабатывающе-
го при токе 0,6 А.
Параллельно резистору R11 включена цепь R12V14. Свечение светодиода V14
свидетельствует о включении и нормальной работе стабилизатора. Двойной пара-
метрический стабилизатор R4V7R5V12 предназначен для получения напряжения,
компенсирующего падение напряжения на стабилитроне V13 и эмиттерном перехо-
де транзистора V11, что и позволяет опустить нижнюю границу выходного напряже-
ния практически до нуля.
В источнике питания использован выходной трансформатор кадровой разверт-
ки телевизора «Старт-3». Вторичная обмотка удалена, а вместо нее намотана дру-
гая. Секции На и 11г содержат по 215 витков, а 116 и Ив — по 200 витков прово-
да ПЭВ-2 0,38. Обмотка III состоит из 28 витков провода ПЭВ-2 0,31. При самостоя-
тельном изготовлении трансформатора следует выбрать Ш-образный магнитопро-
вод сечением 4 см2 и намотать первичную обмотку, содержащую 2600 витков
провода ПЭВ-2 0,16. Данные остальных обмоток можно оставить без изменения.
Переменный резистор R10 должен быть рассчитан на рассеиваемую мощность не
менее 1 Вт (СПО-1). Герконовое реле К1 выполнено на герконе КМ-2. Катушка намо-
тана проводом ПЭВ-2 0,51 в один слой на бумажной гильзе диаметром 4 и длиной
22 мм. Лампа Ш — МН-14(2,5 В; 0,16 А). Необходимость в герконовом реле отпада-
ет, если вместо стабилитрона V8 включить светодиод АЛ307 с любым буквенным
индексом. Сопротивление резистора R2 в этом случае должно быть равно 2,2 Ом.
Свечение светодиода будет свидетельствовать о перегрузке стабилизатора.
Стабилизатор некритичен к выбору транзисторов. Однако применение тран-
зисторов V10 и V11 с коэффициентом передачи тока менее 50 может заметно ухуд-
шить выходные параметры стабилизатора. Транзистор V9 должен быть установлен
на радиаторе с площадью поверхности не менее 300 см2.
Налаживание стабилизатора начинают с того, что вместо резистора R11 времен-
но включают переменный резистор сопротивлением около 1 кОм и устанавливают
его движок в положение максимального сопротивления. Движок резистора R10 пе-
реводят в нижнее (по схеме) положение и включают стабилизатор. Вращением движ-
ка резистора, включенного вместо R11, устанавливают выходное напряжение 27 В.
После этого измеряют сопротивление переменного резистора и снова заменяют
его постоянным с таким же сопротивлением. Далее подбирают сопротивление рези-
стора R2, подключив к выходу источника вместо нагрузки амперметр постоянного
тока со шкалой на 1 А. Отматыванием провода резистора устанавливают по ампер-
метру ток, равный 0,6 А.
20
Резистор R6 подбирают так, чтобы в верхнем по схеме положении движка резис-
тора R10 выходное напряжение было равно нулю. Подбором числа витков обмотки
геркона К1 и перемещением геркона внутри катушки устанавливают требуемый ток
срабатывания геркона. Измеряя разность между значениями выходного напряжения
при холостом ходе (без нагрузки) и с подключенной максимальной нагрузкой, оце-
нивают выходное сопротивление стабилизатора.
Журнал «Радио», 1979, № 7, с. 40
БЛОК ПИТАНИЯ
Блок работает от переменного напряжения 12 В. Выпрямитель блока питания
образуют диоды VD1-VD4, включенные по мостовой схеме, а стабилизатор выпрям-
ленного напряжения — конденсаторы С1, С2, стабилитрон VD5 и транзисто-
ры VT1 и VT2. Напряжение на выходе блока питания в пределах от 0 до 12 В регулиру-
ют переменным резистором R2. Наибольший ток, отдаваемый блоком питания в на-
грузку (до 300 мА), ограничен допустимым прямым током диодов выпрямителя.
Описание подобных блоков питания публиковались в журнале «Радио» неодно-
кратно, поэтому здесь рассказывать о их работе не будем.
В выпрямителе можно использовать диоды Д226 или Д7 с любым буквенным ин-
дексом. Конденсаторы С1 и С2 — К50-6 или КЭГ-2, причем конденсатор С2 может
быть на номинальное напряжение 15 В. Переменный резистор R2 — ВК (с выключа-
телем питания), желательно группы А, чтобы его шкала, по которой устанавливают
напряжение на выходе блока питания, была равномерной. В стабилизаторе вместо
транзистора МП39 можно использовать МП40-МП42, а вместо П213 - транзисторы
П214, П215, П201, П4с любыми буквенными индексами. КоэффициентЪ21э транзис-
торов должен быть не менее 15. Стабилитрон Д813 можно заменять стабилитронами
Д811, Д814Г или Д814Д. Наибольшее напряжение на выходе блока питания будет
соответствовать напряжению стабилизации используемого в блоке стабилитрона.
Шкалу резистора R2 градуируйте по образцовому вольтметру, подключенному
к выходным зажимам блока.
Журнал «Радио», 1976, № 6, с. 51
21
В.КУЗНЕЦОВ
МАЛОГАБАРИТНЫЙ СЕТЕВОЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Блок предназначен для питания от сети 220 В портативных приемников второго
класса, у которых потребляемый от батареи элементов ток не превышает 70 мА. Блок
обеспечивает на выходе стабилизированное напряжение 9 В. Коэффициент стаби-
лизации — около 100, напряжение пульсаций — 5 мВ. Блок питания имеет защиту от
перегрузок и коротких замыканий на выходе.
Принципиальная схема устройства показана на рис. 1. Со вторичной обмотки
трансформатора питания Т1 напряжение через выпрямитель VD1-VD4 поступает на
стабилизатор, собранный по известной схеме на транзисторах VT1 и VT2. Регулиру-
ющий транзистор VT1 включен по схеме с общим эмиттером. Функции защиты от
перегрузок выполняют сами элементы стабилизатора.
Рис 1
Конструктивно блок питания собран в сетевой вилке (Х1), которая представляет
собой пластмассовую коробку, на одной из стенок которой размещены два штырька
сетевого разъемах/. В коробке установлена печатная плата со всеми элементами
блока. Он соединяется с нагрузкой кабелем, на конце которого смонтирована шты-
ревая часть Х2 разъема от микротелефона. Для подключения блока к приемнику
использовано телефонное гнездо, к которому припаяны проводники питания. При
использовании телефонного разъема для подключения блока питания возможно
кратковременное короткое замыкание выхода стабилизатора. Поэтому наличие уст-
ройства защиты стабилизатора от коротких замыканий в подобных блоках обяза-
тельно.
Конструктивной особенностью блока является устройство трансформатора пи-
тания Т1. Для уменьшения его габаритов отношение ширины керна пластин сердеч-
ника к толщине набора уменьшено до 1 : 6,5. «Бочкообразность» катушки, неизбеж-
ная для трансформаторов с таким сердечником, устраняется последующим формо-
ванием. Этот процесс не представляет трудностей, поскольку обмотки выполнены
тонким проводом. Сердечник выполнен из пластин Ш6, толщина набора 40 мм. Об-
мотка / содержит 3200 витков провода ПЭВ-1 0,1. Через каждые 500 витков не-
обходимо прокладывать слой тонкой конденсаторной бумаги. Обмотка II состоит из
150 витков провода ПЭВ-1 0,2. Между обмотками / и II намотан один слой прово-
да ПЭВ-1 0,1, служащий экраном. Вывод от одного из концов экранной обмотки
соединяют с коллектором транзистора VT1.
22
Рис 2
Чертеж печатной платы блока показан на рис. 2. Диоды выпрямителя впаяны в
плату вертикально и их свободные выводы соединены попарно. Конденсатор С1 —
К50-6. Мощность, рассеиваемая регулирующим транзистором VT1, как показывает
практика эксплуатации блока, не превышает 100 мВт, поэтому никаких дополнитель-
ных теплоотводов не требуется. Штырьки сетевого разъемах/ укреплены на плате
со стороны печатных проводников в двух отверстиях диаметром 3 мм.
При необходимости увеличения максимального тока нагрузки блока до 120 мА
(чтобы питать приемник «Океан-203» и другие) нужно транзистор МП 16 заменить на
П213, резисторы Я7, R2, R3 заменить на другие, сопротивлением 220 Ом, 2,2 кОм и
820 Ом соответственно. Трансформатор Т1 следует выбрать более мощный, с напря-
жением вторичной обмотки 12...14 В (например, трансформатор ТВК от телевизо-
ров).
Журнал «Радио», 1976, № 11, с. 47
ДВУПОЛЯРНОЕ ПИТАНИЕ ОТ ОДНОЙ ОБМОТКИ
Как быть, если имеющийся од-
нополярный выпрямитель не-
обходимо дополнить выпрямите-
лем противоположной поляр-
ности, а перемотка сетевого
трансформатора нежелательна?
Выход из этого положения пред-
ложили английские радиолюби-
тели (см. схему): дополнительный
выпрямитель (мост \/Д2) и сгла-
живающий конденсатор С4 под-
ключен к вторичной обмотке
трансформатора через дополни-
тельные разделительные конден-
саторы С1 и С2.
Журнал «Радио», 1982, № 7, с. 61
23
Б.ГРИГОРЬЕВ
БЛОК ПИТАНИЯ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
При номинальном токе нагрузки 0,5 А блок питания «Юный техник» обеспечивает
на одном из выходов плавно регулируемое нестабилизированное постоянное на-
пряжение в пределах от -12 В до +12 В или от 0 до+12 В, или же плавно регулируемое
переменное напряжение в пределах от 0 до 10 В. Он имеет электронную защиту от
короткого замыкания и не выходит из строя, если время, в течение которого на выхо-
де блока сохраняется режим короткого замыкания, не превышает 5 минут. Кроме
того, блок питания на отдельном выходе обеспечивает переменное напряжение, ко-
торое можно регулировать ступенями (1,5; 3; 4,5; 6; 9; 12 и 18 В). Номинальный
нагрузочный ток по этому выходу также составляет 0,5 А. От короткого замыкания
этот выход защищен плавким предохранителем.
Полная принципиальная схема блока питания показана на рис. 1. Позиционные
обозначения элементов на этом рисунке сохранены такими же, как и на схеме в «Ру-
ководстве по эксплуатации», прилагаемом к блоку питания. Детали, обведенные
штрих-пунктирной линией, размещены на печатной плате (рис. 2). Нумерация выво-
дов соответствует нумерации проводников жгута прибора.
Электронный регулятор постоянного и переменного напряжений выполнен на
транзисторах Т1-Тб. По существу, он представляет собой обычный двухтактный уси-
литель мощности низкой частоты, собранный на комплементарных парах составных
транзисторов Т1Т5м Т4Т6. Транзисторы Т2 и ТЗ являются элементами электронной
защиты. Как только напряжение на резисторе R7 или R8 превысит 0,7 В (это про-
изойдет при токе нагрузки, близком к 0,5 А), откроется один из этих транзисторов и
зашунтирует эмиттерные переходы соответствующих составных транзисторов регу-
лятора, ограничивая тем самым ток нагрузки. Поскольку усилитель выполнен по схе-
ме с гальваническими связями (без разделительных конденсаторов), то он может
усиливать и постоянную составляющую тока. Это-то и дает возможность регулиро-
вать одним электронным узлом как постоянное, так и переменное выходное напря-
жение.
Питается электронный регулятор напряжения от двухполупериодного двуполяр-
ного выпрямителя на диодах D1-D4 и конденсаторах С/, С2.
Управляющее напряжение поступает на электронный регулятор с движка пере-
менного резистора R2. В положении контактов переключателей ВЗ и В4, показанном
на рисунке, на его крайние выводы подано напряжение с выхода двуполярного вып-
рямителя, и выходное напряжение можно регулировать в пределах от -12 В до+12 В
при номинальном токе нагрузки и в несколько больших пределах при меньшем токе
(без нагрузки, например, от -18 В до +18 В). Когда нажата кнопка переключателя В4,
то нижний по схеме вывод резистора R2 соединяется с общим проводом. Теперь
напряжение на выходе может быть только положительным (от 0 до +12 В). И наконец,
когда нажата кнопка переключателя ВЗ, то на резистор R2 поступает переменное
напряжение с половины обмотки II. В этом случае электронный регулятор работает
как обычный усилитель низкой частоты. Правда, на выходные транзисторы не пода-
ется начальное смещение, поэтому выходной сигнал имеет искажения типа «сту-
пенька»
Резисторы R3 и R4 ограничивают ток базы регулирующих транзисторов, а кон-
денсатор СЗ устраняет возможность самовозбуждении электронного регулятора.
Как уже отмечалось, блок питания «Юный техник» нестабилизированный. Это оз-
начает, что с ростом тока нагрузки выходное напряжение заметно уменьшается и
возрастают пульсации выходного напряжения. Надо сказать, что уровень пульсаций
выходного напряжения блока значительный и при токе, близком к номинальному, и
выходном напряжении около 12 В, амплитуда пульсации достигает 1 В.
24
ю
СП
Рис. 1
Если у радиолюбителя нет потребности в источнике плавно регулируемого пере-
менного напряжения (а обычно это так), то блок питания «Юный техник» легко пере-
делать в хороший двуполярный источник питания для радиолюбительской лаборато-
рии. А если дополнить его еще стабилизированным выпрямителем, например, на
напряжение 5 В (использовав для этой цели обмотку III трансформатора Тр), то по-
лучится вполне универсальное устройство.
Рис. 2
Самые минимальные переделки требуются в блоке питания «Юный техник» для
того, чтобы сделать из него стабилизированные источники на напряжение -12 В и
+12 В (или любые меньшие напряжения). Для этого прежде всего на печатной плате
электронного регулятора (рис.2) необходимо удалить некоторые участки печатных
проводников — они на рисунке показаны прерывистой линией. Заметим, что провод-
ник, идущий от конденсатора СЗ к коллекторному выводу транзистора ТЗ, можно не
удалять, достаточно просто выпаять из платы конденсатор СЗ.
Затем между базовым выводом транзистора Т1 и общим проводом (к нему при-
паяны проводники 20-3 и 20-2 жгута) припаивают стабилитрон, напряжение стаби-
лизации которого должно быть примерно на 1,5 В выше требуемого выходного на-
пряжения. Полярность подключении стабилитрона показана на рис. 1 в правом ниж-
нем углу. Провод 30 жгута отпаивают от платы и изолируют, а освободившуюся кон-
тактную площадку соединяют с контактной площадкой, к которой присоединен
провод 27. При этом бывший общий выход электронного ключа (он присоединен
к плате проводом 24 жгута) будет плюсовым выходом источника.
Источник отрицательного напряжения получают так. Между базовым выводом
транзистора Т4 и общим проводом запаивают стабилитрон, напряжение стабилиза-
ции которого также должно быть примерно на 1,5 В выше требуемого стабилизиро-
ванного напряжения. Полярность подключения стабилитрона, разумеется, должна
быть противоположна показанной на рис. 1. Нижний (по рис. 2) вывод резистора R4
необходимо соединить с контактной площадкой, к которой припаян провод 26жгута.
26
Выходное напряжение отрицательной полярности снимают с контактной пло-
щадки, к которой припаян нижний (рис. 2) вывод резистора R8. Для этого к выходно-
му разъему (его устанавливают вместо имеющихся на задней стенке блока питания
зажимов) необходимо проложить дополнительный проводник.
У переделанного таким образом блока питания выходное напряжение изменялось
от 11,0 В при токе нагрузки в несколько миллиампер до 10,2 В при токе 0,4 А. Ампли-
туда пульсации не превышала 40 мВ при максимальном токе нагрузки.
Столь заметное изменение выходного напряжения блока питания объясняется
просто. Выходное напряжение блока есть напряжение стабилизации установленного
в блок стабилитрона минус падение напряжения на двух эмиттерных переходах (на-
пример, транзисторов Т1 и Т5) и минус падение напряжения на соответствующем
резисторе устройства защиты (на R7). Основной вклад в изменение выходного на-
пряжения — примерно 0,6 В — вносит резистор устройства защиты.
Пульсации выходного напряжения можно заметно (раза в два) уменьшить, заме-
нив проводники, идущие к конденсаторам С1 и С2, а также от них на выход блока, на
более короткие и имеющие большее сечение.
Разумеется, предложенная переделка блока питания «Юный техник» является про-
стейшей, связанной с минимальными изменениями исходного прибора. Используя
управляющие элементы и устройства защиты, имеющиеся в этом блоке питания,
можно на основе блока собрать лабораторный источник питания с хорошими харак-
теристиками. Но для этого потребуются большие переделки (надо воспользоваться
каким-нибудь вариантом обычной схемы стабилизатора компенсационного типа).
Журнал «Ради о», 1982, № 9, с. 52
Ю.НИКОЛАЕВ
САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ?
НЕТ НИЧЕГО ПРОЩЕ
Чтобы первые радиолюбительские конструкции обеспечить постоянным напря-
жением, нужен маломощный блок питания, работающий от сети переменного тока.
Но готовый блок не всегда удается найти в магазине, поэтому зачастую приходится
думать о самодельной конструкции. Чтобы облегчить эту задачу, расскажем о про-
стейших расчетах, которые позволят подобрать нужные детали для блока питания
в зависимости от предъявляемых к нему требований.
Схема предполагаемого блока питания, обеспечивающего нужное выходное на-
пряжение постоянного тока, приведена на рисунке. В нем использован трансформа-
тор питания, включаемый обмоткой / в осветительную розетку и понижающий напря-
27
жение (оно снимается с обмотки //) до заданного значения, двухполупериодный вып-
рямитель на диодах VD1 - VD4 и конденсатор С1, сглаживающий пульсации вы-
прямленного напряжения. Полученное в итоге почти постоянное напряжение (пульса-
ции его при подключении нагрузки все равно будут) снимают с гнезд XS1 и XS2.
Расчет блока питания начинают с выпрямителя. Задача расчета — правильно
выбрать выпрямительные диоды и конденсатор фильтра, а также определить необ-
ходимое переменное напряжение, снимаемое для выпрямления со вторичной (//)
обмотки сетевого трансформатора.
Исходными данными для расчета выпрямителя служат требуемое напряжение на
нагрузке (UH) и потребляемый ею максимальный ток (/н). Порядок расчета таков.
Сначала определяют переменное напряжение, которое должно быть на вторич-
ной обмотке трансформатора:
Ц>= ви„,
где L/H — постоянное напряжение на нагрузке, В; В —- коэффициент, зависящий от
тока нагрузки, который определяют по табл. 1.
По току нагрузки определяют максимальный ток, протекающий через каждый диод
выпрямительного моста:
/д=0,5С/н,
где /д — ток через диод, А; /н — максимальный ток нагрузки, А; С — коэффициент,
зависящий от тока нагрузки и определяемый из табл. 1.
Табл и ца1
Коэффициент Ток нагрузки, А
0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
В 0,8 1,0 1,2 1,4 1,5 1,7
С 2,4 2,2 2,0 1,9 1,8 1,8
Далее подсчитывают обратное напряжение, которое будет приложено к каждому
диоду выпрямителя:
Ц)бр= Л517н,
где 1/Обр ~ обратное напряжение, В; UH — напряжение на нагрузке, В.
Теперь можно выбрать диоды, у которых значения выпрямленного тока и допусти-
мого обратного напряжения равны или превышают расчетные.
В заключение можно определить емкость конденсатора фильтра:
с*=32001ЛГ’
н п
где Сф— емкость конденсатора фильтра, мкФ; /н — максимальный ток нагрузки, А;
Uh напряжение на нагрузке, В; /Сп — коэффициент пульсаций выпрямленного
напряжения (отношение амплитудного значения переменной составляющей часто-
той 100 Гц на выходе выпрямителя к среднему значению выпрямленного напряже-
ния). Коэффициент пульсаций выбирают самостоятельно в зависимости от предпо-
лагаемой нагрузки, допускающей питание постоянным током вполне определенной
«чистоты». К примеру, для питания малогабаритных транзисторных радиоприемни-
ков и магнитофонов коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения может до-
28
стигать 10‘3...10‘2 усилителей радио- и промежуточной частоты — 10’4...10"3, пред-
варительных каскадов усилителей звуковой частоты и микрофонных усилителей —
1О-5...1О’4.
В дальнейшем, когда будете строить подобные выпрямители с последующей ста-
билизацией выпрямленного напряжения транзисторным стабилизатором, расчет-
ную емкость фильтрующего конденсатора можно уменьшить в 5... 10 раз.
Следующий этап — расчет трансформатора питания. «Досье» на него у вас уже
есть — необходимое напряжение на вторичной обмотке (l/ц) и максимальный ток
нагрузки (/н). Здесь тоже существует определенная последовательность.
Сначала определяют максимальное значение тока, протекающего через вторич-
ную обмотку,
/ц = Л5/н,
где /и — ток через обмотку // трансформатора. А; /н — максимальный ток нагрузки, А.
Далее определяют мощность, потребляемую выпрямителем от вторичной обмот-
ки трансформатора,
где Рп — максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки, Вт; L/ц —
напряжение на вторичной обмотке, В; /и — максимальный ток через вторичную об-
мотку, А.
Подсчитывают мощность трансформатора
Ртр=Л25Р|(,
где Ртр — мощность трансформатора, Вт; Рн — максимальная мощность, потребляе-
мая от вторичной обмотки трансформатора, Вт. Если изготавливают трансформатор
с несколькими вторичными обмотками, то сначала подсчитывают их суммарную мощ-
ность, а затем мощность самого трансформатора.
Вот теперь можно подсчитать ток, протекающий через первичную обмотку
где /| — ток через обмотку /, А; Ртр — подсчитанная мощность трансформатора, Вт;
Ц — напряжение на первичной обмотке трансформатора (сетевое напряжение).
После этого рассчитывают необходимую площадь сечения сердечника магнито-
провода
S = ?,37%,
где S — сечение сердечника магнитопровода, см2; РТР — мощность трансформато-
ра, Вт.
Определяют число витков первичной (сетевой) обмотки
О
где W| —* число витков обмотки; Ц — напряжение на первичной обмотке, Вы-
сечение сердечника магнитопровода, см2.
Подсчитывают число витков вторичной обмотки
где И/ц — число витков вторичной обмотки; l/ц — напряжение на вторичной обмот-
ке, В; S — сечение магнитопровода, см2.
В заключение определяют диаметр провода обмоток
d = 0,02ji,
где d — диаметр провода, мм; / — ток через обмотку, мА. Иногда диаметр провода
удобнее выбрать по табл. 2.
Таблица 2
^обм’ мА 25 25... 60 60... 100 100... 160 160... 250 250... 400 400... 700 700... 1000
d, мм 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,4 0,5 0,6
По полученным данным можно подбирать подходящее железо и провод и изго-
тавливать трансформатор. Правда, нелишне сначала прикинуть, разместится ли про-
вод на каркасе будущего трансформатора при данных Ш-образных пластинах —
ведь однотипные (по ширине средней части) пластины имеют неодинаковую пло-
щадь окна. Достаточно подсчитанную ранее мощность трансформатора умножить
на 50 и сравнить полученный результат (это необходимая площадь окна в мм2)
с измеренной площадью окна имеющихся пластин.
При выборе сердечника магнитопровода следует придерживаться и еще одного
правила — отношение ширины средней части сердечника к толщине набора (отно-
шение сторон сердечника) должно быть в пределах 1 ...2.
Трансформатор, диоды и конденсатор фильтра разместите в корпусе подходя-
щих габаритов. На лицевой панели корпуса укрепите выходные гнезда или зажимы,
выключатель питания, а на задней стенке разместите держатель предохранителя с
предохранителем FU1 (его ток зависит от тока через первичную обмотку трансфор-
матора). Через отверстие в задней стенке выведите шнур питания с сетевой вилкой.
Журнал «Радио», 1992, №4, с. 53
Г. ГВОЗДИЦКИЙ
ПРОСТОЙ СЕТЕВОЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Надпись «ТПП224-127/220-50» можно расшифровать так: трансформатор для пи-
тания аппаратуры на полупроводниковых приборах от сети переменного тока напря-
жением 127 и 220 В, частотой 50 Гц. В трансформаторе этого типа восемь обмоток,
соединением которых параллельно или последовательно можно сделать его пони-
жающим на несколько значений напряжения переменного тока общей мощностью
до 5,5 Вт.
Трансформатор ТПП224 наиболее целесообразно, на наш взгляд, применить для
выпрямителя переменного напряжения, который бы можно было использовать для
питания, например, транзисторного усилителя 34 с выходной мощностью 2...3 Вт,
портативного приемника или плейера, различных игрушек, оснащенных микроэлек-
тродвигателями постоянного тока, для зарядки малогабаритных маломощных акку-
муляторов и батарей, составленных из них.
На рисунке показана схема такого варианта источника питания. Обмотки с выво-
дами 2—3 и 7—9 соединены последовательно и вместе образуют первичную обмотку
трансформатора, рассчитанную на сетевое напряжение 220...235 В. Все другие об-
30
мотки — вторичные, понижающие. При напряжении сети 220 В в каждой из обмоток
15- 16 и 17- 18 действует переменное напряжение 10 В, в обмотках 11—12 и
19—20 — по 2,62 В, а в обмотке 21—22 — 5 В. Но первые две обмотки соединены
параллельно, что позволяет при напряжении 10 В потреблять ток большего значе-
ния, чем от одной из них.
Через переключатель SA1 напряжение разных обмоток поступает на двухполупе-
риодный выпрямитель на диодах VD1 - VD4, включенных по схеме моста. Выпрям-
ленное напряжение фильтруется оксидным конденсатором большой емкости С1. По-
стоянное напряжение на нагрузке выпрямителя, подключенной к разъему Х2, опре-
деляется напряжением той обмотки (или обмоток, если они соединены последова-
тельно) и близко по значению переменному напряжению на ней. Так, например, при
установке переключателя в положение «12 В» на выпрямительный мост подается
напряжение параллельно соединенных обмоток 15—16 и 17—18, в положении «9 В»—
последовательно соединенных обмоток 11—12 и 21—22, в положении «6 В» — сум-
марное напряжение последовательно соединенных обмоток 19—20 \л21—22, в поло-
жении «3 В» — одной обмотки 21— 22. Таким образом, напряжение на выходе выпря-
мителя, соответствующее напряжению питания той или иной нагрузки, устанавлива-
ют только переключателем SA1. При напряжениях 3, 6 и 9 В на выходе выпрямителя
ток, потребляемый нагрузкой, может достигать 0,2 А, при напряжении 12 В — 0,4 А.
Блок питания собран на коробчатом шасси, согнутом из листового алюминия
толщиной около 1 мм. На нем с внутренней стороны размещены трансформатор Т1 и
конденсатор С1. С наружной стороны жестко укреплена штепсельная вилка (Х1), на
которой собственно и держится включенный в сетевую розетку блок питания. Сверху
шасси закрыто подходящей готовой или самодельной крышкой, на которой установ-
лены малогабаритный переключатель SA1 (ПР2-10Л1НВ) и розетка СГ5, выполняю-
щая функцию разъема Х2 для подключения нагрузки. Диоды VD1 - VD4 выпрями-
тельного моста припаяны непосредственно к выводам трансформатора, переключа-
теля и розетки выхода источника питания. На соединительные проводники, выводы
диодов и гнезда розетки надеты отрезки полихлорвиниловой или тефлоновой труб-
ки длиной по 10 мм.
Не исключено, что трансформатор ранее уже использовался в каком-то устрой-
стве. Поэтому его обязательно надо проверить. Для этого обмотками 2—3 и 7—9,
соединив их последовательно, подключают к сети напряжением 220 В и вольтметром
переменного тока проверяют напряжение на каждой из вторичных обмоток — оно не
должно отличаться отуказанного выше больше, чем на± 10%. При этом трансформа-
31
тор, даже после длительного включения, может нагреваться до температуры, не пре-
вышающей +40 °C. Только после такой проверки трансформатор можно устанавли-
вать на шасси и начинать монтировать блок питания.
Закончив монтаж, подключите к выходу блока резистор МЛТ-2 сопротивлением
300...330 Ом, подключите блок к сети и вольтметром постоянного тока измерьте
напряжение на этом эквиваленте нагрузки. Делать это нужно оперативно, чтобы ре-
зистор не перегревался, особенно при повышенном напряжении. И наконец, убеди-
тесь, что на выходе источника действуют именно те напряжения, на которые указы-
вает острие ручки переключателя.
Журнал «Радио», 1993, № 3, с 26
И.АКУЛИНИЧЕВ
ТРЕХРЕЖИМНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ
Некритичное отношение радиолюбителей-конструкторов к выбору источника се-
тевого питания нередко оплачивается ценой дорогостоящих транзисторов и мик-
росхем. Известны также трудности, с которыми сталкиваются ремонтники ра-
диоаппаратуры в распознавании повреждений батарейных приемников и магни-
тофонов, возникающих при переводе их на питание от сети переменного тока. В связи
с этим появилась необходимость иметь в наборе контрольно-измерительных прибо-
ров еще источник сетевого питания с широкими возможностями.
Один из вариантов — источник питания, построенный по приведенной здесь схе-
ме. Он состоит из трансформатора Т1, понижающего напряжение сети до 18...20 В,
двухполупериодного выпрямителя VD1—VD4 с фильтрующим конденсатором С2, ста-
билизатора выпрямленного напряжения R1VD5VD6, регулирующего транзисто-
ра VT1VT2 и транзистора VT3, защищающего источник от токовых перегрузок. Вы-
ходное напряжение источника контролируют по вольтметру PV1, а потребляемый
нагрузкой ток — по миллиамперметру РА1
32
Выходное напряжение источника питания ус1анабливаюг переключателем SA2.
При показанном на схеме крайнем правом положении его движка выходное напря-
жение соответствует 17ст стабилитрона VD5 (7,5 В), при среднем — L/CT стабилитро-
на VD6 (11,5), при крайнем левом положении — суммарному напряжению UCT обоих
стабилитронов (19 В).
Максимальный ток, потребляемый нагрузкой, устанавливают переменным ре-
зистором R2 в пределах 5...250 мА. В случае токовой перегрузки или КЗ в нагрузке
транзистор VT3, открываясь, шунтирует стабилитроны и тем самым ограничивает
ток через регулирующий транзистор до безопасного значения.
Такие функциональные возможности источника питания позволяют не только при-
способить его к особым условиям испытания различной аппаратуры, но и обезопа-
сить аппаратуру при поиске в ней дефектов.
Журнал «Радио», 1995, № 6, с. 37
В. ЯНЦЕВ
СЕТЕВОЙ МИНИАТЮРНЫЙ
Этот блок предназначен для пита! 1ия батарейного микрокалькулятора при пользо-
вании им в стационарных условиях. Он дает возможность экономить электроэнер-
гию аккумуляторной батареи, а при ее истощении остается единственным ис-
точником электроэнергии, который способен поддерживать микрокалькулятор в ра-
бочем состоянии; его с успехом можно использовать при испытании и налаживании
несложных самодельных конструкций, а также для стационарного питания различных
маломощных электронных устройств.
Конструкция миниатюрна настолько, что свободно размещается на ладони руки.
Это достигнуто в основном плотной компоновкой элементов на плате.
Блок питается от сети переменного тока напряжением 220 В. Потребляемая мощ-
ность — не более 2 Вт. Стабилизированное выходное напряжение — 5 В ±10%. Макси-
мальный ток нагрузки — 200 мА. Масса блока — не более 250 г; габариты —
70x40x40 мм.
Принципиальная схема блока питания показана на рис. 1. Входная — сетевая —
часть прибора образована балластным конденсатором С1 и первичной обмоткой
разделительного трансформатора Т1. На конденсаторе падает 100...120 В, ос-
тальные 100... 120 В приложены к обмотке / трансформатора. Отдельного выклю-
чателя питания устройство не имеет. Для включения в сеть блок вставляют вил-
кой ХР1 в сетевую розетку. Резистор R1 необходим для снятия остаточного напряже-
ния с конденсатора С1 после того, как блок будет вынут из розетки.
Рис. 1
2-1150
33
Двуполупериодный мостовой выпрямитель — диодная сборка VD1. Стабилиза-
тор напряжения выполнен по традиционной схеме параметрического стабилизатора
на стабилитроне VD2 и резисторе R2 с усилителем тока на транзисторе VT1.
Рис. 2
Все элементы блока питания размещены на
печатной плате размерами 65x35 мм, выпол-
ненной из фольгированного стеклотекстолита
толщиной 1,5 мм. Ее чертеж и расположение
элементов изображены на рис. 2. Штыри от
сетевой вилки ХР1 крепят к плате двумя вин-
тами. Предохранитель FU1 установлен в двух
самодельных держателях, вырезанных из
упругой листовой латуни, имеющих специаль-
но предусмотренные выступы, отогнутые вниз,
впаянные в плату. Трансформатор Т1 фик-
сирован двумя загнутыми за края платы лепе-
стками обоймы, стягивающей магнитопровод.
Транзистор VT1 привинчивают ктеплоотво-
ду размерами 29x26 мм и толщиной 4...5 мм
из дюралюминия, после чего теплоотвод дву-
мя винтами крепят к плате, пропустив выводы
транзистора в отверстия платы, и пропаивают
выводы. Перед установкой транзистора на
теплоотвод выводы необходимо отформовать,
как показано на рис. 3,а. С нагрузкой блок пи-
тания соединяют двупроводным кабелем в
поливинилхлоридной изоляции, который при-
паивают непосредственно к плате.
Кроме указанных на схеме, в блоке можно использовать детали и других типов.
Так, например, подойдут транзисторы КТ602БМ, КТ805БМ или КТ807, КТ815, КТ817,
КТ819 с любым буквенным индексом. Конденсатор С1 — К73-17. Оксидные кон-
денсаторы С2, СЗ —- К50-16 или К50-24 (220 мкФ, 16 В). Конденсатор С4 — КМ5 или
КМ6. Резисторы — МЛТ, ОМЛТ, С2-23, С2-33. Предохранитель FU1 —- ВП1-16.
Трансформатор Т1 — самодельный. Магнитопровод сечением Ш10х10 и кар-
кас — от согласующего трансформатора кассетного магнитофона «Весна-202». Об-
мотка / содержит 4600 витков провода ПЭЛ 0,1 или ПЭВ-1 0,1, намотанных «внавал».
Обмотка II содержит 250 витков провода ПЭЛ 0,3 или ПЭВ-1 0,3, намотанных виток к
витку. Между обмотками необходимо проложить два слоя кальки или конденсатор-
ной бумаги. Если требуемого трансформатора не нашлось, можно взять за основу
другой с близкими характеристиками. Например, подойдут броневые магнитопро-
воды ПБ8х8, ПБ8х12, ПБЮхЮ.
После завершения монтажа элементов приступают к налаживанию блока. Оно
заключается в подборке балластного конденсатора С1 и в установке оптимального
режима работы стабилизатора. Оба этапа взаимозависимы, поэтому следует при
налаживании соблюдать определенную последовательность действий.
Первое включение блока в сеть (без нагрузки) должно быть кратковременным —
только для измерения авометром напряжения на первичной обмотке трансформато-
ра и на балластном резисторе R2 параметрического стабилизатора. По напря-
жению Ur2 на резисторе R2 оценивают ток /ст через стабилитрон VD2:
I
ст R2 •
Если этот ток не превышает максимально допустимого для стабилитрона, блок
можно включать в сеть надолго.
34
Подборка конденсатора С1 необходима только тогда, когда напряжение на пер-
вичной обмотке трансформатора выходит за пределы, указанные в начале статьи.
Если оно меньше, конденсатор следует заменить на другой, большей емкости, и
наоборот. Следует иметь в виду, что при слишком большом напряжении на первич-
ной обмотке будет излишне нагреваться трансформатор, а при слишком малом —
напряжения, снимаемого со вторичной обмотки, может не хватить для нормальной
работы блока под нагрузкой при понижении сетевого напряжения. Оптимальная ем-
кость конденсатора С1 обычно находится в пределах 0,33...0,68 мкФ.
Рис. 3
В процессе подборки конденсатора нужно контролировать ток через стабилит-
рон. Повышение этого тока сверх предельно допустимого значения может привести
к перегреву стабилитрона и выходу его из строя. При ненагруженном блоке и номи-
нальном напряжении сети ток через стабилитрон должен быть в пределах 20. .,30 мА.
Требуемое значение тока устанавливают подборкой резистора R2.
Если выходное напряжение блока существенно отличается от номинального, не-
обходимо подобрать другой экземпляр стабилитрона. Для того чтобы подключение
нагрузки практически не изменяло режима параметрического стабилизатора (а зна-
чит, и не изменяло выходного напряжения), нужно транзистор VT1 подобрать со ста-
тическим коэффициентом передачи тока не менее 100.
Плату помещают в кожух с наружными размерами 70x40x40 мм. Кожух состоит из
двух частей — поддона и крышки, склеенных из листовой пластмассы толщи-
ной 2...2,5 мм. Плату устанавливают в поддон и фиксируют винтом с гайкой. Затем
надевают крышку и плотно надвигают декоративную обечайку из пластмассы или
листового металла. Сдвигу крышки относительно поддона препятствуют короткие
упоры, приклеенные к внутренней ее поверхности.
2
35
Для подключения блока питания к микрокалькулятору на конце соединительного
кабеля монтируют контактную колодку. Колодка по форме и размерам должна соот-
ветствовать отсеку, в котором помещены элементы питания микрокалькулятора. Ко-
лодку можно изготовить из пластмассы — органического стекла, винипласта, плот-
ного пенопласта ~ или картона. На ней укрепляют металлические контакты (с указа-
нием полярности напряжения), к которым припаивают концы кабеля. В крышке отсе-
ка для кабеля пропиливают небольшой паз.
При необходимости включить микрокалькулятор, колодку вставляют в отсек вме-
сто элементов питания. Конструируя колодку, не забудьте принять меры, препят-
ствующие вставлению в отсек колодки в обратной полярности.
Если же микрокалькулятор оснащен специальным гнездом для подключения
внешнего источника питания, то на конце соединительного кабеля нужно смонтиро-
вать вставку соответствующей конструкции. Ее можно приобрести в магазинах, где
продают микрокалькуляторы, или изготовить самостоятельно. На рис. 3,6 показано
устройство такой вставки для подключения блока питания к микрокалькулятору
«Электроника БЗ-34».
Корпус вставки изготавливают из пластмассы (полистирола, органического стек-
ла, текстолита и др.). Сначала вытачивают рабочую часть вставки и сверлят три от-
верстия диаметром 1,5 мм каждое на глубину 12 мм. С другого торца сверлят соос-
ное отверстие диаметром 7 и глубиной 13 мм. Из латунной фольги толщиной 0,2 мм
на оправке диаметром 1,1 мм сворачивают три трубки длиной 15мм. Кдвум трубкам
припаивают концы кабеля, а на конце третьей оставляют каплю припоя, после чего
трубки вставляют с тыльной стороны вставки в соответствующие отверстия и по-
лость заливают герметиком ВГО, надежно фиксирующим трубки в корпусе вставки.
Журнал «Радио», 1990, № 10, с. 72
РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ
С СИГНАЛИЗАЦИЕЙ ПЕРЕГРУЗКИ
Звуковая сигнализация позволяет пользователю быстро среагировать на ава-
рийную ситуацию, если при экспериментах с различной радиоэлектронной аппара-
турой возникла перегрузка источника питания. Схема источника питания с звуковым
сигнализатором превышения потребления тока показана на рисунке.
Выпрямитель на диодах VD1-VD4 питается от трансформатора, вторичная об-
мотка которого рассчитана на напряжение 18 В при токе нагрузки не менее 1 А.
Регулируемый стабилизатор напряжения выполнен на транзисторах VT2- VT5 по из-
вестной схеме. Переменным резистором R3 на выходе стабилизатора может быть
установлено напряжение от Одо +15 В.
Сигнализатор, обозначенный на схеме устройством А 7, представляет собой ге-
нератор звуковой частоты с подключенным к нему акустическим излучателем (звуко-
вая динамическая головка, пьезоэлектрический акустический преобразователь и
др.). Его принципиальная схема не приводится, так как конструктор может выбрать
более приемлемое для него звуковое оформление (тональная частота, сирена, мно-
готональная трель, мелодия, имитатор различных звуков). На схеме устройства при-
веден только управляющий работой сигнализатора ключ на транзисторе VT1.
Ток нагрузки (испытуемого устройства) проходит через резистор R2, создавая на
нем падение напряжения. Пока ток небольшой (при выбранной величине этого рези-
стора не более 0,3 А), транзистор VT1 закрыт. По мере роста тока потребления (и соот-
ветственно увеличения напряжения на резисторе) транзистор приближается к поро-
гу открывания. Когда напряжение между базой и эмиттером транзистора VT1 достиг-
нет 0,7 В, он открывается и при дальнейшем росте тока переходит в состояние
36
насыщения. При открывании транзистора выпрямленное напряжение поступает на
акустический сигнализатор и приводит его в действие.
От редакции. В описанном источнике питания возможно использование отечественной эле-
ментной базы. Транзисторы ВС237 заменимы на КТ639В; ВС327 — на КТ361Б и BD283 — на
КТ815А. Вместо диодов 1N4001 подойдут выпрямительные диоды КД212Б или диодный мост
КЦ405Е. В качестве стабилитрона следует использовать КС515А. Мощность рассеяния резисто-
ра R2 берется с некоторым запасом из расчета повышенного тока потребления, например 1 Вт.
Журнал «Радио», 1998, № 10, с. 79
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
БЛОКИ ПИТАНИЯ
ДЛЯ ПОДГОТОВЛЕННЫХ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ
Ю.ТАГОТИН
ДВУПОЛЯРНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
Двуполярный стабилизатор напряжения, схема которого изображена на рисунке,
обеспечивает выходное напряжение 2x15 В при токе нагрузки до 1 А. Он имеет весь-
ма высокие значения параметров. Коэффициент стабилизации выходного напряже-
ния равен 12000 при изменении входного напряжения на ±15%, выходное сопротив-
ление стабилизатора около 1 мОм, напряжение пульсации не более 50 мкВ при пуль-
сациях на входе 0,8 В (в амплитудных значениях).
Выходное напряжение можно изменять в пределах, которые определяются типом
применяемых ОУ и номинальным режимом их питания.
Оба плеча стабилизатора схематически совершенно одинаковы, а различаются
лишь по структуре примененных транзисторов и полярности включения некоторых
элементов. Каждое плечо содержит источник образцового напряжения, сравниваю-
щий узел, усилитель постоянного тока и регулирующий элемент.
Рассмотрим работу одного из плеч стабилизатора (для определенности верхнего
по схеме). Ток через стабилитрон V4 задан стабилизатором тока на полевом транзи-
сторе V5. Функции сравнивающего узла и усилителя постоянного тока выполня-
ет ОУ А1. Образцовые источники и усилители постоянного тока с целью повышения
стабильности питаются выходным напряжением. С выхода ОУ управляющее напря-
жение поступает на базу транзистора 72, который определяет ток базы регулирую-
щего транзистора V1.
Сочетание в регулирующем элементе транзисторов разной структуры позволяет
получить малое выходное сопротивление стабилизатора напряжения. Резистор R2
ограничивает ток базы транзистора V2, а резистор R1 повышает температурную ста-
бильность регулирующего элемента.
Стабилитрон V3 защищает транзистор V1 от пробоя и обеспечивает выход
стабилизатора на рабочий режим при включении.
Сравнение образцового напряжения со стабилизированным при выбранной схе-
ме питания ОУ и подключении его инвертирующего входа к общему проводу (через
резистор R4) происходит при напряжении на неинвертирующем входе ОУ, близком
к нулю. Это дает возможность подстроечным резистором R6 в широких пределах
регулировать выходное напряжение. При входном напряжении плеча 22 В пределы
изменения выходного — 10...16 В.
Большим преимуществом стабилизатора является возможность крепления мощ-
ных регулирующих транзисторов непосредственно к общему радиатору без
изолирующих прокладок. В некоторых случаях удобно использовать для отвода теп-
ла корпус прибора.
Стабилитрон V4 (Д818Е) имеет минимальный температурный коэффициент на-
пряжения при токе стабилизации 10 мА, поэтому ток стока выбранного полевого
транзистора должен быть близок к указанному значению. Этому требованию удов-
летворяют транзисторы КП302А, имеющие паспортное значение тока стока око-
ло 11 мА при Цзи=О.
38
со
(D
+ <•
R2 1к
К выпрямителю!
- <
+ <
К Выпрямителю?
V2 КТ20ЗА
01
2000мкх
х25В
R1 100
3~ 02 0,22м к
V1 КТ817А
V3 Д814В
03* 4700
±L 07
"Т” 2000мкх
х25В
V6 КТ816А
R7 100
09* 4700
/7 Д814В
08 0.22мк
V8 КТ312А
R8 1к
С4* 22
010* 22
R3*
1.8к
К -15^В
R4 9,1к
V5 КП302А
R6
22к
R5 2 к
А! К153УД1
V10 КП302А
А 2 К153УД1
V9
Д818Е
V4
Д818Е
R12
2к
R11
22к
011
"17 50м к х
хЮВ
05
50мкх
+ ХЮВ
К + 15В
R10 9.1к
>+ 15В
06 2000мкх15В
> ОЯщ
R9*
18к
012 2000мкх!5В
15В
Выходное напряжение понижающих обмоток сетевого трансформатора (мощ-
ностью около 50 Вт) при токе нагрузки 1 А — 16 В.
Налаживание стабилизатора напряжения особенностей не имеет и при безоши-
бочном монтаже сводится к подборке элементов цепей коррекции (СЗ, R3, С4 в верх-
нем по схеме плече) для обеспечения устойчивой, без появления паразитного
самовозбуждения, работы стабилизатора и к установке выходного напряжения (ре-
зистором R6).
Журнал «Радио», 1981, №9, с. 63
В. ЦИБУЛЬСКИЙ
ЭКОНОМИЧНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Уменьшение массы и габаритов и повышение экономичности источников питания
является одной из актуальных задач при конструировании современной радиоэлек-
тронной аппаратуры. Наиболее просто эта задача решается заменой традиционного
выпрямителя (с сетевым трансформатором и емкостным фильтром) высокочастот-
ным преобразователем с последующим выпрямлением высокочастотного напряже-
ния. Такие источники питания, благодаря тому, что преобразование напряжения
происходит на относительно высокой частоте (10...40 кГц), имеют трансформаторы
и всю конструкцию значительно меньших размеров и отсюда более высокую удель-
ную мощность, доходящую до 200... 400 Вт/дм3, что в несколько раз больше, чем у
традиционных блоков питания.
Принципиальная схема такого источника питания изображена на рисунке. На вы-
ходе блока получают двуполярное напряжение 2x27 В при токе нагрузки до 0,6 А.
Амплитуда пульсаций выходного напряжения при максимальном токе нагрузки не
превышает 30 мВ.
Выпрямитель сетевого напряжения собран на диодах V1-V4. Преобразователь
выпрямленного напряжения выполнен на транзисторах \/6, V7 и трансформаторах Т1
v\T2, а выпрямитель напряжения повышенной частоты — на диодах V8- V11. Рабочая
частота преобразователя напряжения 22 кГц. Конденсаторы С1 и С2 необходимы
для защиты питающей сети от помех, возникающих при работе преобразователя.
Резисторы R1 и R2 совместно с конденсаторами СЗС4 являются первичным фильт-
ром и одновременно делителем напряжения для преобразователя. Цепочка V5, R3,
С5, R5 служит для облегчения запуска генератора преобразователя. Фильтром вып-
рямленного высокочастотного напряжения служат конденсаторы Св, С7. Использо-
вание двух трансформаторов в преобразователе напряжения позволило увеличить
его КПД. В обычных преобразователях с одним трансформатором последний рабо-
тает в режиме насыщения. В преобразователе с двумя трансформаторами выходной
трансформатор Т1 работает в линейном режиме при значительно меньших индукци-
ях, чем в однотрансформаторном преобразователе. Это позволяет уменьшить поте-
ри в сердечнике, а следовательно, повысить КПД преобразователя. Насыщающийся
трансформатор Т2 рассчитан только на мощность, потребляемую базовыми цепями
транзисторов V6 и V7 и поэтому имеет небольшие размеры. В преобразователях с
одним трансформатором в момент переключения транзисторов появляется значи-
тельный выброс коллекторного тока. В преобразователе с двумя трансформатора-
ми этот выброс практически отсутствует, что значительно снижает так называемые
динамические потери и повышает общий КПД преобразователя.
Наличие связи между трансформаторами через обмотки III приводит к тому, что
в нужный момент трансформатор Т2 входит в режим насыщения. Это необходимо
для того, чтобы выполнялись условия работы преобразователя, о которых было ска-
40
220В
зано выше. Трансформатор 12 является коммутирующим элементом, включенным
в базовые цепи транзисторов 1/6 и V7. При насыщении трансформатора 72его намаг-
ничивающий ток быстро возрастает, вследствие чего возрастает падение напряже-
ния на резисторе R4 и уменьшается напряжение на обмотке ///, а следовательно, и на
обмотках / и //, что приводит к уменьшению тока базы и выходу открытого транзисто-
ра в активную область, и переключению транзисторов. Частота переключения опре-
деляется временем перемагничивания сердечника насыщающегося трансформа-
тора 72. Дроссели Др 1 и Др2 обеспечивают задержку открывания одного транзисто-
ра до тех пор, пока другой полностью не закроется. Это необходимо для устранения
сквозных токов и уменьшения потерь при переключении транзисторов.
Таблица
Обозначение по схеме Обмотка Число витков, способ намотки Провод Сердечник
Т1 1 II III 160 29+29 5 ПЭВ-2 0,33 ПЭВ-2 0,57 ПЭВ-2 0,33 Тороидальный феррит 200НМ1 32x16x8 мм
Т2 1 II III 8 8 10 ПЭЛШО 0,25 ПЭЛШО 0,25 ПЭЛШО 0,25 Два кольца ферритовых 016 ВТ 10x6x2 мм
L1 12 Виток к витку до заполнения ПЭВ-2 0,27 Резистор ВС-0,5 R=100 кОм
Данные трансформаторов и дросселей помещены в таблице. Правильно собран-
ный блок питания налаживания не требует.
Журнал «Радио», 1981, № 10, с. 56
В. МУШ
МОЩНЫЙ ВЫСОКОСТАБИЛЬНЫЙ
БЛОК ПИТАНИЯ
Конструирование мощных низковольтных регулируемых стабилизаторов посто-
янного напряжения (на ток нагрузки 5 А и более при выходном напряжении око-
ло 30 В) связано с рядом трудностей. В подобных устройствах, использующих
компенсационные стабилизаторы, на регулирующем элементе рассеивается боль-
шая мощность — 50 Вт и более. Это требует применения громоздких тяжелых ради-
аторов, специальных условий охлаждения и резко снижает средний КПД блока пита-
ния. Для устранения этих недостатков иногда применяют трансформаторы с секцио-
нированной вторичной обмоткой. Однако этот способ не позволяет полностью уст-
ранить указанные недостатки, но и более того, приводит к новым.
42
Ключевая стабилизация напряжения дает возможность получить без особых слож-
ностей значительные выходные токи при высоком КПД. Однако ключевым стабили-
заторам свойственны невысокие значения коэффициентов стабилизации и подав-
ления пульсации.
Автор публикуемой ниже статьи сумел объединить в одной конструкции ключевой
и компенсационный стабилизаторы, получив в итоге мощный малогабаритный блок
питания, обладающий высокими эксплуатационными показателями. Так, в частно-
сти, средний КПД при максимальном токе нагрузки стабилизатора, равном 5 А, со-
ставляет 85...87% (против 60...65% у подобного по параметрам компенсационного
стабилизатора). Блок допускает плавное регулирование выходного напряжения
в широких пределах.
Описываемое устройство может быть использовано как блок питания для
налаживания аппаратуры, требующей высокой стабильности и незначительных пуль-
саций питающего напряжения. Максимальный ток нагрузки составляет 5 А. Для опи-
сываемой конструкции этот ток ограничен только мощностью примененного транс-
форматора и может быть увеличен в 1,5...2 раза без изменения схемы и номиналов
остальных элементов. Выходное напряжение можнорегулировать в пределах от де-
сятков милливольт до 30 В. Амплитуда пульсаций не превышает 3 мВ. Коэффициент
стабилизации — не менее 3000 при изменении напряжения питающей сети на ^о0//° >
выходное сопротивление — не более 0,001 Ом. Габариты блока 300x150x110 мм.
Блок имеет электронную быстродействующую систему защиты от короткого за*
мыкания цепи нагрузки.
Функциональная схема блока изображена на рис. 1. Напряжение от выпрямителя
поступает на компенсационный стабилизатор 2 через ключевой стабилизатор 7. На-
значение ключевого стабилизатора — поддерживать на входе компенсационного
стабилизатора такое напряжение, чтобы падение напряжения иРЭ на регулирующем
элементе V2 компенсационного стабилизатора оставалось практически постоянным
при любом значении выходного напряжения иВых- Если напряжение иРЭ установить
небольшим, то мощность, рассеиваемая регулирующим элементом, будет не-
значительной. Это обеспечивает высокий КПД компенсационного стабилизатора,
а значит, и блока питания в целом.
Рис. 1
Компенсационный и ключевой стабилизаторы образуют два кольца авторегули-
рования. Компенсационный стабилизатор состоит из регулирующего элемента V2,
управляющего элемента V3, усилителя сигнала обратной связи на операционном
усилителе А2 и источника образцового напряжения 1/Обр- Выходное напряжение ста-
билизатора через резистивный делитель R3R4 поступает на один из входов опера-
43
ционного усилителя (ОУ), к другому его входу приложено образцовое напряжение.
При любом случайном изменении выходного напряжения изменяется разность меж-
ду напряжениями на входах и соответственно выходной ток ОУ. Этот ток изменяет
состояние регулирующего элемента таким образом, что возникшее изменение вы-
ходного напряжения блока оказывается весьма малым.
Выходное напряжение стабилизатора плавно изменяется при изменении поло-
жения движка переменного резистора R2. При этом изменяется уровень образцово-
го напряжения, подаваемого на один из входов ОУ, и система авторегулирования
будет соответственно изменять выходное напряжение стабилизатора.
Ключевой стабилизатор содержит электронный ключ S1, сглаживающий
фильтр L1C2, блокирующий диод V1 и устройство управления А1, представляющее
собой триггер Шмитта. При включении стабилизатора падение напряжения на рези-
сторе R1 (1/АБ) и, следовательно, на входе триггера равно нулю. Триггер формирует
сигнал на открывание ключа S1, и напряжение UAB увеличивается. Это напряжение
можно представить как сумму двух составляющих: напряжения L/BB, увеличивающе-
гося до уровня, близкого к установленному выходному С/Вых и далее поддерживаю-
щегося на этом уровне компенсационным стабилизатором, и напряжения 1/АБ, кото-
рое начинает увеличиваться уже после установления 1/БВ.
Как только напряжение С/АБ возрастет до порога срабатывания триггера, он сфор-
мирует сигнал на закрывание ключа. Ключ закроется и напряжение (УАБ начнет убы-
вать. Как только оно достигнет порога выключения триггера, снова откроется ключ,
и снова напряжение С/АБ начнет увеличиваться — цикл повторится.
Таким образом, в замкнутом кольце авторегулирования напряжение С/АБ не пре-
вышает порога включения триггера. Устанавливая этот порог достаточно малым,
можно получить малое падение напряжения 1/РЭ на регулирующем элементе — тран-
зисторе V2, так как
^РЭ = ^АБ + ^БЭ2’
где 1/БЭ2 — напряжение между базой и эмиттером транзистора 1/2. Например, выбрав
порог срабатывания 1/АБ =0,9 В и приняв значение С/БЭ2 не более 0,7 В, получим
мощность РрЭ , рассеиваемую регулирующим элементом при токе нагрузки /н=5 А,
Ррэ= /нСрэ =5(0,9+0,7)=8 Вт.
Принципиальная схема блока питания показана на рис. 2. Электронный ключ вы-
полнен на составном транзисторе I/72W3I/74, триггер Шмитта — на транзисто-
рах V16, V20, регулирующий элемент — на транзисторах V23, V24. Усилитель сигнала
обратной связи собран на микросхеме А1, которая питается от вспомогательного
выпрямителя, выполненного на диодах V6-V9. Транзистор V21 усиливает выходной
ток ОУ. Токостабилизирующий элемент, собранный на полевом транзисторе V11, и
стабилитрон V18 образуют источник образцового напряжения, часть которого через
делитель R24R25 поступает на один из входов ОУ. Резистор R25 служит для плавной
регулировки выходного напряжения блока.
Для обеспечения выходного напряжения, близкого к нулю, на базу транзисто-
ра V24 подается через резистор R2 некоторое закрывающее напряжение. Дело в том,
что при отсутствии этого напряжения не удалось бы получить выходное напряжение
блока меньшее, чем 1 ...1,3 В. Причиной этого является конечное значение тока кол-
лектора закрытого транзистора V24. Включаемый обычно между базой регулирую-
щего транзистора и общим проводом резистор, служащий для уменьшения влияния
неуправляемых коллекторных токов транзистора, не устраняет полностью указанно-
го недостатка. Ток через резистор R2 и эмиттерный переход транзистора V24 полно-
стью нейтрализует действие неуправляемых токов коллектора этого транзистора,
поэтому на выходе стабилизатора напряжение может быть установлено практически
равным нулю (не более 5... 10 мВ) при закрытом транзисторе V23.
44
Чтобы можно было быстро установить меньший уровень выходного напряжения,
необходимо обеспечить быструю разрядку конденсатора С13. Для этого введена
цепь V26R19. Когда напряжение в точке Б становится меньше, чем на минусовом
выводе блока, открывается диод V26 и конденсатор С13 быстро разряжается через
ограничивающий ток разрядки резистор R19, диод V26 и транзистор V21.
При выключении блока возможно увеличение напряжения на его выходе до
40...50 В. Это связано с тем, что напряжение питания ОУ исчезает быстрее, чем
напряжение на выходе основного выпрямителя (конденсатор СЗ разряжается быст-
рее, чем С2).
Для устранения этого явления в стабилизатор введен диод V10. При работающем
блоке диод V10 закрыт и не оказывает влияния на режим регулирующего элемента.
Через очень короткий отрезок времени после выключения блока несколько разряжа-
ется конденсатор С1, через диод V10 на базу транзистора V21 поступает открываю-
щее напряжение с конденсатора С5. Транзистор открывается, закрывая регулирую-
щий элемент. Напряжение на нагрузке при этом поддерживается близким к нулю
вплоть до полной разрядки конденсатора С5 через транзистор V21 и резистор R13.
Электронное устройство защиты от перегрузок по току выполнено на транзисто-
рах V22, V25. Падение напряжения, создаваемое током нагрузки на резисторе R14 и
внутреннем сопротивлении амперметра РА1, приложено к эмиттерному переходу
транзистора V22, причем полярность этого напряжения такова, что при его увеличе-
нии транзистор открывается. Одновременно на этот же переход поступает закрыва-
ющее напряжение с резистора R26. Как только ток нагрузки превысит некоторый
заданный уровень, транзистор V22 приоткрывается, приоткрывая транзистор V25.
Последний, в свою очередь, еще более открывает V22 — процесс протекает лавино-
образно. В результате оба транзистора полностью открываются и на вход 10 ОУ
через диод V27 и резистор R21 поступает сигнал отрицательной полярности, превы-
шающий по модулю сигнал на входе 9. На выходе 5 ОУ формируется напряжение
отрицательной полярности, открывающее транзистор V21. При этом регулирующий
элемент (V23V24) закрывается, и выходное напряжение блока становится близким
к нулю. Одновременно включается сигнальная лампа Н2 «Перегрузка». Для возврата
блока в исходное состояние надо его выключить и снова включить.
Защитное устройство реагирует на очень короткие импульсы тока нагрузки. По-
этому при значительной емкостной составляющей нагрузки следует включить кон-
денсатор С15 (показан на схеме штриховой линией) параллельно резистору R26.
Ключевой стабилизатор работает следующим образом. При включении блока
в сеть в первый момент, когда напряжение С/АБ еще близко к нулю, транзистор V20
триггера Шмитта закрыт, a V16 — открыт. Через транзистор V16 течет ток, открываю-
щий транзисторы V12-V14 электронного ключа, и конденсатор С5 заряжается через
дроссель L1. Напряжение (/БВ увеличивается до уровня, близкого к выходному, и
далее поддерживается постоянным (компенсационным стабилизатором). Напряже-
ние 1/АБ продолжает увеличиваться до порога срабатывания триггера.
Срабатывание триггера происходит мгновенно и приводит к резкому закрыванию
электронного ключа. Ток же через дроссель не может прекратиться мгновенно, и,
если не принять соответствующих мер, этот ток создаст на электронном ключе бро-
сок напряжения с очень большой амплитудой, и транзисторы ключа выйдут из строя.
Для устранения этого явления предусмотрен диод V19, который блокирует ток дрос-
селя в момент закрывания ключа
Конденсатор С5, начинает разряжаться, при этом в первую очередь уменьшается
напряжение (УАБ. Как только оно достигнет порога обратного переключения тригге-
ра, он переключится и снова откроется электронный ключ. Конденсатор С5 начнет
дозаряжаться до момента очередного переключения триггера. Таким образом, на-
пряжение 17АБ при работе устройства колеблется между порогами срабатывания триг-
гера Шмитта (в данном случае они выбраны равными 0,85 и 1,1 В соответственно).
45
a
b
V/,
,7к
V21
П2НВ
С5
2000мкх
х50В
С7*
6800
0,1прод.
С9*
0,33м к
с
d е f д h
Рис. 2
Напряжение 1/АБ в сумме с напряжениями на эмиттерных переходах транзисторов
V23, V24 есть падение напряжения на регулирующем элементе.
Максимальный ток коллектора управляющего транзистора V21 равен
^АБ а 1
R13 51
20 мА.
Максимальное напряжение на коллекторе этого транзистора близко к выходному
(около 30 В). Таким образом, мощность, рассеиваемая транзистором V27, до-
стигает 20 мАхЗО В= 600 мВт — этим и объясняется выбор для V21 мощного транзи-
стора.
Блок питания смонтирован на металлическом шасси размерами 295x90x40 мм.
Транзисторы V12, V13v\V23, V24 установлены на двух радиаторах с площадью поверх-
ности 300 и 200 см2 соответственно. Радиаторы изолированы слюдяными проклад-
ками. Транзистор V21 и диоды V2 - V5 и V19 изолированы такими же прокладками.
Трансформатор Т1 собран на ленточном магнитопроводе сечением 9,6 см2 из
стали Э310. Сетевая обмотка содержит 720 витков провода ПЭВ-1 0,57, обмотка II —
110 витков провода ПЭВ-1 1,35, a III —- 85 витков провода ПЭВ-1 0,1. Дроссель L1
намотан на магнитопроводе Ш22х22 (с зазором 0,5 мм) проводом ПЭВ-1 1,5 до
заполнения каркаса.
Транзисторы П210А в блоке можно заменить на ГТ806 (если ток нагрузки не пре-
вышает 5 А, то на П217) с любым буквенным индексом. Вместо транзисторов П214В
можно использовать любые из серий П214-П217, вместо П307 — КТ608А или
КТ608Б. Резистор R25 — ППЗ, конденсаторы С1, С8, С12, С13 — К50-6 (либо ЭТО,
К53-1).
Для измерения тока и напряжения в блоке использованы приборы М4200 (ток
полного отклонения стрелки амперметра — 5 А).
Налаживание блока начинают с ключевого стабилизатора. Сначала устанавлива-
ют пороговые напряжения срабатывания триггера Шмитта. Для этого, не подключая
к блоку нагрузку, отпаивают точку соединения резисторов R12 и R13 от цепи база
транзистора V23 — коллектор транзистора V21 и к этой точке подключают источник
напряжения, регулируемого в пределах 0...3 В, которое контролируют авометром.
Подбирая резисторы R9 iaR10, устанавливают пороги выключения и включения триг-
гера соответственно. Момент срабатывания триггера можно фиксировать, измеряя
напряжение на диоде V19. После установки порогов восстанавливают соединение
в точке Б.
Установив движок переменного резистора R25 примерно в среднее положение,
измеряют падение напряжения на регулирующем элементе — оно должно быть в пре-
делах 1,2...1,5 В. Подключают к выходу блока осциллограф и контролируют отсут-
ствие самовозбуждения как в момент включения блока, так и в установившемся ре-
жиме при различных положениях движка резистора R25. Если обнаруживается склон-
ность стабилизатора к самовозбуждению, подбирают более тщательно конденсато-
ры С7-С9.
Далее устанавливают верхний предел выходного напряжения (30 В) при верхнем
по схеме положении движка резистора R25 подбором резистора R22. Подключив
нагрузочный резистор сопротивлением 6 Ом, мощностью около 150 Вт, измеряют
пульсации при максимальном токе нагрузки. Одновременно проверяют с помощью
осциллографа форму напряжения на диоде V19. Она должна быть прямоугольной,
что является одним из критериев отсутствия самовозбуждения всего стабилизато-
ра. Если форма отличается от прямоугольной и имеет множество хаотических всплес-
ков, указывающих на наличие самовозбуждения, то основные параметры стабилиза-
тора будут занижены и при токах нагрузки свыше 3 А станет сильно нагреваться
транзистор V12. Поэтому очень важен правильный подбор конденсаторов С10иС11
при больших токах нагрузки, а также конденсаторов С7-С9.
48
Следует иметь в виду, что для нормальной работы стабилизатора минимальное
входное напряжение (на конденсаторе С2) при максимальном токе нагрузки не дол-
жно быть менее 37 В. Если трансформатор питания Т1 и выпрямитель не удовлетво-
ряют этому требованию, малый уровень пульсации получить не удастся (причины
этого хорошо показаны в статье Ю. Федорова «Буферный каскад в стабилизаторе
постоянного напряжения». — «Радио», 1978, № 1, с. 42, рис. 1 ,б).
Налаживание заканчивают установкой тока срабатывания защитного устройства
подстроечным резистором R26.
Журнал «Радио», 1978, № 7, с. 56
Г. КУДИНОВ, Г. САВЧУК
ЭКОНОМИЧНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Разработка и конструирование источников постоянного напряжения с ре-
гулируемым в широких пределах выходным напряжением связана с рядом трудно-
стей. КПД компенсационных стабилизаторов при малом выходном напряжении ока-
зывается очень низким, так как на регулирующем элементе рассеивается значитель-
ная мощность. Это не позволяет, используя распространенную элементную базу,
создать экономичные регулируемые блоки питания с током нагрузки 1 А и более.
Для облегчения режима регулирующих транзисторов иногда применяют транс-
форматоры с секционированной вторичной обмоткой. Однако такой путь заставляет
отказаться от плавного регулирования выходного напряжения в широких пределах и
разбивать интервал на отдельные участки.
Резко повысить КПД стабилизаторов возможно путем использования ключевого
режима регулирующего элемента. Правда, этому виду стабилизаторов присущи зна-
чительные пульсации выходного напряжения и высокий уровень собственных помех,
подавление которых сопряжено с усложнением схемы и конструкции блока.
Компромиссным решением может служить комбинированный блок питания, со-
ставленный из ключевого предварительного стабилизатора и выходного — парамет-
рического или компенсационного. Одним из примеров такого решения может слу-
жить блок питания, описанный в предыдущей статье В. Муша. Блок удачно сочетает
высокий КПД следящего ключевого стабилизатора и низкий уровень пульсаций вы-
ходного напряжения, обеспечиваемый компенсационным стабилизатором. Однако
для этого блока необходим громоздкий и тяжелый дроссель. Кроме того, для на-
дежной работы ключевого элемента предварительного стабилизатора необходимо
обеспечить насыщение его транзисторов при большом токе коллектора, что требует
значительного усиления управляющего сигнала, а это отрицательно сказывается на
суммарном значении КПД устройства.
Ниже описан вариант блока питания с плавной регулировкой выходного напряже-
ния в широких пределах, обладающий высоким КПД и сравнительно малыми габари-
тами и массой.
Основные характеристики
Выходное напряжение при токе нагрузки до 1 А (плавная регулировка), В..... 0...24
Выходное сопротивление, Ом, не более......................................... 0,1
Напряжение пульсаций, мВ, не более.......................................... 20
Коэффициент стабилизации при напряжении в сети
в диапазоне 200...250 В................................................. 320
Суммарные потери на регулирующих и выпрямительных элементах
при токе нагрузки 1 А, Вт, не более . . ................. 7
49
Устройство (см. схему) состоит из двух частей предварительного ключевого сле-
дящего стабилизатора на тринисторе VS1, транзисторах VT1-VT3, VT8 и оптро-
нах U1,U2u простейшего непрерывного на транзисторах VT4-VT7.
Ключевой стабилизатор работает следующим образом. При включении блока че-
рез диод VD2 заряжается конденсатор СЗ, и вступает в работу управляющий элемент
ключевого стабилизатора и источник образцового напряжения. Конденсатор С5 через
резисторы R8, R9 заряжается до порога включения однопереходного транзистора
VT3, на котором собран генератор импульсов. Импульсы тока, протекая через свето-
диод оптрона U1, открывают фотодинистор оптрона и вслед за ним тринистор VS1.
U1
А0Ч103В
Rb 510
С1.С2 2200мкх^0В
СЗ 200мкх50В
Для нормальной работы ключевого стабилизатора генератор импульсов не-
обходимо синхронизировать с частотой сети. Эту функцию выполняет узел на тран-
зисторах VT1, VT2 и диоде VD2. Когда мгновенное значение напряжения на вторич-
ной обмотке // трансформатора равно нулю, диод VD2 и транзистор VT1 закрыты,
a VT2 открыт током, протекающим через резистор R3. Конденсатор С5 через тран-
зистор VT2 разряжен практически до нуля и готов для очередного цикла работы.
При увеличении напряжения на выходе моста открывается транзистор VT1, зак-
рывается VT2, открывается диод VD2 и начинается зарядка конденсатора С5. Посто-
янная времени цепи R8R9C5 выбрана такой, чтобы при отсутствии ограничений за-
рядного тока конденсатора С5 однопереходный транзистор VT3 открывался через
50
3,5...4,5 мс после перехода сетевого напряжения через нуль, т. е. тринистор VS1
должен открыться несколько раньше, чем напряжение на обмотке //трансформатора
достигнет амплитудного значения. При этом конденсаторы С1 и С2 будут заряжены
до максимально возможного напряжения.
Управляющий сигнал обратной связи ключевого стабилизатора снят непо-
средственно с выходных зажимов блока. На эмиттере транзистора VT8 напряжение
почти равно выходному, и к цепи сравнения VD3R5R6C4U2 приложено падение на-
пряжения на регулирующем элементе непрерывного стабилизатора. При увеличе-
нии падения напряжения сверх установленного увеличивается ток через транзис-
VD8 КД202В
а
b
d
С7 2ОО.мк*25В
R12
82
VD4
КД105Б
HL2
СМН9-60
КУМЗА
VD5
VT4
ГТ 402А
HR13
И 390
R15* 0.6
R17 Юк
VD6 КС524А
R14 1к
С6 10мк*6В
150
R20 2к
VT5
П216Б
VT7
КТ608Б
VD7 КД105Б
VT6
ГТ402А
R21
1к
С7 =г
VT8
КТ209М
тор VT8 и светодиод оптрона U2. Это приводит к увеличению тока коллектора состав-
ного фототранзистора оптрона U2 и уменьшению скорости изменения напряжения
на конденсаторе С5 в каждом цикле, т. е. транзистор VT3 и тринистор VS1 будут
открываться позже при меньшем напряжении на выходе выпрямителя VD1. Вслед-
ствие этого напряжение на конденсаторах С1 и С2 уменьшится, приближаясь
к установленному значению.
При очень большом падении напряжения на регулирующем элементе не-
прерывного стабилизатора ток через светодиод оптрона Остановится достаточным
для того, чтобы включения транзистора VT3, а значит, и тринистора VS1 не происхо-
дило, при этом конденсаторы С1 и С2 разряжаются до тех пор, пока напряжение,
51
приложенное к узлу сравнения, не станет снова равн! im установленному, и не начнет
работать транзистор VT3. Напряжение сравнения, зависящее от коэффициента
передачи оптрона 1/2, можно регулировать изменением как тока светодиода (под-
боркой резисторов R5, R6), так и коэффициента передачи оптрона (резистором R7).
Конденсатор С4 сглаживает пульсации напряжения на светодиоде оптрона U2 и
способствует устойчивости работы узла сравнения. Если емкость этого конденсато-
ра недостаточна, возможны сбои в работе тринистора VS1 (пропуски полуволн). При
этом уменьшение напряжения на конденсаторах С1 и С2 к концу второй пропущен-
ной полуволны может оказаться столь значительным, что нарушит работу ком-
пенсационного стабилизатора. В нормальном режиме напряжение на конденсато-
рах С1 и С2 должно на 4...5 В превышать выходное напряжение блока. Диод VD3
защищает светодиод оптрона от случайного обратного напряжения.
Непрерывный стабилизатор содержит усилитель тока на составном транзис-
торе VT5, VT6, узел сравнения на транзисторе VT7 и генератор образцового напря-
жения, состоящий из источника стабильного тока на транзисторе VT4 и стабилитро-
на VD6. Общий коэффициент усиления по току транзисторов VT5-VT7 находится
в пределах 10 000... 100 000 в зависимости от их коэффициента передачи тока. Цепь
VD4VD5R16 определяет режим базовой цепи транзистора VT4, а его коллекторный
ток зависит от сопротивления резистора R12. Ток, протекающий через резистор R17,
значительно превышает входной ток транзистора VT7, поэтому управляющее напря-
жение на его базе мало изменяется при изменении базового тока, что обеспечивает
хорошие нагрузочные характеристики стабилизатора.
Выходное и управляющее напряжения сравнивает транзистор V77. Его коллек-
торный ток зависит от разности напряжений на эмиттере (выходное напряжение) и
базе (управляющее). Составной транзистор V75, V76 служит усилителем тока. Умень-
шению влияния начального коллекторного тока транзисторов VT5 и VT6 способству-
ют резисторы R19, R20 и диод VD8.
Диод VD7 защищает эмиттерный переход транзистора VT7 в том случае, когда
движок переменного резистора R17 быстро перемещают вниз по схеме. При этом
остаточное напряжение на конденсаторе С7 и емкости нагрузки будет приложено
к эмиттерному переходу транзистора. Если этот транзистор сплавной, допускающий
обратное напряжение на эмиттере большее или равное напряжению на конденсато-
рах С1 и С2, то диод VD7 можно изъять. Для предотвращения выгорания резистивной
дорожки переменного резистора R17 в цепь движка включен резистор R18, ограни-
чивающий ток разрядки конденсатора С7 и емкости нагрузки.
Блок питания оснащен системой защиты от короткого замыкания, выполненной
по традиционной схеме на тринисторе VS2 и токоизмерительном резисторе R15.
Управляющий переход тринистора шунтирован конденсатором С6, который вместе
с резистором R14 исключает срабатывание системы защиты при кратковременных
импульсных перегрузках. Постоянная времени цепи C6R14 около 10 мс.
Лампа накаливания HL2 подсвечивает транспарант «Перегрузка». При срабаты-
вании системы защиты лампа включается, при этом падение напряжения на резис-
торе R12 (около 4 В) приводит к закрыванию транзистора VT4 и уменьшению до нуля
образцового напряжения; непрерывный стабилизатор закрывается, а напряжение
на выходе ключевого уменьшается до 4.. .5 В. Для возвращения устройства в рабочий
режим после снятия перегрузки надо кратковременно нажать на кнопку SB1.
Резистор R21 разряжает конденсатор С7, а также предотвращает увеличение
напряжения на нем из-за обратного тока коллектора транзисторов VT5 и VT6 в отсут-
ствие нагрузки. Для этой же цели светодиод оптрона U2 включен через транзис-
тор VT8. Непосредственное включение цепи обратной связи, через которую проте-
кает ток 1 ...2 мА, к выходу непрерывного стабилизатора привело бы к недопустимо-
му увеличению выходного напряжения в случае снятия нагрузки (почти на 2 В). При
наличии транзистора VT8 это увеличение радио 50...100 мВ.
52
Блок питания собран на коробчатом шасси из дюралюминия, служащем одновре-
менно теплоотводом для транзистора VT5. Транзистор электрически изолирован от
шасси слюдяной прокладкой. Трансформатор Т1 переделан изТС-40-6: удалены все
обмотки, кроме сетевой, а на их место намотаны обмотка //, содержащая 165 витков
провода ПЭВ-1 0,7, и обмотка III из 35 витков провода ПЭВ-1 0,31. Можно использо-
вать любой другой трансформатор, обеспечивающий на вторичной обмотке напря-
жение не менее 24 В при токе 1 А.
Конденсаторы С1 и С2 работают в условиях больших импульсов тока и поэтому
следует остановить выбор на К50-31 или им подобных. В крайнем случае, возможно
применение конденсаторов К50-6 (2000 мк х 50 В). Конденсаторы СЗ, С4, С6 и С7 —
К50-6. Резистор Ш5 — проволочный, изготовлен из константанового провода диа-
метром 0,7 мм, R17 — СПЗ-4. Конденсатор С5 — МБМ (или К42П2 сТКЕ не хуже, чем
ИЗО). Лампы можно использовать и другие на то же напряжение, только для HL2 ток
не должен превышать 60 мА.
Транзистор VT1 можно заменить любым из серий КТ301, КТ312, МП101, МП102,
МП103, КТ201; VT2 — на КТ603Д, возможно применение КТ315, КТ342, КТ3117также
с любыми буквенными индексами. Вместо транзистора КТ117Б можно применить
любой из этой серии. Транзистор ГТ402А (VT4) может быть заменен на МП14А, МП20А,
МП25А, МП40А, ГТ403А; возможна замена на кремниевые МП114А, КТ208Г, КТ209Г,
но в этом случае сопротивление резистора R12 должно быть 51...62 Ом. Вместо
КТ608Б можно использовать КТ603Б, КТ342Г, КТ815А и КТ3117А. Транзистор ГТ402А
в составном транзисторе может быть заменен на ГТ403А, КТ814А, КТ933А, а П216Б —
на П213А, П217А, П4А, КТ816А и КТ818БМ. Вместо КТ209М подойдут КТ208М или
КТ203А с коэффициентом передачи тока не менее 60.
Тринистор КУ202В можно заменить на КУ201Г, Д238Е, а КУ103А — на любой из
этой серии, а также КУ 101 А, но при этом следует учесть, что подойдут только такие, у
которых напряжение включения не более 1 В, и до подборки резистора R15 следует
заменить резистор R14 на другой, сопротивлением 100 Ом. Диод КД202В можно
заменить на КД213А или более мощный, а при использовании кремниевых транзис-
торов в регулирующем элементе его можно исключить. Вместо диодов КД105Б мож-
но применить Д226Б, КД106А, КД ЮЗА, а в цепи базы транзистора VT4 могут быть
использованы диоды КД503А, Д219А, Д220, Д223.
Оптрон U1 допустимо заменить импульсным трансформатором МИТ-10 или ему
подобным, или же самодельным, намотанным на кольцевом магнитопроводе типо-
размера К20х12x6 из феррита 2000НН или 1000HH. Обе обмотки одинаковы и состо-
ят из 75 витков провода ПЭЛШО 0,15. Одну обмотку включают вместо резистора R11,
другую — вместо резистора R4. Начала обмоток подключают к базе 1 транзисто-
ра VT3 и управляющему электроду тринистора VS1 соответственно.
Налаживание блока питания начинают с проверки работы транзистора VT4. Паде-
ние напряжения на цепи диодов VD4, VD5 должно быть в пределах 1,1... 1,4 В, а ток
коллектора транзистора VT4 устанавливают на уровне 10... 15 мА подборкой резис-
тора R12. При нажатии на кнопку SB 1 ток коллектора транзистора VT4 и напряжение
на резисторе R17 должны уменьшиться до нуля и должна включиться лампа HL2.
Если ток не уменьшается, необходимо заменить транзистор VT4 на другой, с боль-
шим допустимым напряжением коллекторного перехода. Затем подключают к кон-
денсатору С5 осциллограф, его развертку синхронизируют с сетью. На экране долж-
на быть нарастающая «пила» со спадами в моменты открывания транзистора VT3.
При замкнутых выводах светодиода оптрона U2 первое открывание транзистора VT3
должно происходить через 3,5...4,5 мс после перехода сетевого напряжения через
нуль. Момент открывания транзистора VT3 устанавливают подстроечным резисто-
ром R8. Так как транзистор оптрона U2 при этом не шунтирует конденсатор С5, час-
тота пилообразного напряжения такова, что на экране можно наблюдать повторные
открывания транзистора VT3 за полупериод напряжения сети.
53
При размыкании выводов светодиода оптрона U2 частота пилообразного напря-
жения резко уменьшается, генерация импульсов приостанавливается до момента
достижения заданного напряжения между плюсовой обкладкой конденсаторов С1,
С2 и выходным плюсовым выводом блока питания. Это напряжение следует устано-
вить на уровне 4...5 В подстроечным резистором R7. Оно должно сохраняться при
изменении как выходного напряжения, так и тока нагрузки. При отсутствии нагрузки
время установления может достигать нескольких секунд.
После этого осциллограф подключают к плюсовой обкладке конденсаторов С1 и
С2, блок питания нагружают соединенными последовательно резистором сопротив-
лением в несколько ом и амперметром со шкалой на 1...3 А. Плавно увеличивая
выходное напряжение и контролируя пилообразное напряжение на конденсато-
рах С1, С2, доводят ток нагрузки до 1 А. Во всем интервале тока нагрузки не должно
быть пропусков периодов пилообразного напряжения, кроме случая, когда резко
уменьшают выходное напряжение или ток нагрузки.
Если в стационарном режиме работа ключа на тринисторе VS1 неустойчива, не-
обходимо заменить резисторы R5, R6 на другие, большего сопротивления, отрегу-
лировав затем заново напряжение ключевого стабилизатора, или заменить конден-
сатор С4 на другой, большей емкости.
Ток срабатывания системы защиты на уровне 1,1 ...1,2 Аустанавливаютподборкой
сопротивления резистора R15 (уменьшение сопротивления приводит к увеличению
тока срабатывания). При этом используют ту же цепь нагрузки из амперметра и
резистора.
В заключение проверяют работу блока питания в целом: измеряют плавность
регулировки выходного напряжения в пределах от 0 до 24 В, суммарный сквозной
ток закрытого регулирующего элемента непрерывного стабилизатора, его выходное
сопротивление и уровень пульсации на выходе. Сквозной ток измеряют при нулевом
выходном напряжении подключением миллиамперметра к выходным зажимам бло-
ка. Ток не должен превышать 250 мкА (он определяется, в основном, обратным током
коллектора транзистора VT5).
Суммарные потери описанного блока питания мало зависят от выходного напря-
жения и достигают 6...7 Вт лишь при максимальном токе нагрузки.
Ток нагрузки стабилизатора можно без особых затрат увеличить до 3...5 А. Для
этого в регулирующем элементе необходимо транзистор П216Б заменить на ГТ701 А,
П210А, КТ818А, ГТ806А, ГТ813А и установить его на теплоотвод площадью 500 см2,
а ГТ402А—на КТ814Б; диод КД202В — на Д242А, Д231 А, КД206А (его следует устано-
вить на теплоотвод площадью 100 см2). Диодный мост VD1 надо заменить четырьмя
диодами КД202В или КД206А, смонтировав их на теплоотводе площадью 200 см2,
а тринистор КУ202В снабдить теплоотводом площадью 100 см2. Емкость конденсато-
ров С1 и С2 потребуется увеличить до 10000 мкФ, а сопротивление резистора R15
уменьшить до 0,1...0,15 Ом при соответствующем увеличении диаметра провода.
Транзисторы для регулирующего элемента надо подобрать с коэффициентом пере-
дачи тока не менее 40. Трансформатор Т1 должен иметь мощность не менее 100 Вт.
Журнал «Радио», 1986, № 5, с. 24
Ю.СЕРОКЛИН
ДВУПОЛЯРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Описываемое устройство представляет собой мощный низковольтный двуполяр-
ный источник питания разнообразных устройств, собранных на транзисторах и
микросхемах.
54
Технические характеристики
Выходное напряжение каждого плеча, В ....................................0,7...5,5
Максимальный ток нагрузки, А............................................... 2,5
Коэффициент стабилизации................................................. 1200
Выходное сопротивление, Ом
при токе нагрузки 0,5 А ................................................ 0,01
притоке нагрузки 2,5 А ............................................... 0,016
Двойная амплитуда пульсации выходного напряжения при токе
нагрузки 2,5 А, мВ......................................................... 2
Принципиальная схема устройства изображена на рисунке. Оно состоит из вып-
рямителя и двух взаимозависимых компенсационных стабилизаторов напряжения,
выполненных по последовательной схеме. Одним стабилизатором управляет, как и
обычно, сигнал с узла сравнения выходного и образцового напряжений, а для
управления другим стабилизатором используется сумма выходных напряжений ста-
билизаторов. Подобное схемное решение позволяет использовать для обоих стаби-
лизаторов лишь один источник образцового напряжения, а также синхронно изме-
нять напряжение на выходе стабилизаторов при помощи одного переменного рези-
стора. Регулирующие элементы обоих стабилизаторов собраны на составном тран-
зисторе (V11V12, V13V14). Усилители напряжения обратной связи выполнены на
операционных усилителях (А1, А2). Источником образцового напряжения для верх-
него по схеме плеча устройства служит параметрический стабилизатор на стабилит-
роне V4 с последовательно включенным токостабилизирующим элементом на поле-
вом транзисторе V3. Для повышения стабильности источника образцового на-
пряжения он питается от параметрического стабилизатора R1V2.
Источником образцового напряжения для нижнего плеча является выходное на-
пряжение верхнего плеча стабилизатора. Оно сравнивается с выходным напряжением
нижнего плеча на резистивном делителе напряжения R12R13R14 и в виде разности
абсолютных значений поступает на инвертирующий вход (вывод 9) операционного
усилителя А2. Усиленный разностный сигнал поступает на регулирующий эле-
мент V13V14, изменяя соответствующим образом его внутреннее сопротивление.
Выходные напряжения обоих плеч пропорциональны сопротивлениям плеч дели-
теля (R12R13R14). Таким образом, изменяя соотношение сопротивлений плеч дели-
теля, на выходе стабилизатора можно получить равные по значению и противопо-
ложные по знаку напряжения.
Для повышения температурной стабильности германиевого транзистора V12 его
эмиттерный переход зашунтирован резистором R7. Резистор R6 обеспечивает нор-
мальную работу стабилизатора при отключении нагрузки. Дроссель L1 позволяет
уменьшить мощность рассеивания переменной составляющей входного напряже-
ния (с выпрямителя на диодах V7- V10) на регулирующих элементах стабилизатора.
Указанные в начале статьи технические характеристики стабилизатора получены
при использовании микросхем с коэффициентом усиления 10 000 (при разомкнутой
цепи обратной связи) и транзисторов со статическим коэффициентом передачи тока
около 50.
Трансформатор Т1 намотан на магнитопроводе Ш28х42. Обмотка I содержит
900 витков провода ПЭВ-1 0,35, обмотка Па — 8 витков ПЭВ-1 0,15, обмотка 116 и Ив —
по 50 витков ПЭВ-1 1,0. Дроссель L1 намотан на магнитопроводе Ш 16x40 без зазо-
ра. На каркас наматывают 150 витков в два провода ПЭВ-1 1,0 без изоляционных
прокладок и включают получившиеся обмотки согласно схеме.
Налаживание стабилизатора начинают с подбора полевого транзистора так, что-
бы ток стабилизации был в пределах 4,5...5,5 мА. Для этого у транзистора замыкают
выводы затвора и истока и включают его в последовательную цепь с миллиампермет-
ром со шкалой на 10 мА и источником тока напряжением 10...12 В. Прибор покажет
ток стабилизации этого транзистора.
55
груз!
Затем устанавливают резистором R3 необходимое напряжение на выходе верх-
него по схеме плеча стабилизатора. Если напряжение на выходе будет менее необ-
ходимого, нужно подобрать резистор R9. Выходное напряжение нижнего плеча
устанавливают резистором R12.
Журнал «Радио», 1978, № 12, с. 56
В. ОРДИНАРЦЕВ
ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ НА К142ЕНЗ
Микросхемы К142ЕНЗ, К142ЕН4 позволяют заметно упростить конструкцию бло-
ков питания, улучшить их качественные характеристики, повысить надежность,
уменьшить габариты. Кроме того, эти микросхемы обеспечивают эффективную за-
щиту блока от перегрузок и коротких замыканий а цепи нагрузки и позволяют вне-
шним управляющим сигналом дистанционно включать и выключать стабилизатор.
На рисунке показана принципиальная схема одного из вариантов блока питания,
собранного на микросхеме К142ЕНЗ (А1).
Выходное напряжение можно изменять в трех поддиапазонах (4... 10 В, 10... 15 В,
15...20 В) с перекрытием около 0,25 В. В блоке питания предусмотрена защита от
перегрузок и коротких замыканий в цепи нагрузки.
Блок собран по классической схеме последовательного компенсационного ста-
билизатора напряжения. Регулирующий элемент — транзистор V6. Микросхема А1
выполняет функцию управляющего элемента. Напряжение обратной связи снимает-
ся с делителя напряжения R11 -R15. Устройство защиты собрано на тринисторе V8
и транзисторе V7. Датчиком тока служит резистор R8. Стабилизатор и устройство
защиты питаются от отдельных источников (обмотки II и III сетевого трансформато-
ра Т1 и диодные выпрямительные мосты V1 - V4 и V5 соответственно).
Для того чтобы на регулирующем элементе не рассеивать слишком большую теп-
ловую мощность, в стабилизаторе предусмотренр дискретное переключение выво-
дов обмотки //трансформатора секцией S2.1 переключателя S2. Одновременно пе-
реключаются и резисторы делителя цепи обратной связи (секция S2.2). На каждом
из поддиапазонов напряжение устанавливают переменным резистором R15. Для
контроля тока нагрузки и выходного напряжения в блоке имеются амперметр РА 1 и
вольтметр PU2.
Устройство защиты от перегрузок и коротких замыканий построено по принципу
«защелки» и работает следующим образом. При токе нагрузки, превышающем мак-
симальный, падение напряжения на резисторе R8 становится достаточным для от-
крывания транзистора V7, в результате чего через ограничительный резистор R10 на
управляющий вывод тринистора V8 поступает открывающий ток. Как только тринис-
тор откроется, часть тока с резистивного делителя напряжения R4R6 подается через
ограничительный резистор R3 на вывод 6 микросхемы А1, что приводит к срабатыва-
нию ее внутренней системы выключения и закрыванию регулирующего транзисто-
ра V6.
Чтобы перевести блок питания снова в рабочее состояние после устранения при-
чины, вызвавшей перегрузку, надо на короткое время выключить блок из сети тумб-
лером S1. При этом конденсатор СЗ быстро разряжается через резистор R2, ток
через делитель R4R6 уменьшается до уровня, при котором тринистор V8 закрывает-
ся, после чего ток через вывод 6 микросхемы А1 прекращается, и регулирующий
транзистор V6 снова открывается.
Для перевода блока в рабочее состояние после устранения перегрузки можно
в разрыв цепи анода тринистора V8 включить кнопочный выключатель с нормально
57
замкнутыми контактами. Нажатием на эту кнопку можно будет переводить блок
в режим стабилизации без отключения от сети.
Микросхема допускает управление работой блока подачей внешнего импульсного
управляющего напряжения (Увыкл (например, сигнала положительной полярности с
логических микросхем) относительно общего провода блока. При этом регулирую-
щий транзистор закрывается фронтом импульса l/выкл и снова открывается спадом
этого импульса. Импульсное напряжение подводят к соответствующему выводу бло-
ка через ограничительный резистор такого сопротивления, чтобы импульс тока в цепи
управления удовлетворял условию 0,5 мА < /у < 3 мА.
С целью уменьшения габаритов блока питания в нем применены тороидальный
сетевой трансформатор и малогабаритные стрелочные измерители. Магнитопро-
вод трансформатора Т1 набран из колец с наружным диаметром 90, а внутренним —
50 мм, толщиной 0,4 мм, изготовленных из трансформаторной стали. Толщина на-
бора 38...40 мм. Обмотка/содержит 1760 витков провода ПЭЛШО 0,32; //—177 витков
провода ПЭВ-2 1,3 с отводами от 93-го (10 В) и 135-го (15 В) витков; III —70 витков
провода ПЭЛШО 0,27. Между сетевой и обмотками II и III проложен экранирующий
слой из алюминиевой фольги толщиной 0,03 мм, вывод от которого соединен с об-
щим проводом блока питания. Фольгу следует укладывать таким образом, чтобы не
возникло короткозамкнутого витка.
Основные технические характеристики
Пределы регулирования выходного напряжения, В.............................4...20
Коэффициент стабилизации, не менее ....................................... 500
Максимальный выходной ток, А.............................................. 3
Пороговый ток устройств защиты, А......................................... 3,6
Амплитуда пульсации выходного напряжении при максимальном
выходном токе, мВ, не более............................................... 5
В блоке питания были использованы резисторы МЛТ, конденсаторы К50-6 и КМ.
Резистор R8 — проволочный, изготовлен из нихромовой проволоки диаметром
0,б мм, сложенной вдвое. Переменный резистор R15 — СПЗ-9а. Тумблер S1 — МТ1;
переключатель S2 — ЗПЗНПМ. Держатель предохранителя F1 — ДПБ. В качестве
стрелочного измерителя тока нагрузки РА 1 использован амперметр М4203 с током
58
полного отклонения стрелки 5 А. Для измерения выходного напряжения использован
микроамперметр М4206 (PU2) с током полного отклонения стрелки 200 мкА, его
шкала проградуирована для измерения напряжения в пределахО...2О В. Вместо мик-
роамперметра М4206 можно использовать вольтметр М4203 с пределами 0...30 В,
тогда отпадет необходимость в резисторе R16.
Тринистор КУ 101Г можно заменить любым из этой серии, а микросхему К142ЕНЗ —
на К142ЕН4. Вместо КД202А можно использовать диоды серии КД202 с буквенными
индексами В, Д, Ж, К, М, Р. Диодную сборку КЦ402Ж можно заменить на любую из
этой серии. Вместо транзистора КТ203А можно применить 2T203R
'15...20В'
R15
'Напряжение платно'
Диоды V1-V4 установлены на теплоотводящей дюралюминиевой планке разме-
рами 60x16x6 мм, привинченной к металлической стенке блока, и изолированы от
нее слюдяными прокладками толщиной 0,05 мм. Транзистор V6 смонтирован на зад-
ней дюралюминиевой стенке блока и изолирован от нее такой же прокладкой. Об-
щим проводом в блоке выбран минусовый вывод, но с таким же успехом им может
быть и плюсовой, в этом случае экран трансформатора переключают к плюсовому
выводу. На передней стенке размерами 139x65 мм установлены измерительные при-
боры, тумблер S1, переключатель S2, выходные зажимы, держатель предохранителя
и индикаторная лампа Н1.
Детали блока скомпонованы очень плотно и помещены в металлический футляр
без отверстий для вентиляции.
Налаживание блока начинают с подборки резистора R8. Стабилизатор должен
отключаться при токе нагрузки в пределах 3...3,6 А. Затем к выходным зажимам
подключают цифровой вольтметр и подбирают резистор R16 так, чтобы показания
стрелочного индикатора блока и цифрового вольтметра совпадали. Точную установ-
ку границ поддиапазонов регулирования выходного напряжения и перекрытие со-
седних поддиапазонов устанавливают, подбирая резисторы R11-R13. Номиналы
этих резисторов могут быть и другими, однако необходимо, чтобы ток через дели-
тель был не менее 1,5 мА.
Блок можно существенно упростить, исключив из него диодный мост V5, конден-
сатор СЗ, резистор R2 и обмотку ///сетевого трансформатора и подключив левый, по
схеме, вывод резистора R4 к коллектору транзистора V6. Однако при этом необходи-
мо будет заменить резисторы R4 и R6 на другие, более мощные (2 и 0,5 Вт соответ-
ственно). На освободившееся от снятых деталей место целесообразно установить
59
еще один оксидный конденсатор 1000 мкФ х 50 В, включив его параллельно конден-
саторам С 7, С2.
Если есть необходимость, систему защиты блока можно легко перевести в режим
ограничения тока нагрузки. В этом случае блок упрощается еще более — становятся
ненужными мост V5, обмотка ///, конденсатор СЗ, резисторы R2-R4, R6 и тринис-
тор V8. Нижний по схеме вывод резистора R10 нужно соединить с выводом 6 микро-
схемы А1, а сам резистор при налаживании потребуется подобрать в преде-
лах 2,7...4,3 кОм так, чтобы ток в цепи управления удовлетворял указанному выше
условию.
В заключение можно отметить, что в описанном блоке возможности микро-
схемы К142ЕНЗ реализованы далеко не полностью, так как она может обеспечить
интервал выходного напряжения от 3,5 до 30 В. Для увеличения выходного напряже-
ния можно рекомендовать увеличить число поддиапазонов до пяти (4... 10 В, 10... 15 В,
15...20 В, 20...25 В; 25...30 В), увеличив соответственно число витков и выводов об-
мотки IIтрансформатора Т1 и число ступеней делителя напряжения обратной связи.
Журнал «Радио», 1982, № 9, с. 56
М. МАРКОВСКИЙ
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ БЛОКА ПИТАНИЯ НА К142ЕНЗ
Один из недостатков устройства, описанного в предыдущей статье В. Ординар-
цева, заключается в том, что для перевода в рабочий режим после перегрузки его
необходимо отключить от сети, а затем снова включить. Возникающий при этом
переходный процесс отрицательно сказывается на надежности устройства. Кроме
того, при включении источника с короткозамкнутым выходом в сеть напряжение на
аноде тринистора V8 может не достигнуть (из-за перегрузки трансформатора Т1)
значения, при котором он открывается (напряжение на управляющем электроде три-
нистора будет также мало). В результате узел защиты от перегрузок не сработает, и
через трансформатор Т1, диодный мост V1 - V4 и транзистор V6 потечет значитель-
ный ток, который может вывести названные элементы из строя. Наконец, удобству
работы с источником питания не способствует отсутствие в нем индикации пере-
грузки.
Избавиться от этих недостатков можно, применив в качестве «защелки» в узле
защиты от перегрузок не тринистор, а счетный триггер. Элементы V5, СЗ, R2-R4, R6
и обмотку///трансформатора Т1 в этом случае исключают, а выпрямитель и стабили-
затор напряжения оставляют без изменения.
Принципиальная схема нового узла защиты от перегрузок и его подключения к
источнику питания изображена на рисунке (нумерация вновь вводимых элементов
продолжает начатую на схеме в упомянутой статье). Узел собран на микросхеме DD1
и транзисторах VT1, V7. Один из триггеров микросхемы (DD1.1) использован в одно-
вибраторе (в него входят также элементы R18, С7, VD1), другой (DD1.2) — в качестве
счетного триггера — «защелки». При включении устройства в сеть скачок напряже-
ния на стабилитроне VD3, выделенный цепью C8R19, устанавливает триггер DD1.2
в нулевое состояние, поэтому транзистор VT1 закрыт, стабилизатор на микросхе-
ме К142ЕНЗ (А 1) включен, и источник питания находится в рабочем режиме.
При возрастании тока нагрузки сверх установленного предела падение напряже-
ния на резисторе R8 становится достаточным для открывания транзистора V7. Это
приводит к увеличению напряжения на резисторе R7, которое через резистор R10
передается на вход Бтриггера DD1.2. В результате триггер переключается в единич-
ное состояние, транзистор VT1 открывается и на вывод 6 микросхемы А1 через рези-
60
стор R23 подается напряжение, вызывающее срабатывание ее внутренней системы
выключения, закрывающей регулирующий транзистор V6. Одновременно включает-
ся светодиод HL1, сигнализируя о срабатывании узла защиты и снятии напряжения
с выхода устройства.
Для перевода источника питания в рабочий режим необходимо нажать на кноп-
ку SB1. Импульс напряжения, выделенный дифференцирующей цепью R17С6, пере-
водит триггер DD1.1 в единичное состояние, конденсатор С7 заряжается через ре-
зистор R18, и при определенном (пороговом) напряжении на нем триггер DD1.1
переключается в нулевое состояние, а конденсатор С7 разряжается через
диод VD1. В результате на прямом выходе триггера DD1.1 формируется положи-
тельный импульс длительностью около 1 мс, по фронту которого триггер ЭО7.2перек-
л ючается в нулевое состояние. При этом транзистор VT1 закрывается, светодиод HL1
гаснет, напряжение на выводе 6 микросхемы А1 уменьшается почти до нуля и регули-
рующий транзистор V6 открывается. Диод VD2 блокирует вход S триггера DD1.2 на
время действия импульса одновибратора, предотвращая тем самым срабатывание
счетного триггера при скачке напряжения на выходе источника питания.
К V1 У4,С1,С2 <
CSZH----->
R8* к РА 1
К быв. UD01
SB1 *’Пуск-Стоп
R2U 1.6к
R5
VD3 КС133А
С8 JL
£>700 Т
К быв. 7 DD1
R7
Л-Св
Т 4700
13
DD1 К176ТМ2
8
DD1.1
ТТ
s
ТТ
R17
ЮОк
VD2
КД509А
VT1
001.2 КТ315Б
R23 1,3к
R18 ЮОк
HL1
АЛ307Б
R21 20к
15
С7 0,01мк
VD1
КД509А
г
Если необходимо, выходное напряжение источника снимают нажатием на ту же
кнопку SB 7. При этом на прямом выходе триггера DD1.1 формируется импульс, кото-
рый устанавливает триггер DD1.2 в единичное состояние, и далее все происходит
также, как и при перегрузке, т. е. в конечном счете закрывается регулирующий тран-
зистор V6 и зажигается светодиод HL1. Для перевода устройства в режим стабили-
зации снова нажимают на кнопку SB 7.
61
Узел защиты от перегрузок питается от параметрического стабилизатора на ста-
билитроне VD3 и резисторе R20. Как показал опыт, при замыкании в нагрузке напря-
жение на выходе диодного моста V1 - V4 падает до 4...5 В. Следовательно, узел за-
щиты работоспособен и при последующем включении источника с замкнутым выхо-
дом кнопкой SB 1. При этом перегрузка устройства, обусловленная блокировкой триг-
гера под действием импульса одновибратора, длится около 1 мс, что не приводит
к выходу из строя элементов блока питания.
Вместо К176ТМ2 в устройстве можно использовать микросхему К561ТМ2 или
К564ТМ2.
Правильно собранный узел защиты от перегрузок налаживания не требует.
Журнал «Радио», 1989, №2, с. 60
Г. гвоздицкий
ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПОВЫШЕННОЙ МОЩНОСТИ
Это устройство, работающее от сети переменного тока, предназначается для
питания приборов и механизмов электрооборудования автомобиля, установленной
в нем радиоэлектронной аппаратуры во время проводимых ремонтных или профи-
лактических работ. Например, при подготовке автомобиля к техосмотру, к дальнему
путешествию, для подзарядки аккумуляторной батареи, проверки системы зажига-
ния, контрольно-измерительных приборов и т. п. От него можно также питать пор-
тативную приемопередающую аппаратуру с выходной мощностью до 100 Вт, причем
круглосуточно. Ток в нагрузке, подключенной к источнику, может достигать 20 А при
напряжении пульсации около 1 В.
Но учтите: для запуска двигателя автомобиля стартером этот источник питания
непригоден.
Схема устройства приведена на рисунке. Обмотка с выводами 7-8, соединенные
последовательно обмотки с выводами 9-10, 11 -13, 14-16 сетевого трансформа-
тора Т1 и диоды VD1-VD4 образуют двухполупериодный выпрямитель. Для умень-
FU1
2
VD2
VD1
+ 18В
17
+ 10В
VD6 К ДЮЗ А
VD5
КС210Б
С1
200000мк*
*20В
DA1
КР142ЕН5А
СЗ П= R2* 680
10мк*15В |
14В
VT1-VT3
КТ819Б
_Lt с2
1000мк*15В
'Сеть У2
Q HL1 АЛ307Б
62
шения внутреннего сопротивления выпрямителя диоды VD1, VD2v\ VD3, VD4 его плеч
включены параллельно. Они к тому же германиевые, поэтому и падение напряжения
на них минимальное, что способствует уменьшению выделяемого ими тепла. Для
сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения применен оксидный конденса-
тор С1 большой емкости — 200 000 мкФ.
Резистор R1 и стабилитрон VD5 образуют параметрический стабилизатор посто-
янного напряжения 10 В. Это напряжение, пульсации которого дополнительно сгла-
живаются конденсатором С2, подается на вывод 8 микросхемного стабилизатора
КР142ЕН5А (DA1) с фиксированным выходным напряжением 5 В. С выхода (вывод 2)
стабилизатора напряжение около 15 В поступает на базу эмиттерного повторителя,
составленного из трех, соединенных параллельно мощных транзисторов VT1-VT3.
Вообще же, подбором стабилитрона VD5 с меньшим напряжением стабилизации
можно устанавливать на выходе источника напряжение от 8 до 12 В.
На диоде VD6 и конденсаторе СЗ собран однополупериодный выпрямитель пере-
менного напряжения сетевого трансформатора (обмотки с выводами 14-16), кото-
рый питает светодиод HL1 — индикатор подключения устройства к сети. Резистор R2
ограничивает ток, текущий через светодиод. В принципе, светодиодный индикатор
можно подключить к выходу основного выпрямителя, но тогда из-за длительной раз-
рядки фильтрующего конденсатора С1 он будет еще некоторое время светиться
после размыкания контактов сетевого выключателя.
Сетевой выключатель SA1, держатель плавкого предохранителя FU1, индика-
тор HL1 и выходные гнезда-зажимы Х1 и Х2 находятся на лицевой панели корпуса,
а сетевой трансформатор Т1 и фильтрующий конденсатор С1 укреплены на его боко-
вых стенках. Конденсатор и охватывающая его алюминиевая крепежная скоба пред-
варительно обернуты несколькими слоями лакоткани, предотвращающей деформа-
цию корпуса конденсатора. Задняя стенка корпуса — ребристый теплоотвод разме-
рами 210x130x36 мм. На нем установлены выпрямительные диоды VD1- VD4, микро-
схемный стабилизатор DA1 и транзисторы VT1 - VT3. Все эти элементы должны быть
изолированы от теплоотвода прокладками из листовой слюды. Остальные детали
источника смонтированы навесным методом на стойках вокруг микросхемы DA1.
Надо сказать, что мощность, рассеиваемая диодами и транзисторами, установ-
ленными на теплоотводе, незначительная, поэтому его размеры могут быть меньше
в 2-3 раза.
Сетевой трансформатор Т1 — унифицированный ТН61 («Радио», 1981, №7, с. 74).
Заменить его можно трансформатором с двумя вторичными обмотками, каждая из
которых обеспечивает переменное напряжение 14... 16 В при токе нагрузки до 20 А.
Конденсатор С1 — оксидный К50-18 на номинальное напряжение 20 В. Надо иметь
в виду, что оксидные конденсаторы имеют значительный разброс номинальной ем-
кости и, кроме того, со временем уменьшают емкость. Поэтому в источнике питания
желательно использовать конденсатор возможно большей емкости выпуска по-
следних лет. Конденсатор С2 — К50-6, СЗ — К53-1А или любые другие оксидные на
номинальное напряжение не менее 15 В.
Диоды Д305 (VD1 - VD4) можно заменить на Д302 или КД219А — мощные с барье-
ром Шотки. Стабилитрон VD5 — КС210Б или Д814В. Сетевой выключатель SA1 —
ПТ8 или любой другой на переменное напряжение 220 В.
Монтаж токонесущих цепей источника питания выполняйте многожильным мед-
ным луженым проводом сечением 2,5... 3 мм2 в шелковой или поливинилхлоридной
изоляции, например, марки МГШВ.
Тщательно проверив правильность монтажа, к выходным гнездам-зажимам источ-
ника подключите эквивалент нагрузки сопротивлением 0,5... 1 Ом (проволочный ре-
зистор из нихрома диаметром 1... 1,5 мм), включите питание и тут же измерьте воль-
тметром напряжения на выходе выпрямителя (на конденсаторе С1) и на выходе ис-
точника. При максимальном токе нагрузки (около 20 А) напряжение на выходе вып-
63
рямителя снизится примерно до 16 В, а на выходе источника — до 12 В, что будет
свидетельствовать о работоспособности устройства.
Может случиться, что при длительной работе источника под нагрузкой один из
диодов основного выпрямителя будет нагреваться больше, чем три других. Это ука-
жет на то, что его сопротивление в открытом состоянии больше, чем у других диодов
выпрямителя. Такой диод следует заменить.
Желаемую яркость свечения индикатора HL1 устанавливайте подборкой резис-
тора R2.
Описанный здесь источник питания повышенной мощности не имеет узла защиты
от перегрузок. Поэтому, пользуясь им, избегайте случайных замыканий его выход-
ных гнезд-зажимов или в цепях питания подключаемых к нему устройств.
В случае длительной эксплуатации источника при максимальном токе нагрузки
необходимо контролировать температуру сетевого трансформатора — она не долж-
на превышать 60 °C.
Журнал «Радио», 1992, № 4, с. 43
А. ВОЛКОВ
ИСТОЧНИК БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ
Для питания устройств цифровой и микропроцессорной техники, функционирую-
щих постоянно или длительное время, требуется бесперебойная подача питания,
например, в случае пропадания сетевого напряжения. Примерами таких устройств
могут служить многофункциональные телефонные аппараты, системы охранной сиг-
нализации, системы управления технологическими процессами, блоки памяти неко-
торых ЭВМ.
Структурная схема такого источника питания изображена на рис. 1. На вход уст-
ройства подают напряжение 17Пит с внешнего сетевого нестабилизированного ис-
точника. В основном режиме работы, когда присутствует (УПит> выходное напряже-
ние L/вых стабилизировано обычным стабилизатором. При пропадании напряжения
Рис 1
64
сети устройство электронным ключом переключается на автономный режим пита-
ния от аккумуляторной батареи GB1.
В основном режиме работы батарея автоматически поддерживается в заряжен-
ном состоянии. Контроль за степенью ее заряженности ведет компаратор, исходя из
характеристики зарядка-разрядка аккумуляторов [Л]. Суть этой характеристики зак-
лючается в том, что степень заряженности можно определить по напряжению на
выводах аккумулятора (проверена мною экспериментально). Так, разница между
напряжением при его разрядке на 10% составляет около 50 мВ.
Компаратор настроен на контроль напряжения, близкого к 100% зарядки, и пода-
ет сигнал, если это напряжение снижается. Фильтр предотвращает ложные срабаты-
вания компаратора от помех. Сигнал компаратора включает таймер, управляющий
зарядным устройством, которое представляет собой стабилизатор тока. При отсут-
ствии напряжения источника (УПит работа таймера запрещена.
Аккумуляторная батарея подзаряжается «порциями», определяемыми временем
включенного состояния таймера, что исключает ее перезарядку. При напряжении
батареи, превышающем контролируемый уровень, компаратор выключается. По
окончании «порции» зарядки напряже-
ние батареи снижается, и если она за-
ряжена не полностью, то снова сраба-
тывает компаратор.
При полностью заряженной аккуму-
ляторной батарее включение ее на под-
зарядку будет крайне редко — лишь для
компенсации саморазрядки.
К недостаткам такого способа под-
зарядки можно отнести сравнительно
медленное восстановление 100% запа-
са энергии. Эмпирический график вос-
становления приведен на рис. 2. Одна-
ко, как показывает практика, в реальных условиях эксплуатации такая скорость вос-
становления вполне достаточна, особенно если используется батарея с запасом
электроемкости, несколько превышающей необходимую.
Основные технические характеристики
Напряжение источника питания иПит( В ..................... 10...12
Ток нагрузки, А............................................................ ^1,5
Время автономной работы при /н=1,5 А, ч ..................................... 2=6
Время перезарядки батареи при ГАВТ=6 ч, ч.................................... ^48
Принципиальная схема предлагаемого источника питания изображена на рис. 3.
Стабилизатор напряжения выполнен на микросхемном стабилизаторе DA1. Диод VD5
защищает эту микросхему от выхода из строя в отсутствии входного напряжения Спит,
а диод VD6 предотвращает прохождение напряжения с ее выхода на вход. Составной
транзистор VT3VT4, выполняющий функцию ключа, снижает потребление тока от ба-
тареи аккумуляторов (выбор германиевых транзисторов обусловлен более низким
падением напряжения на них в режиме насыщения). Ток базы определяется пара-
метрами цепи VD7R7. Стабилитрон VD7 в этой цепи предотвращает полную разрядку
батареи и выхода ее из строя в случае слишком длительного отсутствия напряжения
источника питания. Цепь VD3R5 задает обратное напряжение смещения на эмиттер-
ном переходе транзистора VT4 в основном режиме работы, тем самым закрывая
ключ. Диод VD3 выполняет такую же функцию, что и диод VD5.
Компаратор выполнен на операционном усилителе DA2 общего применения. Об-
разцовое напряжение на его инвертируемом входе задают стабилитрон VD10 и ди-
од VD9. Уровень образцового напряжения в небольших пределах регулируют под-
3-1150
65
С1 100mk*16B
—м—
VD4 КД522А
К быб.14 001
DA1 КР142ЕН5В
VD6 КД212А
VD1
Unum КС133А
R3* 2
R2* 390
VT1
КТ815А
R1 1к
КТ818А
-ы—
VD5
КД213А
С2
ЮОмкхб.ЗВ
5В стад.
5 7 VD3 КД212А
R16 0.1
К быб.7 001
V02 7
КД213А
SA1
GB1
5В
П/?5*
Ц 150
ГТ403А
R7* 47
Il DA2
КР140УД708
VD11
R9 Юк
VD10 КС147Г
R8
680
VT5
КПЗОЗВ
*и
-и
VD9 КД522А
_________I
VT3
ГТ806Г
R6
1к
VT4
ГТ403А
-И—
VD7 КС133А
И R12 510K
001 К561ЛА7
СЗ 1мк R11 15к
001.1
001.2
R10
1М
VT6
КТЗЮ7А
R13
5.1 М
Рис. 3
VD8
Д815А
001.3 001.4
R14 Юк
VT7
КТ315А
tL С4 ЮОмкхб.ЗВ
HL1 АЛЗЮБ
R15 П
И
строенным резистором R8. Стабилитрон VD11 на выходе ОУ играет роль преобразо-
вателя уровня.
Элементы DD1.1f DD1.2, резистор R10 и конденсатор СЗ образуют фильтр помех.
Если выходной сигнал компаратора по длительности не является помехой, то фильтр
формирует сигнал низкого уровня, открывающий транзистор VT6, в режиме чего
заряжается конденсатор С4 таймера. Время разрешающего сигнала таймера на вы-
ходе элемента DD1.4 близко к 6 мин (определяется как 0JC4R13). При отсутствии
напряжения 1/Пит работа таймера запрещается низким уровнем на входе 8 элемен-
та DD1.3. Через эмиттерный повторитель VT7 разрешающий сигнал поступает на
вход через ограничительный резистор R15 и светодиод HL 7, являющийся индикато-
ром зарядки аккумуляторной батареи.
Транзистор VT1 — ключ в стабилизаторе тока. Сам же стабилизатор образуют
транзистор VT2, диод VD2 и резисторы R2, R3. Подбором резистора R3 устанавлива-
ют ток зарядки батареи GB1, соответствующий паспортному. В моем устройстве
батарея составлена из четырех никель-кадмиевых аккумуляторов ПКГК-111Д-У5 ем-
костью по 11 А-ч и током зарядки 1,1А и обеспечивает напряжение, необходимое для
работы цифровых микросхем Вообще же можно применить практически любые дру-
гие никель-кадмиевые аккумуляторы, а также сходные по параметрам железно-ни-
келевые и серебряно-никелевые. Важно лишь, чтобы их электроемкость соответ-
ствовала току потребления нагрузки и обеспечивала не менее чем шестичасовой
автономный режим работы. Если емкость используемой аккумуляторной батареи не
превышает 1 А-ч при токе нагрузки до 300 мА, источник питания может быть выпол-
нен по «облегченному» варианту (о чем будет сказано ниже).
Выключатель SA7, отключающий ключ УТ31/Т4отаккумуляторной батареи, совме-
щают с выключателем сетевого напряжения. Источник же (7Пит должен обеспечивать
постоянное напряжение не менее 10 В при токе нагрузки 2,6 А. Стабитрон VD8 огра-
ничивает аварийные выбросы выходного стабилизированного напряжения. Диод VD4
и конденсатор С1 — фильтр источника питания компаратора.
Если при работе устройства в автономном режиме существует опасность возник-
новения коротких замыканий, то в него следует ввести транзистор VT8 и токоограни-
чительный резистор R16, показанный на схеме штриховыми линиями.
Микросхема КР140УД708 (DA2) заменима любым ОУ общего применения,
а КР142ЕН5В (DA1) — на КР142ЕН5А. Но стабилизатор напряжения может быть вы-
полнен и на дискретных элементах.
Все биполярные транзисторы могут быть тех же серий с любыми буквенными
индексами. Начальный ток стока полевого транзистора VT5 должен быть в пределах
3...5 мА. Резистор ЯЗ-С5-16М, R8—-СП5-2; остальные резисторы — МЛТ. Конден-
саторы С1, С2 и С4 — К50-16, СЗ —• любой керамический. Емкость конденсатора
фильтра внешнего источника С/Пит должен быть не менее 1000 мкФ.
В источнике питания «облегченного» варианта можно: исключить транзистор VT3
и резистор R6, соединив эмиттер транзистора VT4 непосредственно с проводником,
идущим к выключателю SA1; исключить транзистор VT7, резистор R15 и светоди-
од HL 7, соединив правый по схеме вывод резистора R14 непосредственно с базой
транзистора VT7; транзистор КТ815 (VT7) заменить транзистором серии КТ315
с любым буквенным индексом, КТ818 (VT2) — на КТ816А, а диоды КД213А (VD2,
VD5) — на КД212А. Индикатором зарядки аккумуляторной батареи может служить
светодиод, включенный в коллекторную цепь транзистора VT1.
Налаживание описанного источника питания требует определенной последова-
тельности и аккуратности. Не следует сразу монтировать ОУ DA2, стабилитрон VD10,
резисторы R3, R5, R7. В первую очередь надо установить ток зарядки аккумулятор-
ной батареи. Для этого коллектор и эмиттер транзистора V77 временно соединяют
проволочной перемычкой и регулируют ток подбором резистора /?3, а если надо, то
и резистора R2, после чего батарею заряжают в течение заданного времени — обыч-
3
67
но 14... 16 ч. Перед окончанием зарядки измеряют напряжение на выводах и обозна-
чают его как U3 МАХ. Отключенную батарею выдерживают в течение 14 ч, после чего
возможно точнее измеряют ее напряжение, которое обозначают как U%
Далее подбирают стабилитрон VD10 таким образом, чтобы напряжение на нем
было на 0,2...0,5 В меньше, чем (Ух. Подключают аккумуляторную батарею, нагрузку
или ее эквивалент к выходу источника. При замкнутых контактах выключателя SA1
отключают напряжение сети и подбором резистора R7 добиваются падения напря-
жения на ключе VT3VT4 не более 0,3 В. Затем включают сетевое напряжение и подбо-
ром резистора R5 устанавливают на базе транзистора VT4 напряжение на 1 В боль-
ше, чем на L/x.
Теперь устройство обесточивают выключателем SA1 и впаивают ОУ DA2. Далее,
вновь включив питание, резистором R8 устанавливают на выводе 3 этой микросхемы
напряжение, примерно на 10 мВ меньше, чем С/х. При этом напряжение на ее выходе
(вывод 6) должно быть около 2 В. После разрядки конденсатора С4 светодиод HL1
должно погаснуть, а зарядка батареи прекратится.
Закончив налаживание, можно приступить к испытанию источника питания в ав-
тономном режиме и последующей автоподзарядке аккумуляторной батареи.
Аналогично налаживают и испытывают его «облегченный» вариант
ЛИТЕРАТУРА
Кауфман М., Сидман А. Г. Практическое руководство по расчетам в электронике: — Справоч-
ник, т. 1: Пер. с анг. Под ред. Ф. Н. Покровского. — М.: Энергоатомиздат, 1991.
Журнал «Радио», 1994, № 11, с. 36
М. ДОРОФЕЕВ
БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЙ С ГАСЯЩИМ
КОНДЕНСАТОРОМ
Габариты вновь разрабатываемой радиоэлектронной аппаратуры год от года, как
правило, уменьшаются. Стремление к дальнейшему их уменьшению нередко сдер-
живает трансформаторный блок питания (ТБП), по размерам иногда превышающий
остальную часть устройства. Изготовление же ТБП мощностью 1...3 Вт и менее —*
дело сложное и кропотливое, особенно в любительских условиях. Главная трудность
заключается в намотке малогабаритного трансформатора. От этих трудностей мож-
но избавиться, применив для конструируемого устройства бестрансформаторный
блок питания (БТБП).
Наиболее распространены БТБП с высоковольтным преобразователем. Замет-
ный выигрыш в размерах получается либо при их исполнении в виде гибридных мик-
росхем, либо при больших мощностях. Если мощность преобразователя мала, то его
габариты получаются относительно большими, поскольку промышленность не вы-
пускает малогабаритных высоковольтных транзисторов.
В диапазоне мощностей 1.. .3 Вт радиолюбителя вполне удовлетворит БТБП с пос-
ледовательным «гасящим» конденсатором, упрощенная схема которого показана на
рис. 1. Его габариты и масса, трудоемкость изготовления и стоимость меньше, чем у
ТБП такой же мощности.
С точки зрения экономии электроэнергии, КПД блока питания указанной мощно-
сти не имеет особого значения (именно из-за малой мощности), но играет роль
количество тепла, выделяемого таким блоком. В этом отношении БТБП с гасящим
конденсатором предпочтительнее, так как сам конденсатор на частоте сети поакти-
68
чески не потребляет энергии, а потери мощности в остальных элементах устройства
одинаковы.
Однако если требуемая мощность выходит за указанные выше пределы, то габа-
ритные преимущества БТБП теряются — приходится использовать конденсатор СГАс
большой емкости, габариты которого могут превышать габариты трансформатора.
В радиолюбительской литературе описано немало устройств с БТБП, подключае-
мых к сети через конденсатор, но нигде не указаны кри
терии, которыми руководствовались авторы при их раз-
работке. Создается впечатление, что выбор парамет-
ров и элементов блоков был в большой степени случай-
ным. В этой статье изложены результаты попытки
разработать методику более или менее сознательного
проектирования БТБП с гасящим конденсатором.
Прежде всего следует сказать, что БТБП с гасящим
конденсатором характерны своеобразные свойства,
которые для радиолюбителя могут стать сюрпризом.
Мы привыкли к традиционным трансформаторным или
Рис, 1
батарейным источникам питания и, уже по инерции, можем ожидать аналогичного
поведения и от БТБП с гасящим конденсатором. Но он ведет себя по-другому, что
может стать причиной некоторых неприятностей.
Вот основные свойства БТБП с гасящим конденсатором:
1. Его нельзя включать в сеть без нагрузки или с нагрузкой недостаточной мощно-
сти, так как конденсатор фильтра выпрямителя будет пробит недопустимо большим
напряжением. Нагрузку желательно стабилизировать, тогда одновременно будет ста-
билизировано и выходное напряжение. Здесь проще всего применить стабилитрон,
включенный параллельно конденсатору фильтра выпрямителя.
2. С уменьшением сопротивления нагрузки выделяющаяся на ней мощность не
увеличивается, а наоборот, уменьшается. Объясняется это тем, что нагрузка являет-
ся нижним плечом делителя напряжения Хсгас^нэ. гдеХСГАС — сопротивление гася-
щего конденсатора на частоте 50 Гц, а /?нэ эквивалентное сопротивление нагруз-
ки. Напряжение на нагрузке уменьшается пропорционально ее сопротивлению,
а выделяющаяся на ней мощность — пропорционально квадрату напряжения. Так,
например, приуменьшении сопротивления нагрузки в два раза рассеиваемая на ней
мощность уменьшается в четыре раза. В традиционных источниках питания на-
блюдается иная картина: у них внутреннее сопротивление мало и почти все напряже-
ние падает на нагрузке. Поэтому с уменьшением сопротивления нагрузки напряже-
ние на ней изменяется мало, ток увеличивается обратно пропорционально сопро-
тивлению нагрузки, а рассеиваемая на ней мощность увеличивается пропорцио-
нально квадрату тока.
3. Ему не опасны короткие замыкания на выходе, так как в этих случаях все напря-
жение сети падает на гасящем конденсаторе, а выходная мощность равна нулю.
Можно обойтись без сетевого предохранителя, но, как показала практика, при дли-
тельной эксплуатации гасящий конденсатор все же может пробиться, поэтому пре-
дохранитель желателен.
4. Амплитуда пульсаций выпрямленного напряжения на конденсаторе фильтра
БТБП мало зависит от сопротивления нагрузки. Для выпрямителя с конденсаторным
фильтром справедливо соотношение [1]:
__ д
ЦТ
где L/n —напряжение пульсации (амплитудное); 1/н — напряжение на нагрузке; Тс —
период сетевого напряжения; /?н— сопротивление нагрузки; Сф — емкость конден-
сатора фильтра; а — коэффициент пропорциональности.
69
1 и
Учитывая, что Тс , напишем Un ^aх -
ь н Ф
В этой формуле a, fc и Сф — величины постоянные. Объединив их в одну:
'С°ф
IL
получим
Н ин
В блоке питания с гасящим конденсатором отношение почти постоянно
в широком диапазоне изменений сопротивления нагрузки. Ведь нагрузка, как уже
говорилось выше, является нижним плечом делителя напряжения Хс и/?н (сопротив-
лением открытых диодов выпрямителя пренебрегаем). Напряжение на нагрузке
с н
ч
Посмотрим, как изменится отношение r при изменении А?н, например, от 10 до
н
1000 Ом: Uc=310 В (в этом случае надо брать амплитудное значение);
Хс Для Сгас =1 мкФ на частоте 50 Гц равно примерно 3200 Ом.
1 \ — = 310 =О 095-
1) R 3200+10 и,иУй’
н
2> R^= 320^000 = 0'074; °'^^°- ‘0 22. Таким образом, при из-
менении сопротивления нагрузки в 100 раз отношение изменилось всего при-
мерно на 20%. На столько же изменится и напряжение пульсаций.
Реальное изменение Ян конечно, не бывает так велико, поэтому значение Un прак-
тически постоянно.
Параллельный стабилизатор напряжения по-
чти не подавляет пульсаций, поскольку динами-
ческое сопротивление стабилитронов довольно
велико (для двух последовательно соединенных
стабилитронов Д814Д Яд = 36 Ом). Не очень
приятным следствием этого свойства БТБП яв-
ляется то, что параллельный стабилизатор на-
пряжения в нем слабо снижает амплитуду пуль-
саций.
Амплитуду пульсаций можно определить по
графику, приведенному на рис. 2, или вычислить
по формуле’
U С
где /<=0,72 — коэффициент пропорци-
ональности.
70
Коэффициент пульсации
и
Kn-0,5tf.
н
Приступая к разработке какого-либо блока питания, обычно исходят из потребля-
емой от него мощности и напряжения на нагрузке. В БТБП эти два параметра связа
ны один с другим, с емкостью конденсатора СГАс и эквивалентным сопротивлением
нагрузки /?нэ> что отображает номограмма,
приведенная на рис. 3. По ней, задавшись
двумя любыми параметрами БТБП, нетруд-
но найти два других.
Если заранее известна допустимая амп-
литуда пульсаций выпрямленного напряже-
ния, то определить минимальную емкость
конденсатора Сф можно по графику рис. 2.
При ограниченном выборе конденсаторов по
тому же графику можно найти амплитуду
пульсаций при использовании имеющегося
конденсатора. В случае подключения на-
грузки непосредственно к выходу выпрями-
теля (без преобразователя) на этом проек-
тирование БТБП заканчивается.
Номограмма рис. 3 вначале была пост-
роена расчетным путем, а затем уточнена
экспериментально. В опытном устройстве
использовались конденсаторы с допуском
по номиналу ±0,1%, резисторы — с допус-
ком ±0,2%; постоянное напряжение измеря-
лось вольтметром класса точности 0,2, пе-
ременные — класса 0,5. К сожалению, при
Рн, Вт
02 0Л 0.6 0.8 1.0 1.2 7.4 1.6 1.8 RH3t кОм
Рис. 3
подборе лекал для вычерчивания номограммы, перенесении ее на кальку погрешно-
сти возросли. К ним добавились и ошибки, допущенные при считывании результата
с номограммы. В итоге точность оказалась гораздо меньше, чем хотелось, но для
практических целей она вполне достаточ-
на. Так, при ее проверке, из 12 замеров,
проведенных при разных комбинациях па-
раметров, максимальное отклонение не
превысило 2,4%.
Может показаться, что номограмму
удобнее и нагляднее строить в координа-
тах РН“t/H — ведь значения этих парамет-
ров известны заранее. Но оказалось, что
номограмма в этих координатах, а также
в координатах Ян—1/н неудобна для счи-
тывания результатов, потому что линии на
них пересекаются под очень острым углом
и не позволяют точно определить коорди-
наты рабочей точки.
Вместо номограммы рис. 3 можно вос-
пользоваться для расчета графиком, изо-
браженным на рис. 4. Объем расчетов по
нему больше, чем по номограмме, так как
71
придется брать несколько номиналов гасящего конденсатора, рассчитывать соот-
ветствующие им значения /?н иРн и выбирать из них нужные. Но сам график проще.
По нему надо находить только одну точку, следовательно, меньше вероятности ошиб-
ки. Кроме того, в случае необходимости, график пригодится при проектировании
источника питания с выходным напряжением меньше 20 В. Номограмма же такой
возможности не дает.
Практическое использование номограммы рис. 3 рассмотрим на примере расче-
та источника питания измерительного прибора. Допустим, прибор содержит три опе-
рационных усилителя (ОУ) и источник образцового напряжения (ИОН). Для питания
ОУ требуется двуполярный источник ±15 В, для питания ИОН — однополярный 12 В.
Суммарный ток питания ОУ равен 13 мА, максимальный ток питания ИОН — 20 мА.
Мощность источника питания ОУ: Р0У = 0,39 Вт. Мощность источника питания ИОН:
вюн=0»24 Вт. Следовательно, суммарная мощность, потребляемая прибором от бло-
ка питания, должна быть 0,65 Вт.
Поскольку требуется несколько выходов с разными значениями напряжений пи-
тания, а сам измерительный прибор должен быть гальванически изолирован от
осветительной сети, то нужен преобразователь напряжения с трансформатором.
КПД маломощных преобразователей обычно равен 0,6.. .0,7. Примем КПД=0,65. Зна-
чит, мощность, потребляемая только преобразователем, должна быть 1 Вт. Дополни-
тельную мощность потребляет параллельный стабилизатор, что необходимо для его
нормальной работы при снижении сетевого напряжения и увеличении тока нагрузки.
Запас по сетевому напряжению примем 20%, на увеличение тока нагрузки — еще
примерно 10% (мощность, потребляемая измерительным прибором, изменяется не-
значительно). Остаточный ток в стабилизаторе (чтобы не прекратилась его работа)
потребует еще 2...3% мощности. Итого, в сумме получается 33%, т. е. источник пи-
тания вместе со стабилизатором напряжения будет потреблять от сети около 1,33 Вт.
По номограмме рис. 3 находим, что мощность 1,33 Вт можно получить, используя
СГАС = 1 мкФ и L/H=24 В или Сгас=0,9 мкФ и (7Н =29 В, или Сгас=0,8 мкФ и L/H =33 В и т.д.
Но конденсаторы с номинальной емкостью 0,9 и 0,8 мкФ промышленность не
выпускает. Составлять же нужный конденсатор из нескольких разных емкостей не-
удобно, да и места они займут много, поэтому целесообразно остановиться на кон-
денсаторе емкостью 1 мкФ. В этом случае эквивалентное сопротивление нагрузки
по номограмме должно быть примерно 450 Ом. Если емкость фильтрующего
72
конденсатора Сф=500 мкФ, то напряжение пульсаций выпрямленного напряжения L/n
по графику рис. 2 не превысит 0,3 В.
Было собрано устройство по схеме на рис. 1, в нем использованы элементы с выб-
ранными номиналами и измерены полученные напряжения. Результат проверки:
иВых=24 В, 1/п =0,3 В, что полностью совпадает с расчетными данными.
Схема блока питания, построенного в соответствии с расчетом, описанным
в первой части статьи, приведена на рис. 5. Преобразователь образует мультивиб-
ратор на ОУ К544УД1Б (DA1) и усилитель мощности на транзисторах VT1, VT2. Осно-
ванием выбора такого варианта устройства послужила его простота и надежность
в работе. Транзисторы усилительного каскада работают в ключевом режиме без тока
покоя и не требуют какого-либо расчета. Частота колебаний генератора преоб-
разователя, равная 20 кГц, определяется произведением параметров резистора R4
и конденсатора С6. Симметричность колебаний (меандр) устанавливают подстроеч-
ным резистором R2.
Использование в усилителе транзисторов разных структур упростило и облегчи-
ло изготовление импульсного трансформатора Т1. Его первичная обмотка — одно-
секционная, поэтому отпала трудоемкая операция намотки ее в два провода.
Транзисторы VT1 и VT2 в состоянии насыщения рассеивают мощность не более
0,03 Вт. Этим и объясняется использование здесь маломощных транзисторов. При-
менение же высокочастотных транзисторов диктуется необходимостью усиливать
импульсы с крутыми фронтами и спадами. Низкочастотные транзисторы, например,
серий КТ502 и КТ503, имеют большое время рассасывания зарядов в базе, из-за
чего перепады импульсов затягиваются, увеличивается «сквозной» ток. В результате
показатели источника питания ухудшаются, уменьшается его КПД, увеличиваются
пульсации выходного напряжения.
Функцию параллельного стабилизатора напряжения (VD5, VD6) выполняют ста-
билитроны Д814Д. Их напряжение стабилизации, равное 12 В, минимальный ток
стабилизации — 3 мА и максимальный — 24 мА как раз соответствуют нашему конк-
ретному примеру. Единственным эле-
ментом преобразователя, который, ка-
залось бы, должен и может быть рассчи-
тан, является импульсный трансформа-
тор. Однако определить его параметры
чисто расчетным путем невозможно.
Методы, которые называют расчетными,
включают экспериментальное опреде-
ление целого ряда параметров. При
этом точность расчетов обычно не луч-
ше ±20% [2]. Да и приводимые в спра-
вочниках данные о параметрах ферри-
тов нельзя принимать на веру. Свойства
ферритов непредсказуемо и часто нео-
братимо изменяются со временем под
влиянием температуры, от механичес-
ких, химических, магнитных воздей-
ствий, влажности, режима работы пре-
образователя и т. д. [3]. Поэтому спра-
вочные данные и расчетные формулы
можно использовать только для ориентировочной оценки параметров элементов пре-
образователя.
Для проведения более точных расчетов нужно намотать на имеющийся магнито-
провод пробные обмотки и при номинальной нагрузке измерить полученные напря-
жения и другие характеристики.
73
Зависимость выходных напряжений БП oi напряжения сети приведена на рис. 6.
Сплошными линиями обозначены напряжения при минимальной нагрузке, штрихо-
выми — при максимальной (измерены между гонками а—в и г-д на рис. 5).
Рис. 6
Детали блока питания смонтированы на печатной
плате из одностороннего фольгированного стеклотек-
столита толщиной 1,5 мм (рис. 7). В качестве гасящего
(С 1} предпочтительно использовать комбинированные
конденсаторы К75-10, К75-24 либо лакопленочные
К76-3, так как они могут работать при переменном на-
пряжении частотой 50 Гц, равном номинальному, ука-
занному на корпусе. Допустимо также использовать
самовосстанавливающиеся конденсаторы МБГО на
номинальное напряжение не менее 400 В. Конденсато-
ры С2 и СЗ — оксидные К50-35, остальные конденсато-
ры — керамические. Все постоянные резисторы — МЛТ,
подстроенный R2 — СПО-0,5 или СПЗ-9.
Трансформатор Т1 намотан на кольце К16x10x4,5 из феррита М2000НМ-А. Об-
мотка / —100 витков провода ПЭВ-2 0,25, обмотка // — 2x130 витков ПЭВ-2 0,12
(намотана в два провода), обмотка ///—115 витков ПЭВ-2 0,15. Первичная обмотка
изолирована от вторичных обмоток двумя слоями лакоткани толщиной 0,1 мм и дву-
мя слоями фторопластовой пленки толщиной 0,05 мм. Вторичные обмотки изолиро-
ваны одна от другой двумя слоями фторопластовой пленки.
77
Рис. 7
Диаметр провода первичной обмотки трансформатора выбран не по допустимой
плотности тока, а из соображений удобства намотки (в одном слое умещается ровно
100 витков использованного провода). Его диаметр может быть меньше, например,
0,16 мм.
Конденсатор С1 и трансформатор Т1 приклеены непосредственно к плате эпок-
сидной смолой. Все стабилитроны и резисторы R7, R8установлены на плате в верти-
кальном положении.
Безошибочно смонтированный блок питания налаживания не требует. Надо толь-
ко резистором R2 установить симметричность колебаний генератора. Для этого
к выходу источника +12 В подключают резистор сопротивлением 1,5 кОм (эквива-
лент нагрузки) и подстроечным резистором R2 устанавливают по осциллографу
74
минимальную амплитуду пульсаций на выходе генератора. При отсутствии ос-
циллографа максимальное выходное напряжение генератора устанавливают по
вольтметру
На рис. 8 приведена схема варианта импульсного усилителя. Несмотря на то, что
в нем на два транзистора больше, он все же заслуживает внимания. Благодаря до-
полнительному каскаду усиления фронты и спады импульсов на обмотках трансфор-
матора становятся более крутыми (тфР = 0,3 мкс, тСп = ОД мкс). В результате ампли-
туда пульсаций выпрямленного напряжения на выходах блока питания примерно
в два раза меньше, чем в блоке по схеме рис. 5 (0,17 В и 0,35 В соответственно).
V11, УТЬ КТ3102Д VT2, VT3 КТ3107И
Рис. 8
Значительно облегчен режим работы ОУ, что повышает его надежность. Умень-
шение нагрузки ОУ приводит к некоторому повышению частоты колебаний генерато-
ра. Поэтому, если желательно сохранить частоту следования импульсов 20 кГц,
сопротивление резистора R4 надо увеличить до 51 кОм.
Рис. 9
Выходные напряжения и их зависимости от Uq и Рн в обоих вариантах устройства
практически одинаковы. Это объясняется тем, что в варианте по схеме рис. 8 на
резисторе R6 дополнительно рассеивается мощность около 0,04 Вт, в результате
чего по потреблению энергии от сети он почти равноценен варианту по схеме рис. 5.
75
Пульсации выпрямленного сетевого напряжения частотой 100 Гц проходят на вы-
ход преобразователя, где модулируют высокочастотные колебания. Амплитуда этих
пульсаций на выходах источника ±15 В равна 0,17 В, на выходе источника 12 В —
0,15 В. Амплитуду пульсаций как высокочастотных, так и сетевых, можно снизить до
0,02 В, подключив к выходам источников дроссели индуктивностью 220 мкГн и ок-
сидные конденсаторы емкостью 10 мкФ.
Высокочастотные пульсации двуполярного источника можно вообще свести на
нет (до напряжения < 1 мВ), если к его выходу подключить фильтр по схеме рис. 9.
Магнитопровод дросселя L1 — Ш4х4 из феррита 2000НМ. Обмотку выполняют в два
провода ПЭЛ 0,21 до заполнения каркаса.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вересов Г.П. Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Радио и связь,
1983.
2. Горский А.Н. и др. Расчет электромагнитных элементов источников вторичного электропита-
ния. — М.: Радио и связь, 1988.
3. Михайлова М.М. и др. Магнитомягкие ферриты для радиоэлектронной аппаратуры. Справоч-
ник. М.: Радио и связь, 1983.
От редакции. Для повышения надежности работы описанного здесь блока питания в его
входную цепь последовательно с конденсатором С1 желательно включить резистор сопротив-
лением 10... 15 Ом, ограничивающий его ток зарядки при подключении к сети. Полезно также
параллельно этому конденсатору подключить резистор сопротивлением 1 МОм для разрядки
конденсатора после отключения блока от сети.
Журнал «Радио», 1995, № 1, с. 41
Л. БАРАБОШКИН
УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ ЭКОНОМИЧНЫЙ
БЛОК ПИТАНИЯ
В журналах «Радио» неоднократно публиковались конструкции сетевых бес»
трансформаторных блоков питания с преобразованием напряжения на частоте не-
сколько десятков килогерц [ 1 ]. Ниже описан еще один подобный блок, отличающийся
более высокой мощностью. Он рассчитан на совместную работу с мощным стерео-
фоническим усилителем 34.
Мощность блока питания — около 180 Вт, выходное напряжение 2x25 В при токе
нагрузки 3,5 А. Размах пульсаций при токе нагрузки 3,5 А не превышает 10% для
частоты преобразования 100 Гц и 2% для частоты 27 кГц. Выходное сопротивление
не превышает 0,6 Ом. Габариты блока — 170x80x35 мм, масса — 450 г.
После выпрямления диодным мостом VD1 сетевое напряжение фильтруют кон-
денсаторы С1-С4 (см. схему). Резистор R1 ограничивает ток зарядки конденсато-
ров фильтра, протекающий через диоды выпрямителя, при включении блока. От-
фильтрованное напряжение поступает на преобразователь напряжения, построен-
ный по схеме полумостового инвертора на транзисторах VT1, VT2. Преобразователь
нагружен первичной обмоткой трансформатора Т1, преобразующего напряжение и
гальванически развязывающего выход блока от сети переменного тока. Кон-
денсаторы СЗ и С4 препятствуют проникновению в сеть ВЧ помех от блока питания.
Полумостовой инвертор преобразует постоянное напряжение в переменное пря-
моугольной формы с частотой 27 кГц. Трансформатор Т1 рассчитан так, что его маг-
нитопровод не насыщен. Автоколебательный режим работы обеспечен цепью обрат-
ной связи, напряжение которой снимается с обмотки ///трансформатора Т1 и пода-
76
ется на обмотку / вспомогательного трансформатора 72. Резистор R4 ограничивает
напряжение на обмотке / трансформатора 72. От сопротивления этого резистора
зависит в определенных пределах частота преобразования. Подробно о работе пре-
образователей с ненасыщающимся трансформатором можно прочесть в [2].
С1 200мк*160В
Для обеспечения надежного запуска преобразователя и его устойчивой работы
служит узел запуска, представляющий собой релаксационный генератор на транзи-
сторе V73, работающем в лавинном режиме [3]. При включении питания через рези-
стор R5 начинает заряжаться конденсатор С5 и, когда напряжение на нем достигает
50... 70 В, транзистор VT3 лавинообразно открывается, и конденсатор разряжается.
Импульс тока открывает транзистор VT2 и запускает преобразователь.
Транзисторы VT1 и VT2 установлены на теплоотводах площадью 50 см2 каждый.
Диоды VD2- VD5тоже снабжены пластинчатыми теплоотводами. Диоды зажаты меж-
ду пятью дюралюминиевыми пластинами размерами 40x30 мм каждая (три средние
пластины толщиной 2 мм, две крайние —Змм). Весь пакет стягивают двумя винтами
МЗхЗО, пропущенными через отверстия в пластинах. Для предотвращения замыка-
ния пластин винтами на них надеты отрезки поливинилхлоридной трубки.
Намоточные характеристики трансформаторов сведены в таблицу. Провод обмо-
ток — ПЭВ-2. Обмотку / размещают равномерно по длине кольца. Для облегчения
запуска преобразователя обмотка ///трансформатора Т1 должна располагаться на
месте, не занятом обмоткой II (см. схему). Межобмоточную изоляцию в транс-
форматорах выполняют лентой из лакоткани. Между обмотками / и II трансфор-
матора Т1 изоляция трехслойная, между остальными обмотками трансформаторов
— однослойная.
Конденсаторы СЗ, С4 в блоке — К73П-3;С7, С2 — К50-12;С5 — К73-11; С8, С9 —
КМ-5; С6, С7 — К52-2. Транзисторы КТ812А можно заменить на КТ812Б, КТ809А,
КТ704А - КТ704В, диоды КД21 ЗА — на КД21 ЗБ.
Правильно собранный блок питания обычно в налаживании не нуждается, однако
в отдельных случаях может потребоваться подборка транзистора VT3. Для проверки
его работоспособности временно отключают вывод эмиттера и присоединяют его
к минусовому выводу сетевого выпрямителя. На экране осциллографа наблюдают
77
напряжение на конденсаторе С5—пилообразный сигнал с размахом 20...50 В часто-
той несколько герц. Если пилообразное напряжение отсутствует, транзистор не-
обходимо заменить.
Таблица
Трансформатор Обмотка Число витков Диаметр Магнитопровод
Т1 I II III 82 16+16 2 0,5 1 0,3 Феррит 2000НН, два склеенных вместе кольца К31х18,5х7
Т2 I II III 10 6 6 0,3 0,3 0,3 Феррит 2000НН, кольцо К10x6x5
Применение этого источника питания не исключает необходимости блокирова-
ния цепей питания усилителя 34 конденсаторами большой емкости. Подключение
таких конденсаторов в еще большей степени уменьшает уровень пульсации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Цибульский В. Экономичный блок питания. — Радио, 1981, № 10, с. 56.
2. Ромаш Э.М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.— М.:
Радио и связь, 1981.
3. Бирюков С. Блок питания цифрового частотомера. — Радио, 1981, № 12, с. 64.
Журнал «Радио», 1985, №6, с, 51
А. ЦЫПУШТАНОВ
МИНИАТЮРНЫЙ СЕТЕВОЙ
Конструированию сетевых бестрансформаторных блоков питания с преоб-
разованием напряжения на относительно высокой частоте в журнале «Радио» посвя-
щено немало статей [1 — 4]. В этой статье речь идет еще об одном подобном блоке,
который может быть использован для питания электронных часов, микрокалькулято-
ра, электронного термометра, другой маломощной радиоэлектронной аппаратуры.
Основные технические характеристики
Переменное напряжение источника питания, В ........................ 220±15%
Максимальная мощность нагрузки, Вт ........................................ 3
Частота преобразования, кГц............................................... 35
Коэффициент полезного действия, %......................................... 75
Удельная мощность, Вт/дм3 ............................................. 115
Основным узлом блока (рис. 1) является так называемый полумостовой преобра-
зователь напряжения, выполненный на транзисторах VT1t VT2 и трансформаторе Т1.
Напряжение питающей сети выпрямляется диодным мостом VD1. Резистор R1 и
стабилитроны VD3-VD5, включенные параметрическим стабилизатором, вместе
*78
со
FU1 0.15А
С5 2700
/?4 д,2к
VD2
АЛЮ2Б
С2
ЮОмкх
хбВ
R2
13к
220В
С1
ЮООх ф
х400В
FU2 0,15А
DA1 К140УД2А
VD1
КЦ407А
VD3 *
КС162А
И R3
И Лк
5 DA1
R5 20к
VD10
КДЮЗА
С6
0,047м к
R7 Юк
R6 910
сз
-т- 2мкх
Х160В
VD4
КС630А
04
х160В
VD5
VD6
КД5ЮА
VD9 КД 105В
----И—
Рис.1
VD8
VD7
КД5ЮА
С7
0,15мк
VT1 КТ940А
VD12
К ДЮ5В
4*
VD11 КД510А
R8 Юк
С8 _L
2мкх ~Т+
хЮОВ
VT2 КТ940А
> Н-
К нагрузке(5В)
---------> _
К VD2
36
К FU2
К FU1
Рис. 2
80
с конденсаторами С2-С4 образуют делитель выпрямленного напряжения. Светоди-
од VD2 служит индикатором включения источника питания. Напряжение на
симметричном стабилитроне VD3 используется для питания задающего генератора.
Резистор/?/, входящий как балластный в параметрический стабилизатор, обеспечи-
вает напряжение вольтодобавки на конденсаторе С8. В случае короткого замыкания
на выходе этот резистор ограничивает ток, потребляемый блоком питания от сети.
Кроме этого, он и конденсатор С1 образуют фильтр, подавляющий высокочастотные
помехи, создаваемые преобразователем.
Задающий генератор собран на операционном усилителе DA1 по схеме мульти-
вибратора. Его особенность — использование для питания однополярного напряже-
ния, снимаемого со стабилитрона VD3, что снижает общее число элементов блока.
Гальваническую развязку генератора и высоковольтного транзистора VT1 по посто-
янному току обеспечивает конденсатор С6.
Необычен и способ управления транзистором VT2. Его открывает ток, про-
текающий через резистор R9 тогда, когда закрыт транзистор VT1. В момент открыва-
ния транзистора VT1 к эмиттерному переходу транзистора VT2 прикладывается об-
ратное напряжение, вызывающее эффективное рассасывание неосновных носите-
лей в базе, что приводит к его закрыванию без появления сквозного тока. Диод VD11
ограничивает обратное напряжение на эмиттерном переходе транзистора VT2, не
препятствуя току через первичную обмотку трансформатора Т1 и открытый тран-
зистор VT1. Такое построение этого узла преобразователя позволяет исключить
сквозной ток через транзисторы и не требует применения трансформатора в цепи
управления. Закрывание
транзистора VT1 приводит
к открыванию транзисто-
ра VT2 также без появления
сквозного тока.
Транзисторы VT1, VT2
работают в облегченном ре-
жиме, что обеспечивает по-
вышенную надежность бло-
ибых В
Ь
3
190 200 210 220 230 Ucemu, В
ка питания.
Трансформатор Т1 на-
мотан на кольце типоразме-
ра К12x8x3 из феррита
2000НМ. Первичная обмот-
ка содержит 500 витков про-
вода ПЭВ-2 0,15; вторичная,
рассчитанная на выходное
напряжение 5 В — 50 витков
провода ПЭВ-2 0,31 с отво-
дом от середины.
Стабилитрон КС 162А
можно заменить на КС156А.
0,5 1 1,5 2 2,5 Рдых, Вт
Рис. 3
Транзисторы могут быть КТ604Б или КТ605Б, но тогда стабилитроны КС630А придет-
ся заменить на КС620А. В этом случае КПД блока несколько ухудшится.
Чертеж печатной платы блока с размещением деталей на ней, а также графики,
характеризующие параметры блока, показаны на рис. 2 и рис. 3.
Налаживание блока питания сводится к подборке резисторов R1 и R9 под конк-
ретное значение мощности нагрузки. Резистор R9 выбирают из условия насыщения
транзистора VT2, что определяют с помощью осциллографа. Сопротивление резис-
тора R1 должно быть таким, чтобы при номинальной нагрузке и напряжении питаю-
щей сети 220 В через стабилитроны VD4, VD5 протекал ток не менее 5 мА.
4-1150
81
Для снижения пульсации выходного напряжения емкость конденсаторов СЗ и С4
надо увеличить в 2...3 раза. Кроме того, уровень пульсации можно дополнительно
снизить путем подключения параллельно конденсатору С7 оксидного конденсатора
емкостью 50... 100 мкФ на номинальное напряжение 10 В.
ЛИТЕРАТУРА
1. Цибульский В. Экономичный блок питания.— Радио, 1981, № 10, с. 56.
2. Бирюков С. Блок питания цифрового частотомера,— Радио, 1981, № 12, с. 54.
3. Ануфриев Л. Блок питания без сетевого трансформатора.— Радио, 1982, № 5, с. 46.
4. БарабошкинД. Усовершенствованный экономичный блок питания.— Радио, 1985, № 6, с. 51
Журнал «Радио», 1986, №4, с 48
С. ЦВЕТАЕВ
МОЩНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Для уменьшения габаритов и массы сетевых источников питания в последние
годы все шире используют преобразование напряжения на частоте несколько десят-
ков килогерц. Такой источник содержит выпрямитель сетевого напряжения, фильтр
пульсаций с удвоенной частотой сети, преобразователь напряжения, понижающий
трансформатор, выпрямитель и фильтр пульсаций с удвоенной частотой преобразо-
вания. Преобразователь обычно выполняют по схеме мостового или полумостового
[Л] инвертора, в котором транзисторы открываются и закрываются поочередно че-
рез полпериода коммутации. Недостаток подобного преобразователя— наличие
сквозного коллекторного тока в моменты закрывания транзисторов. Из-за этого на
них выделяется большая мгновенная электрическая мощность, допустимое значе-
ние которой и ограничивает мощность подобных устройств. Допустимая мгновенная
мощность обычно применяемых в преобразователях напряжения кремниевых тран-
зисторов, например, серии КТ812, не превышает нескольких сотен ватт.
Снять это ограничение в определенной мере позволяет применение мостового
инвертора, нагруженного последовательным резонансным контуром. Транзисторы
такого устройства закрываются при отсутствии коллекторных токов, максимальное
напряжение на коллекторе (по отношению к эмиттеру) и максимальный коллектор-
ный ток действуют на транзистор в разное время, поэтому мгновенная электричес-
кая мощность, выделяющаяся на нем, оказывается небольшой.
Возможности мостового инвертора с последовательным резонансным контуром
иллюстрирует описываемый ниже сетевой блок питания. Он предназначен для ис-
пользования в качестве эквивалента 27-вольтовой бортовой сети автомобиля (при
активной или индуктивно-активной нагрузке).
Основные технические характеристики
Напряжение сети, В .................................................... 200...240
Выходное напряжение без нагрузки, В........................................... 32
Выходное напряжение, В, (КПД) на нагрузке сопротивлением, Ом
1,5 .............................................................. 27,5(0,8)
1 ...........•..................................................... 25,5(0,77)
Напряжение пульсаций на нагрузке с частотой 100 Гц, мВ, не более ............ 300
Порог срабатывания защиты от перегрузки, кВт .................................. 1
Принципиальная схема устройства изображена на рисунке. Его основные
узлы — фильтр C1L1C2, предотвращающий проникание в сеть помех от преоб-
разователя частоты; выпрямитель сетевого напряжения на диодах VD1-VD4 с филь-
82
тром C3-C5L2C6-C8; мостовой инвертор на транзисторах VT1-VT4 с резонансным
контуром L3C10C11, понижающий трансформатор Т4, выпрямитель напряжения по-
вышенной частоты на диодах УШЗ-УШ8 с фильтром C12-C15L4C16C17} узел
управления инвертором на микросхемах DD1-DD4 и транзисторах VT5, VT6 и два
питающих его источника: нестабилизированный (VD19) и стабилизированный (VD20,
DA1). Светодиод HL1 — индикатор включения блока в сеть.
Узел управления мостовым инвертором состоит из генератора тактовых импуль-
сов, выполненного на одновибраторах микросхемы DD1, распределителя импульсов
на триггере DD2.2 и элементах микросхемы DD4, двух усилителей (DD3.3; VT5 и
DD3.4, VT6) и устройства защиты блока от перегрузки (ТЗ, VD21, DD2.1) с синхро-
низатором (DD3.1, DD3.2). Светодиод HL2 сигнализирует о срабатывании устрой-
ства защиты.
При включении блока в сеть тумблером Q1 подается напряжение питания на узел
управления, и на инверсном выходе одновибратора DD1.2 появляются положитель-
ные импульсы длительностью 17 мкс с постоянной частотой повторения около 40 кГц.
Триггер DD2.2 сигналами логической 1, возникающими на его прямом и инверсном
выходах, поочередно «открывает» элементы DD4.7, DD4.2, и импульсы поступают на
вход то одного усилителя (DD3.3, VT5), то другого (DD3.4, VT6). В результате импуль-
сы открывающей полярности подаются на эмиттерный переход то транзисторов VT1,
VT4, то VT2, VT3.
Через некоторое время после появления импульсов тактового генератора (задер-
жка обусловлена довольно большой постоянной времени фильтра C3-C5L2C6-C8)
на конденсаторе С9 возникает плавно нарастающее выпрямленное напряжение и
инвертор преобразует его в переменное напряжение частотой 20 кГц, приложенное
к обмотке / трансформатора Т4. Напряжение, снимаемое с его обмотки //, выпрямля-
ется диодами VD13- VD18 и через фильтр С12-С15L4C16С17 поступает на нагрузку.
Резистор R13 снижает выходное напряжение ненагруженного выпрямителя.
В работе инвертора можно выделить четыре фазы. Впервой, длительностью 17 мкс,
открываются транзисторы VT1, VT4, и конденсаторы С10,С11 заряжаются через них,
первичную обмотку трансформатора Т4 и дроссель L3. Ток в этой цепи вначале воз-
растает от нуля до максимального значения, а затем, по мере зарядки конденсаторов,
уменьшается до нуля. Форма тока напоминает полупериод синусоиды.
Во второй фазе, длящейся 8 мкс, на базы транзисторов VT1, VT4 подается напря-
жение закрывающей полярности, и они закрываются.
В третьей фазе (как и первой, длительностью 17 мкс) открываются транзисто-
ры VT2, VT3, а к каждому из закрытых транзисторов VT1, VT4 прикладывается практи-
чески все выпрямленное диодами VD1-VD4 напряжение (при нагрузке сопро-
тивлением 1 Ом — около 260 В). Ток перезарядки конденсаторов СЮ, С11 до макси-
мального напряжения противоположной полярности так же, как и в первой фазе,
течет через последовательный контур, образованный конденсаторами, дросселем L3
и первичной обмоткой трансформатора Т4. Напряжение, до которого они
перезаряжаются, зависит от сопротивления нагрузки: чем оно меньше, тем больше
это напряжение (при нагрузке сопротивлением 1 Ом — примерно 200 В).
В момент, когда коллекторный ток транзисторов VT2, VT3 уменьшается до нуля,
начинается четвертая фаза работы инвертора, длящаяся, как и вторая, 8 мкс: на
базы транзисторов с обмоток трансформаторов Т2 и Т5 подается закрывающее на-
пряжение. Транзисторы VT1, VT4 все это время продолжают оставаться закрытыми
Пауза необходима для того, чтобы транзисторы VT2, VT3 полностью закрылись и при
открывании транзисторов VT1, VT4 не возник импульс сквозного тока через транзис-
торы соседних плеч. Благодаря тому, что коммутирующее напряжение поступает на
эмиттерные переходы в моменты, когда коллекторного тока нет, мгновенная электри-
ческая мощность на коллекторном переходе в самом худшем случае не превышает
нескольких ватт.
4
83
220В
К дыб. 74 0D2-DD^
быб.16 DD1
К дыб. 7 DD2-DD4,
быб.З DD1
d
е
84
a
VT1-VT4 KT812A
cw 4= П/?7
О,33мк ЦЗООк
d
e
VD16-VD18
КД213Б
+27B
-27В
032 0,015мк
DO 33
6
R25 270
VT5
КТ827Б
030 270
Узел защиты блока от перегрузки работает следующим образом. После подачи
напряжения питания триггер DD2.1 устанавливается в единичное состояние (на
инверсном выходе — напряжение логического 0), и на выходе элемента DD3.2 (вы-
вод 11) появляется напряжение логической 1, создающее условия для прохождения
импульсов тактового генератора через элементы DD4.1 и DD4.2. В этом состоянии
триггер остается все время, пока мощность, отдаваемая в нагрузку, меньше 1 кВт.
При достижении предельной мощности амплитуда первого же импульса, посту-
пившего на счетный вход триггера DD2.1 с вторичной обмотки трансформатора то-
ка ТЗ через мост VD21, оказывается достаточной, чтобы перевести триггер в нулевое
состояние (на инверсном выходе — напряжение логической 1). Смена низкого логи-
ческого уровня высоким на верхнем по схеме входе элемента DD3.2 приводит к тому,
что с приходом очередного тактового импульса на его выходе устанавливается на-
пряжение логического 0, и прохождение импульсов через элементы DD4.1, DD4.2
прекращается. Благодаря RS-триггеру на элементах DD3.1, DD3.2 сигнал запрета
появляется только в момент начала паузы между импульсами, что предотвращает
выход транзисторов инвертора из строя (закрывание при наличии коллекторного
тока привело бы к выходу их из строя из-за чрезмерного увеличения мгновенной
электрической мощности). Узел защищает транзисторы инвертора и при коротком
замыкании нагрузки.
Для возвращения блока питания в исходное состояние после срабатывания за-
щиты его нужно выключить и снова включить тумблером Q1. При выключении блока
конденсаторы фильтра СЗ-С8 разряжаются через резисторы R1 и R2. Это необходи-
мо для того, чтобы во время нарастания амплитуды импульсов базового тока транзи-
сторов VT1-VT4 после повторного включения, когда они открываются неполностью
(т. е. не входят в режим насыщения), на их коллекторах не оказалось сразу большого
напряжения, способного привести к выходу из строя.
В резонансном контуре преобразователя применены конденсаторы (СЮ, С11)
К71 -4 на номинальное напряжение 250 В. Конденсаторы фильтра С12-С15 —• К73-16
на номинальное напряжение 63 В. Резистор R13 — ПЭВ-10. Остальные резисторы и
конденсаторы — любого типа. Выключатель Q1 — ТВ 1-2.
В источнике питания узла управления применен унифицированный трансформа-
тор ТН13 127/220-50. Все остальные трансформаторы и дроссели устройства —
самодельные. Намоточные данные приведены в таблице. Дроссель L3 и обе обмотки
трансформатора Т4 намотаны свитыми в жгут проводами. Для уменьшения индуктив-
ности рассеяния этого трансформатора обмотка//намотана двумя сложенными вме-
сте жгутами. Отвод получен соединением вывода начала одной из полуобмоток
с выводом конца другой.
Таблица
Обозначение по схеме Обмотка Число ВИТКОВ Провод Магнитопровод
L1 I, II 10 МГШВ1,5мм2 M2000HIVU9 Ш12х16
L2 200 ПЭВ-1 1,0 ШЛ 16x40
L3 25 ПЭВ-2 12x0,3 М2000НМ-9 Ш12х16
L4 11 ПЭВ-2 2,5 М2000НМ-9 Ш12х16
Т2, Т5 I II, III 60 14 ПЭВ-2 0,5 ПЭВ-2 0,8 М2000НМ-9 Ш12х16
ТЗ I II 1 150 МГШВ 1,5 мм2 ПЭВ-1 0,1 М2000НМ-9 Ш7х7
Т4 I 48 ПЭВ-2 16x0,3 М2000НМ-9 Ш 16x40 (два
II 2x5 ПЭВ-2 16x0,69 сложенных вместе магнитопровода Ш 16x20)
86
Магнитопроводы всех дросселей собраны с немагнитным зазором 0,5 мм.
Узел управления инвертором и источник его питания смонтированы на печатной
плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Большинство осталь-
ных деталей блока смонтированы навесным способом на трех платах размерами
220x85 мм из текстолита толщиной 3 мм: на одной из них закреплены дио-
ды VD1-VD4 и детали фильтров C1L1C2 и C3-C5L2C6-C9, на другой — трансфор-
маторы Т2, ТЗ, Т5 и детали инвертора, на третьей — дроссель L3 и детали фильт-
ра C12-C15L4C16C17.
Транзисторы VT1 - VT4 установлены на дюралюминиевых теплоотводах в виде пла-
стин размерами 70x60x8 мм (сторонами 60x8 мм они прикреплены к монтажной
плате), диоды VD1-VD4 — на П-образных теплоотводах, согнутых из алюминиевых
пластин размерами 100x25x1,5 мм, диоды VD13- VD18 и трансформатор Т4 — на
ребристом дюралюминиевом теплоотводе с площадью охлаждающей поверхности
около 1000 см2, закрепленном в задней части корпуса блока.
Налаживание устройства начинают без предохранителя FU1. Включив питание
узла управления, с помощью осциллографа убеждаются в наличии на эмиттерных
переходах транзисторов VT1-VT4 импульсов положительной полярности дли-
тельностью 17 мкс с частотой повторения около 20 кГц (период колебаний — при-
мерно 50 мкс). При соединении любого вывода вторичной обмотки трансформатора
тока ТЗ с плюсовым выводом источника питания микросхем узла управления эти
импульсы должны исчезать.
Затем отключают вывод дросселя L3 от первичной обмотки трансформатора Т4,
устанавливают на место предохранитель FU1, а вместо контактов 7 и 8 сетевого
выключателя Q1 включают миллиамперметр. Ток, потребляемый инвертором без
нагрузки, должен быть не более 15 мА. Убедившись в этом, соединяют выводы дрос-
селя L3 и первичной обмотки трансформатора Т4 дополнительным резистором со-
противлением примерно 0,5 Ом, отпаивают сетевые выводы выпрямительного мос-
та VD1 - VD4 от дросселя L1 и подают на них от регулируемого автотрансформатора
(например ЛАТРа) переменное напряжение 20...30 В. К выходу блока подключают
эквивалент нагрузки — резистор сопротивлением 1 Ом с мощностью рассеяния
700...800 Вт. Контролируя осциллографом форму напряжения на дополнительном
резисторе, подбирают немагнитный зазор в магнитопроводе дросселя L3 таким,
чтобы импульсы (как положительной, так и отрицательной полярности) на экране
стали как можно более похожими на полуволны синусоиды.
Далее, наблюдая за формой импульсов, повышают напряжение на входе мос-
та VD1-VD4 до 220 В. Выходная мощность на эквиваленте нагрузки возрастает при
этом до 650...700 Вт, однако форма импульсов должна остаться практически неиз-
менной. Если же при такой мощности они заостряются, то это свидетельствует
о насыщении магнитопровода дросселя /.З или трансформатора Т4 и его необходи-
мо заменить более массивным (с большим сечением).
Наконец, исключив из цепи дополнительный резистор, подбирают резистор R18
таким образом, чтобы узел защиты от перегрузки срабатывал при выходной мощно-
сти 1 кВт (ее получают уменьшением сопротивления эквивалента нагрузки).
Во время налаживания следует соблюдать правила техники безопасности, так как
многие цепи блока питания, в частности, подлежащие контролю осциллографом,
находятся под высоким напряжением.
Нагрузку мощностью до 700 Вт можно соединять непосредственно с выходом
блока и коммутировать питание тумблером Q1. При большей мощности желательно
предусмотреть дополнительный выключатель в цепи нагрузки и вначале подключать
блок к сети, а затем нагрузку к его выходу
ЛИТЕРАТУРА
Жучков В., Зубов О., Радутный И Блок питания УМЗЧ.— Радио, 1987, № 1, с. 35.
Журнал «Радио», 1990, № 9, с. 59
87
В. ДОРОЖИНСКИЙ
ИМПУЛЬСНЫЙ СЕТЕВОЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Радиолюбители, конструируя вторичные источники питания, пока еще в боль-
шинстве случаев отдают предпочтение блокам с сетевым трансформатором, не-
смотря на явные преимущества импульсных блоков. Такой консерватизм объясня-
ется рядом причин: повышенная сложность импульсных преобразователей, трудно-
сти, связанные с оптимизацией их энергетических и качественных показателей, срав-
нительная дороговизна высоковольтных переключательных транзисторов, часто
выходящих из строя из-за неправильного проектирования и монтажа источника пи-
тания. Эта статья должна помочь радиолюбителям грамотно решать проблемы, воз-
никающие при конструировании импульсных блоков питания.
Следует отметить, что оптимизация характеристик импульсных источников пи-
тания — довольно серьезная инженерная задача, требующая тщательного разре-
шения, а порою и использования математического моделирования на ЭВМ. При этом
разработчики сталкиваются с двумя основными проблемами: высокий уровень ди-
намической мощности, рассеиваемой переключательными транзисторами в момен-
ты коммутации, и так называемый сквозной ток через транзисторы двухтактного
инвертора.
Коротко рассмотрим механизм возникновения сквозного тока через переклю-
чательные транзисторы двухтактного преобразователя (рис. 1) в случае чисто ак-
тивной нагрузки инвертора.
Рис. 1
Пусть в некоторый момент транзистор VT2закрыт, a VT1 открыт, насыщен и через
него протекает коллекторный ток /К1, определяемый нагрузкой: 'ю , где И/i и
И/|। — числа витков обмоток / и II трансформатора Т1. Ток базы транзисторов выбира-
ют, исходя из условия насыщения: ^Б1 = ^Б2.= > » и в простейшем инверторе
П21Э
с внешним возбуждением он остается постоянным при любой нагрузке в течение
всего периода коммутации.
Напряжение управления транзисторами VT1, VT2, представляющее собой пос-
ледовательность импульсов прямоугольной формы (Ur — на рис. 2), вырабатывает
задающий генератор. Пусть в момент меняется полярность напряжения на выходе
задающего генератора. Начинается процесс рассасывания неосновных носителей
заряда из области базы транзистора V77, а транзистор VT2 переходит в режим насы-
щения за время
88
ta>=Tln
1 .
1-0,9^
'ы /
(D
где /Б1 — ток базы транзистора, необходимый для перевода его в насыщение при
/
/ к
данной нагрузке, 'бн = т— »т — постоянная времени нарастания:
''21Э
'Кизм
Параметр 7ВКЛ задан техническими условиями на транзистор и указан в спра-
вочниках вместе со значениями параметров /Бизм и /Кизм, при которых он измерен.
Параметр /?’21Э — статический коэффициент передачи тока, определенный при за-
данном токе коллектора.
Время рассасывания находят из выражения:
Рас н |/Бн+/Б2)' (2)
где 1Б2 — закрывающий ток базы; тн •— постоянная времени накопления заряда в
режиме насыщения транзистора. В практических расчетах тн определяют, руко-
водствуясь типовым значением 7рас<изм •
^рас изм__
4э1изм *4>2изм
4эн + ^Б2изм
/л|
/ ^К1изм
Ън” Ip
'' 21Э
При отсутствии в справочнике сведений о токе /Б2изм принимают его равным /Б1изм.
По окончании процесса рассасывания формируется спад тока коллектора /К1
транзистора VT1. Время спада
fCn-т/л oj/ ./ • (3)
\ ’ ОН ОсИЗМ у
Часто техническими условиями на транзистор
вместо tpac и 7СП задано время выключения
^выкл ” fpac’^cn •
В этом случае в расчетах можно принимать
7К1
tpac = (0.9-• Д7) ^выкл при отношении у—’ равным 5... 10.
Нетрудно заметить, что в промежуток времени —
назовем его временем переключения —
^пер ~ ^рас^’^сп~’^ф (4)
— оба транзистора открыты. Это создает пред-
посылки для возникновения сквозного тока, который
показан на рис. 2 короткими штрихами. Таким обра-
зом, в отрезки времени 7пер транзисторы инвертора
испытывают значительные динамические перегруз-
ки, нередко выводящие их из строя
89
USj2.
B“
-10 A
ВбэЬ,
Рис. 3
Как видно из выражений (1)- (4), сократить время
переключения транзисторов инвертора можно уве-
личением закрывающего тока базы /Б2или регулиро-
ванием тока базы /Б1 пропорционально току коллек-
тора, поддерживая базовый ток в пределах /Бн.
В некоторых случаях, например, при проектиро-
вании мощных нерегулируемых инверторов, целесо-
образно введение пауз между окончанием закрыва-
ния одного транзистора и началом открывания дру-
гого [1, 2]. При этом удается полностью избежать
сквозного тока.
Таким образом, у конструктора есть три основных
способа борьбы со сквозным током и снижения ком-
мутационных перегрузок транзисторов, работающих
в двухтактных инверторах. Это — формирование вре-
менных задержек (пауз) при переключении транзис-
торов, использование пропорционально-токового
управления и ускорение процесса рассасывания
неосновных носителей заряда из области базы пере-
ключательных транзисторов с последующим форси-
рованием их закрывания.
При проектировании маломощных преобразо-
вателей предпочтение следует отдать последнему из
перечисленных способов, поскольку реализация пер-
вых двух связана с усложнением узла управления.
С учетом изложенного выше был разработан импуль-
сный сетевой блок питания, предназначенный для пи-
тания переносной телерадиоаппаратуры. Его номинальная выходная мощность —
20 Вт, причем КПД при номинальной мощности — не менее 85%. Рабочая частота
преобразования — 68 кГц.
90
Характеристики блока оптимизированы для нагрузки, лежащей в пределах 0,5... 1
от номинальной мощности. Он устойчиво работает при изменении сетевого напря-
жения в пределах от 170 до 240 В, выдерживает кратковременные замыкания выхода
(токзамыкания, измеренный авометром В7-35, равен 6 А).
Принципиальная схема блока изображена на рис. 4. Задающий генератор ин-
вертора собран на операционном усилителе DA1, охваченном цепью положитель-
ной ОС. Нагрузкой ОУ служит первичная обмотка импульсного трансформатора Т1.
Дифференцирующая цепь R7C6создает форсированный фронт переключения тран-
зисторов VT2ia VT4.
Узел, обеспечивающий ускорение процесса рассасывания неосновных носите-
лей заряда в этих транзисторах, состоит из элементов VT1, VT3, VD8, VD9, R8, R9,
С7-С10 и дополнительных обмоток ///, IVтрансформатора Т2. Рассмотрим работу
узла на примере верхнего по схеме плеча полумостового инвертора.
Пусть транзистор VT2 открыт и насыщен. При этом транзистор VT1 закрыт и к нему
приложено напряжение около 6 В с обмотки ///трансформатора 72. Конденсатор С9
заряжен.
По окончании полупериода коммутации скачкообразно меняется полярность на-
пряжения на выходе задающего генератора (Ur — на рис. 3) и, следовательно, на
всех обмотках трансформатора Т1\ Ut — напряжение на первичной обмотке транс-
форматора Т1. Транзистор VT1 открывается, причем благодаря дифференцирующей
цепи R8C7 этот процесс происходит ускоренно.
Под воздействием суммарного напряжения с обмоток III трансформатора 72 и II
трансформатора Т1 начинается форсированное рассасывание неосновных но-
сителей заряда из базы транзистора VT2 по цепи: обмотка III трансформатора 72,
коллекторный переход транзистора VT1> обмотка //трансформатора Т1, эмиттерный
переход транзистора V72, диод VD8. Через время tpac начинается резкое уменьше-
ние коллекторного тока транзистора VT2. При этом транзистор VT4 находится в ста-
дии открывания.
Напряжение на обмотках трансформатора 72 меняет свою полярность. Заряд,
накопленный конденсатором С9, поддерживает закрывающий ток базы транзис-
91
тора VT3 до его полного закрывания. С этого момента'обратное напряжение на эмит-
терном переходе VT2уменьшается до значения, не превышающего 1 В (графики иБЭ2
и ^бэ4— на рис. 4), что позитивно сказывается на надежности работы инвертора.
В качестве переключательных, кроме указанных на схеме, можно использовать
транзисторы КТ704Б, КТ704В, а также любые из серии КТ809; годятся и другие высо-
ковольтные низко- и среднечастотные транзисторы. Желательна их установка на
теплоотводы с эффективной площадью рассеяния около 50 см2. Транзисторы VT7,
VT3 — любые кремниевые с предельно допустимым импульсным током коллектора
не менее 500 мА и граничной частотой не менее 100 МГц.
Оксидные конденсаторы С1, СЗ, С4 — К50-12, К50-27; С11, С12— К50-29, К53-25,
К53-28; остальные — любые керамические, стеклянные или стеклокерамические.
Конденсатор С5 должен быть группы ТКЕ ПЗЗ, МЗЗ или М47. Резистор R1 — С5-16,
остальные — МЛТ. Трансформатор Т1 намотан на кольцевом магнитопроводе типо-
размера К10x6x4,5 из феррита 2000НМ. Обмотка / выполнена проводом ПЭВ-2 0,1 и
содержит 52 витка, обмотки II и III — по 8 витков такого же провода. Трансформа-
тор Т2 намотан также на кольцевом магнитопроводе типоразмера К20х12x6 из фер-
рита 2000НМ1-А. Обмотка / содержит 120 витков провода ПЭВ-2 0,25, обмотка II —
2x12 витков провода ПЭВ-2 0,8, обмотки III и IV — по 5 витков провода ПЭВ-2 0,25.
Дроссель L1 выполнен на броневом магнитопроводе Ш5Г5 из феррита 700НМ. Об-
мотка содержит 50 витков провода ПЭВ-2 0,8. Между половинами магнитопровода
дросселя необходимо вложить прокладку из плотной бумаги толщиной 0,3 мм.
Габаритная мощность трансформатора Т2 на частоте преобразования 68 кГц рав-
на 42 Вт, что позволяет увеличить выходную мощность источника питания до указан-
ного значения. Для этого его обмотки 1, III, IV необходимо намотать прово-
дом ПЭВ-2 0,41, обмотку II, а также обмотку дросселя L1 — проводом ПЭВ-21. Кроме
того, следует увеличить площадь теплоотводов транзисторов VT2, VT4 примерно
вдвое, пересчитать емкость конденсаторов С1, С11, С12 и индуктивность дроссе-
ля L1 в соответствии с рекомендациями, изложенными в [3]; сопротивление резис-
тора R7 надо уменьшить до 680Ом,/?7 — до 10 Ом.
При этом может возникнуть потребность в повышении мощности операционного
усилителя DA1, что достигается применением дополнительной транзисторной сту-
пени усиления тока, а также в увеличении емкости конденсаторов С2, С6.
Собранную конструкцию необходимо поместить в экранирующую коробку. Ав-
торский вариант конструкции блока имеет габариты 100x63x33 мм, что соответст-
вует удельной мощности около 105 Вт/дм3. При безошибочном монтаже и исправных
деталях источник налаживания не требует и начинает работать сразу.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бирюков С. Блок питания для «Радио-86РК». — Радио, 1990, № 7, с. 58.
2. Цветаев С. Мощный блок питания. — Радио, 1990, № 9, с. 59.
3. Эраносян С. А. Сетевые блоки питания с высокочастотными преобразователями. — Л.: Энер-
гоатомиздат, 1991.
Журнал «Радио», 1997, № 4, с. 52
А. САФРОНОВ
ДВУПОЛЯРНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ
Разработкой или совершенствованием двуполярных стабилизированных источ-
ников питания маломощной радиоаппаратуры измерительной техники занимаются
многие. Предлагаемое устройство вполне может заменить, например, источник пи-
тания цифрового мультиметра [1], иногда критичный к запуску.
92
Описываемый стабилизатор прост, содержит сравнительно небольшое число эле-
ментов и, как показали наблюдения за работой, обладает неплохими техническими
характеристиками. Он сохраняет работоспособность без ухудшения характеристик
при входном напряжении отЗ до 15 В, что позволяет применять его во многих других
устройствах, требующих стабилизированного двуполярного источника питания.
Технические характеристики источника
Выходное напряжение, В....................... .... ................ 2x5
Суммарная выходная мощность, Вт .............. ... ................ 0,25
Пределы изменения входного напряжения, В ......... 3...5
Коэффициент стабилизации . . ................................ 400
КПД, %..................................................................... 75
Мощность стабилизатора не позволяет питать от него светодиодные индикаторы
мультиметра. Для этой цели используется однополярный источник с выходным на-
пряжением 5 В.
Отличительная особенность стабилизатора (см. схему) — отсутствие в нем ге-
нератора линейно изменяющегося напряжения и компаратора, традиционно ис-
пользуемых в импульсных стабилизаторах напряжения.
R1
470к
DD1.1 DD1.2 DD1.3
VD1
К^\22А R2 240к
-----(ЖЭ-
DDU R5 ЗОк VU
К быб.1Ь 001^.___I 02
<—4 33"к*16В
К быб.7 DD1
п
R7 20к
R4- ЗМ
DD1 56МЕ5
R6 5,1 к
НН
С1 62
VD2
КД522А
L1 ЮОмкГн SB
С6 С8
= =f=C7
С5*
С-9
Общий
asm
120к
VT1 КТ3102Б
СА,С5 0.1 мк
С6-С9 150мк*6,ЗВ
VT2, VT3 КТ3102Б
а
ш
Задающий генератор стабилизатора выполнен с применением в нем времязада-
ющего конденсатора С1 и триггера Шмитта, выполненного на элементах микросхе-
мы 564ЛЕ5 (DD1). Когда на выходе элемента DD1.3 присутствует напряжение высо-
кого уровня, диод VD1 оказывается в закрытом состоянии, а конденсатор С1 заряжа-
ется от источника входного напряжения через резистор R1. Как только напряжение
на конденсаторе достигает порога срабатывания триггера, состояние триггера скач-
ком изменится на противоположное и на выходе элемента DD1.3 устанавливается
напряжение низкого уровня. Теперь диод VD1 открывается и конденсатор С1 разря-
жается через этот диод, резистор R2 и выход элемента DD1.3. Когда же напряжение
на конденсаторе уменьшится до порога выключения триггера, он переключится
в исходное состояние и процесс работы генератора повторится.
Выходное напряжение стабилизируется цепью VT1, R7, R8 следующим образом.
Пока на выходе «+5 В» напряжение мало, транзистор VT1 закрыт и не влияет на
работу генератора — на его выходе максимально возможная длительность импуль-
сов, а паузы между ними минимальны. При выходном напряжении указанного значе-
ния транзистор VT1 открывается, время зарядки конденсатора С1 увеличивается,
а время его разрядки, наоборот, уменьшается. Соответственно длительность им-
пульсов, открывающих составной транзистор VT2VT3, уменьшается, пауза между
ними увеличивается, в результате чего выходное напряжение стабилизируется.
93
В стабилизаторе можно использовать микросхемы серий 564, К561, КР1561, со-
держащие четыре инвертора.
Диоды — любые высокочастотные. Конденсаторы С2 и С6-С9—оксидные К52-1,
К50-6, К50-16, остальные — К10-17, КМ-5, КМ-6. Транзисторы КТ3102Б заменимы
транзисторной сборкой 1НТ251. Дроссели L1 и L2 — ДМ-0,1 индуктивностью
100 мкГн. Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе типоразмера К16x10x4,5
из феррита М2000НМ1. Каждая из обмоток трансформатора содержит 100 витков
провода ПЭЛШО 0,1, но первичную наматывают в два провода.
Налаживают устройство в таком порядке. К выходу обоих плеч стабилизатора
(между выводами +5 В и -5 В) включают нагрузочный резистор сопротивлением
500...600 Ом. Затем на вход устройства подают питающее напряжение 5 В и вольт-
метром измеряют выходное напряжение. Равенства входного и выходного напряже-
ний добиваются подбором резистора R8.
После этого входное напряжение уменьшают до 3 В и также контролируют на-
пряжение на выходе стабилизатора. В случае срыва генерации тактового генератора
подбирают резистор R2. На этом регулировку устройства можно считать закончен-
ной.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бирюков С. Портативный цифровой мультиметр: Сб.: «В помощь радиолюбителю», вып. 100. —
М.: ДОСААФ, 1988.
2. Поликарпов А. Г. Однотактные преобразователи напряжения в устройствах электропитания
РЭА. —- М.: Радио и связь, 1989.
От редакции. По мнению рецензентов журнала, транзистор VT3 и резистор R6 могут быть
исключены. В этом случае сопротивление резистора R5 следует уменьшить до 1 кОм, а ем-
кость конденсатора СЗ — до 0,01 мкФ.
Журнал «Радио», 1996, № 6, с. 51
О.ГОЛУБЕВ
ИСТОЧНИК БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ
В настоящее время в цифровых устройствах широко применяются микросхемы
с напряжением питания 5 В, которые сохраняют работоспособность в ограниченном
интервале питающих напряжений (4,5...5,3 В). При эксплуатации таких устройств
в стационарных условиях выбор блоков питания довольно широк. Когда же использу-
ются химические источники тока, то к их выбору нужно относиться с особым внима-
нием. Практика показала, что весьма привлекательным оказалось применение стан-
дартных аккумуляторных батарей на номинальное напряжение 6,75 В с различной
емкостью, но при этом возникает задача понижения напряжения до 5 В.
Применение гасящих резисторов или стабилизаторов непрерывного регу-
лирования приводит к тому, что в конце разрядки батареи напряжение на нагрузке
значительно уменьшается, а большая часть энергии превращается в тепло. Наибо-
лее перспективными в этом отношении могут стать импульсные стабилизато-
ры [1 - 4]. К сожалению, практически все перечисленные устройства для получения
выходного напряжения 5 В требуют не менее 8 В на входе. В рассматриваемом слу-
чае нужен стабилизатор, способный поддерживать выходное напряжение 5 В при
входном от 5,1 до 6,75 В.
Источник резервного питания, состоящий из импульсного стабилизатора на-
пряжения и зарядного устройства для автоматической подзарядки аккумуляторной
батареи (см. схему), может работать совместно с устройствами, требующими
напряжение питания 5 В и потребляющими ток до 300 мА. При использовании
94
S6
Блок питания
аккумуляторной батареи на номинальное напряжение 6,75 В емкостью 0,55 А • ч вре-
мя работы резервного источника — 1 ч (напряжение 5 В поддерживается 40 мин).
Амплитуда пульсации напряжения питания не превышает 18 мВ.
Стабилизатор напряжения выполнен на транзисторах VT3, VT5 и компараторе DA2.
Для предотвращения глубокой разрядки аккумуляторной батареи введены резисто-
ры R19, R20, стабилитрон VD3 и транзистор VT4.
Особенность представленного стабилизатора состоит в том, что узел сравнения
на компараторе DA2 и источник образцового напряжения R26VD4 подключены к его
выходу. Это позволяет обеспечить высокостабильное образцовое напряжение, от
которого во многом зависит стабильность выходного напряжения, не прибегая
к излишнему усложнению конструкции. Для улучшения формы импульсов и ограни-
чения рабочей частоты стабилизатора в компаратор DA2 введен небольшой гистере-
зис, величина которого определяется сопротивлением резистора R28. Конденса-
тор С5 устраняет возбуждение на высоких частотах.
Поскольку напряжение питания компаратора не превышает 5 В, то выходное на-
пряжение стабилизатора, имеющее такую же величину, не может быть подано на
инвертирующий вход компаратора непосредственно. Для его уменьшения и регули-
рования выходного напряжения стабилизатора служит делитель R21, R23-R25.
При включении основного блока питания в сеть конденсаторы С2 и СЗ заряжаются
до напряжения 5 В. Открывшийся стабилитрон VD3 открывает транзистор VT4. В связи
с тем, что напряжение на инвертирующем входе компаратора равно или несколько
больше, чем на образцовом источнике R26VD4, на прямом выходе компаратора бу-
дет напряжение низкого уровня, поэтому транзистор VT5 закрыт. Следовательно,
закрыт коммутирующий транзистор VT3. Стабилизатор начинает работать при усло-
вии, если напряжение на инвертирующем входе компаратора понизится на 0,01 В по
сравнению с образцовым. Такое может произойти, если отключится основной ис-
точник питания или его выходное напряжение станет меньше на 0,02 В. Таким обра-
зом, в устройстве реализован автоматический переход от основного источника пи-
тания на резервный.
В момент пропадания сетевого напряжения или значительного его уменьшения
напряжение на конденсаторах С2 и СЗ понизится, а на образцовом источнике оста-
нется прежним, поэтому на прямом выходе компаратора появится напряжение вы-
сокого уровня, которое откроет транзистор VT5, а он, в свою очередь, коммутирую-
щий транзистор VT3 стабилизатора. Аккумуляторная батарея заряжает конденсато-
ры С2 и СЗ. Когда напряжение на них превысит образцовое, компаратор закроет
транзисторы VT3, VT5, и зарядка конденсаторов прекратится. Через диод VD2 часть
энергии, накопленной в дросселе L1, возвращается в конденсатор С2. В дальнейшем
напряжение на конденсаторах С2 и СЗ снова уменьшается и весь цикл повторяется.
Когда напряжение на аккумуляторной батарее понизится до 5,1 ...5,2 В, коммути-
рующий транзистор VT3 полностью откроется, и дальнейшее снижение выходного
напряжения стабилизатора происходит линейно с входным. При напряжении
4,5...4,8 В срабатывает устройство защиты от глубокой разрядки, и стабилизатор
отключается от аккумуляторной батареи.
Зарядное устройство, изображенное в верхней части рисунка, отличается тем,
что при достижении напряжения 6,5 В на заряжаемой аккумуляторной батарее по-
стоянный зарядный ток становится импульсным с переменной скважностью, т. е.
уменьшается его среднее значение. По мере дальнейшего увеличения напряжения
частота следования импульсов становится все меньше, и при достижении номиналь-
ного значения 6,75 В частота становится такой, чтобы только компенсировать раз-
рядку батареи через делитель R10-R13.
Во время работы импульсного стабилизатора напряжение на коллекторе транзи-
стора VT2 больше, чем на его эмиттере; зарядный ток через него не идет (проходит
небольшой разрядный ток через коллекторный переход транзистора VT2 и резис-
96
тор R14). На эмиттере транзистора VT2, при появлении сетевого напряжения, уста-
навливается напряжение 10 В (при использовании блока питания Д2-34-2). Работой
транзистора VT2 управляет компаратор DA1. С целью улучшения формы зарядных
импульсов и ограничения частоты их следования в компаратор DA1 введен гистере-
зис, величину которого определяет резистор R2. Если аккумуляторная батарея в мо-
мент появления сетевого напряжения оказалась разряженной ниже 6,5 В, на прямом
выходе компаратора появляется напряжение высокого уровня, которое открывает
транзистор VT1, а он, в свою очередь, транзистор VT2. Зарядный ток устанавливают
переменным резистором R9. Для батареи из аккумуляторов Д-0,55 он должен быть
80... 100 мА. Резистор R15 — токоограничительный. Если перед зарядкой аккумуля-
торная батарея оказалась разряжена меньше и напряжение на ней больше 6,5 В, то
зарядка происходит импульсным током, как было описано выше. Номинальное на-
пряжение, до которого может зарядиться аккумуляторная батарея, устанавливают
переменным резистором R13 и для батареи из пяти аккумуляторов должно быть
равно 6,75 В.
Поскольку в предлагаемом устройстве не предусмотрен стабилизатор зарядного
тока, то при использовании блоков питания с выходным нестабилизированным на-
пряжением более 10 В (при включенной нагрузке) следует увеличить сопротивление
резистора R15 для получения зарядного тока 80... 100 мА при среднем положении
движка резистора R9. Если при этом резистор R15 будет перегреваться, его нужно
заменить другим, мощностью не менее 0,5 Вт. Необходимо помнить, что в предлага-
емом варианте зарядного устройства основной блок питания нельзя включать без
нагрузки или с нагрузкой, значительно отличающейся от той, при которой блок нала-
живают.
Перед налаживанием источник резервного питания подключают к основному бло-
ку питания, с которым и предполагается дальнейшая работа устройства. Нагрузка
блока питания должна соответствовать номинальной, при которой он будет эксплуа-
тироваться. Для измерения напряжений необходимо использовать цифровой вольт-
метр с высоким входным сопротивлением и точностью не менее 0,01 В.
Аккумуляторную батарею GB1 при налаживании лучше всего заменить временным
источником с допустимым током нагрузки около 1 А и возможностью плавной регу-
лировки стабилизированного выходного напряжения в пределах 4...8 В. Для этой
цели можно собрать стабилизатор на микросхеме КР142ЕН12 по типовой схеме вклю-
чения и подключить его к источнику постоянного напряжения 11 ...12 В. Далее необ-
ходимо отпаять верхний по схеме вывод резистора R8 и присоединить к нему катод
любого светодиода, анод которого соединить с плюсом основного источника пита-
ния.
Налаживание следует начать с измерения напряжения на базе транзистора VT1,
которое при напряжении временного источника питания 8 В должно быть близко
к нулю. Далее устанавливают движок переменного резистора R13 в среднее положе-
ние и, уменьшив напряжение временного источника до 6,72 В, добиваются включе-
ния светодиода, поворачивая движок переменного резистора R13 в сторону умень-
шения сопротивления. Когда светодиод включился, напряжение источника медлен-
но увеличивают. При напряжении 6,75 В светодиод должен погаснуть. Это означает,
что резисторы делителя R17, R12 подобраны верно. В противном случае их придется
подобрать, руководствуясь тем, что уменьшение сопротивления приводит к возра-
станию напряжения на заряжаемой аккумуляторной батарее и наоборот. Если все
эти операции провести тщательно, то можно добиться точности установки напряже-
ния заряжаемой аккумуляторной батареи не хуже 0,05 В.
Однако такую регулировку следует считать предварительной. Окончательный вы-
вод можно сделать после того, как будет подключена аккумуляторная батарея. Пока-
затель точности регулировки — отсутствие зарядки батареи при достижении напря-
жения в пределах 6,75...6,79 В. В противном случае движок резистора R13 нужно
97
повернуть в сторону увеличения сопротивления. До проведения этой операции не-
обходимо впаять резистор R8, отпаять светодиод и подключить аккумуляторную ба-
тарею, разряженную до напряжения не выше 6 В. В разрыв проводника, идущего от
любого полюса аккумуляторной батареи, подключают милиамперметр на
150...200 мА и переменным резистором R9 устанавливают зарядный ток, который
для этого варианта зарядного устройства должен быть не более 120 мА (напряжение
коллектор-эмиттер транзистора VT2 не должно превышать 3 В). Если будет установ-
лена батарея из аккумуляторов Д-0,55, ток следует установить в п редел ах 80... 100 мА.
Налаживание импульсного стабилизатора начинают с измерения напряжения на
базе транзистора VT5, которое должно быть близко к нулю (при включенном основ-
ном блоке питания и отключенной аккумуляторной батарее). Далее подключают вре-
менный источник, выходное напряжение которого устанавливают равным 6,5 В, и
отключают основной блок питания. Импульсный стабилизатор сразу заработает, и на
нагрузке основного блока питания должно появиться напряжение. Переменным рези-
стором R25 устанавливают выходное напряжение стабилизатора в пределах
4,7...5,2 В. Если этого сделать не удается, то следует, как и при налаживании за-
рядного устройства, подобрать резисторы R23, R24, руководствуясь теми же ре-
комендациями.
Когда выходное напряжение 4,7...5,2 В с возможностью регулировки будет полу-
чено, включают основной блок питания и измеряют его выходное напряжение. После
этого основной блок вновь выключают, а выходное напряжение импульсного стаби-
лизатора устанавливают на 0,03...0,05 В ниже выходного напряжения основного бло-
ка питания. Если этого не сделать, то при включении основного блока резервный не
полностью отключается и потребляет небольшой ток от аккумуляторной батареи.
Для налаживания узла, предохраняющего аккумуляторную батарею от разрядки,
напряжение временного источника уменьшают до 4,5...4,8 В. Если напряжение на
нагрузке пропадет, значит, резистор R19 подобран верно. В противном случае при-
дется подобрать резистор R19 с меньшим сопротивлением или стабилитрон VD3 с
большим напряжением стабилизации.
Далее проверяют падение напряжения коллектор-эмиттер транзистора VT3. На
временном источнике питания устанавливают напряжение 5,5 В и, подключив осцил-
лограф к коллектору транзистора VT3, уменьшают напряжение до такого уровня,
когда импульсы на экране исчезнут. После этого измеряют напряжение между кол-
лектором и эмиттером транзистора VT3, которое должно быть не более 0,25 В. Если
оно окажется больше, нужно подобрать транзистор с большим коэффициентом пе-
редачи тока или резистор R17c меньшим сопротивлением. Затем необходимо уточ-
нить напряжение, при котором включается устройство защиты от глубокой разрядки
аккумуляторной батареи.
Приступая к налаживанию импульсного стабилизатора, не забывайте о том, что
при отключении его источника питания новый запуск возможен только после включе-
ния и выключения основного блока питания.
Конструктивно источник резервного питания и батарея из пяти аккумулято-
ров Д-0,55 размещены в корпусе размером 70x70x45 мм. Он соединен с основным
блоком питания четырехпроводной линией с разъемом ОНЦ-ВГ-4-5/16-В (на схеме
не показан). Четвертый провод используют для отключения минусового вывода акку-
муляторной батареи от общего провода при отсоединении устройства от основного
блока питания, что предотвращает разрядку батареи через делитель R10-R13.
Время работы резервного источника может быть значительно увеличено при ис-
пользовании аккумуляторных батарей большей емкости. Например, с батареей ем-
костью 4 А* ч, которую применяют в фонаре автолюбителя SLF178B китайского про-
изводства, время непрерывной работы при выходном напряжении 5 В и потребляе-
мом токе 300 мА — 14 ч (общее время работы — 15 ч). Максимальный ток стабилиза-
тора в этом случае может достигать 800 мА. Поскольку аккумуляторные батареи
98
емкостью 4 А* ч после 15ч непрерывной разрядки заряжаются не менее 40 ч, для тех
случаев, когда предполагается меньшая продолжительность непрерывной работы,
необходимо выбирать аккумуляторные батареи емкостью не более 2 А*ч. Однако
учитывая, что устройства с потребляемым током больше 300 мА имеют более мощ-
ный блок питания, зарядку можно ускорить, увеличив зарядный ток до 200...300 мА.
В этом случае транзистор КТ502А (VT2) должен быть заменен на КТ814 с любым
буквенным индексом, но с возможно большим коэффициентом передачи тока. Мощ-
ность и сопротивление резистора R15 выбирают, исходя из параметров конкретного
блока питания.
В случае, когда резервный источник предполагается эксплуатировать с уст-
ройствами, для которых допустимы большие пульсации напряжения питания, дрос-
сель L2 и конденсатор СЗ можно исключить.
Устройство некритично к выбору деталей. Исключение, пожалуй, составляет тран-
зистор КТ816Г (VT3), который в целях улучшения КПД стабилизатора должен иметь
возможно больший коэффициент передачи тока, о чем судят по падению напряже-
ния между коллектором и эмиттером при указанном сопротивлении резистора R17.
Компаратор К554САЗ допустимо заменить другим, но обязательно с открытым кол-
лектором и эмиттером, что важно из-за способа введения гистерезиса по предлага-
емой схеме. Диоды КД522А заменимы на КД510А. Дроссели L1, L2 использованы
стандартные ДПЗ на ток 2...3 А.
ЛИТЕРАТУРА
1. МироновА. Простой ключевой стабилизатор напряжения. — Радио, 1985, № 8, с. 43.
2. Смирнов В. Импульсный стабилизатор напряжения. — Радио, 1986, № 11, с. 52.
3. Селезнев В. Стабилизатор напряжения на компараторе. — Радио, 1986, № 3, с. 46.
4. Медведев И. Импульсный стабилизатор. — Радио, 1989, № 3, с. 58.
Журнал «Радио», 1998, №8, с. 57
А. ПОГОРЕЛЬСКИЙ
СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Описываемый блок питания собран из доступных элементов. Он почти не требует
налаживания, работает в широком интервале подводимого переменного напряже-
ния, снабжен защитой от перегрузки по току.
Предлагаемый блок питания позволяет получать выходное стабилизированное
напряжение от 1 В почти до значения выпрямленного напряжения с вторичной об-
мотки трансформатора (см. схему). На транзисторе VT1 собран узел сравнения:
с движка переменного резистора R3 на базу подается часть образцового напряже-
ния (задается источником образцового напряжения VD5VD6HL1R1), а на эмиттер —
выходное напряжение с делителя R14R15. Сигнал рассогласования поступает на
усилитель тока, выполненный на транзисторе VT2, который управляет регулирующим
транзистором VT4.
При замыкании на выходе блока питания или чрезмерном токе нагрузки увеличи-
вается падение напряжения на резисторе R8. Транзистор VT3 открывается и шунти-
рует базовую цепь транзистора VT2, ограничивая тем самым ток нагрузки. Светоди-
од HL2 сигнализирует о включении защиты от перегрузки по току. В случае замыка-
ния включение режима ограничения тока происходит не мгновенно. Дроссель L1
препятствует быстрому нарастанию тока через транзистор VT4, а диод VD7уменьша-
ет бросок напряжения при случайном отключении нагрузки от блока питания.
Для регулирования тока срабатывания защиты в разрыв цепи между резистора-
ми R7 и R9 необходимо включить переменный резистор сопротивлением 250 Ом,
99
а его движок подключить к базе транзистора VT3. Значение тока можно регулировать
в пределах от 400 мА до 1,9 А.
В источнике питания применим любой трансформатор с напряжением на вторич-
ной обмотке от 9 до 40 В. Однако при малом значении напряжения сопротивление
резисторов R1, R2, R9, R13- R15 следует уменьшить примерно в два раза и подо-
брать стабилитроны VD5, \ЛЭ6так, чтобы напряжение на резисторе R1 было пример-
но равно половине напряжения на конденсаторе С2
ЛОВ
Дроссель L1 содержит 120 витков провода ПЭЛ 0,6, намотанных на оправке диа-
метром 8 мм. Транзистор КТ209М (VT1) заменим на КТ502 с любым буквенным ин-
дексом, КТ208 (Ж - М), КТ209 (Ж-М), КТ3107 (А, Б). Вместо транзистора КТ815Г
(VT2) можно применить любой серии КТ817 или другой аналогичной структуры
с допустимым напряжением коллектор—-эмиттер не менее напряжения питания.
Транзистор VT4 — КТ803А, КТ808А, КТ809А, серий КТ812, КТ819, КТ828, КТ829 или
любой мощный с допустимым током коллектора не менее 5 А и допустимым напряже-
нием коллектор—эмиттер больше напряжения питания. Транзисторы VT2 и VT4 не-
обходимо разместить на теплоотводах. Диоды VD1 - VD4 — любые выпрямительные
с допустимым прямым током больше 5 А и обратным напряжением не менее напря-
жения на вторичной обмотке трансформатора. Светодиоды можно применить любо-
го типа.
От редакции. Узел ограничения тока лучше видоизменить. Для этого следует исключить
резистор R7, а резистор R8 поставить переменный. Его сопротивление выбирают таким, что-
бы при минимальном токе ограничения- падение напряжения на нем составляло около 0,6 В.
Рабочий ток резистора должен быть не менее максимального тока ограничения /тах, поэтому
его мощность Р следует определять по формуле:
P = /2maxH8.
Например, для интервала тока ограничения 0,2...2 А сопротивление переменного резистора
должно быть 3 Ом, мощность — 12 Вт.
Журнал «Радио», 1998, № 10, с. 71
100
Д.БЕЗИК
СЕТЕВОЙ ИМПУЛЬСНЫЙ
Основное предназначение описываемого здесь устройства — питание персо-
нального компьютера. Но не только. Оно пригодно для питания многих других радио-
любительских разработок повышенной мощности, например УМЗЧ.
Принцип действия предлагаемого блока питания (рис. 1) такой же, как и у блоков
питания цветных телевизоров третьего поколения. Он также работаете режиме, близ-
ком к режиму прерывистых токов [1] и, следовательно, является автоколебательным
устройством. Но есть и принципиальное отличие: в нем применена «эмиттерная ком-
мутация» мощного переключательного транзистора, что позволяет пользоваться им
в более широком частотном диапазоне и, кроме того, снижается вероятность выхода
из строя высоковольтного транзистора [1,2]. Проведенные эксперименты подтвер-
дили, что транзистор КТ839А с переключательным транзистором КТ972А в его эмит-
терной цепи хорошо работает даже на частоте 120 кГц. Другое достоинство блока
питания — возможность применения его в широком диапазоне выходного тока.
Основные технические характеристики
Номинальная выходная мощность, Вт ... . 50
Максимальная выходная мощность, Вт......... ....... 95
Частота преобразования, кГц:
при номинальной выходной мощности ............................................ 30
на холостом ходу.............................................................. 70
Входное напряжение, В .................................................. 170...250
Выходное напряжение, В:
канала+12 В ............................................................ 11,8...12,2
канала-12 В ......................................................... -11,8...-12,2
канала+5 В. . ....... .............. . 4,8...6,0
Выходной ток, А:
канала+12 В 0...2
канала-12 В ........................................................... 0...0.4
канала +5 В (без резистора R15) ............... ..................... 0,5...3,5
Выходное сопротивление, Ом, при /+б=3,5 А, /+12=2А, /,^=0 А:
канала+5 В . ......................................... 0,15
канала+12 В .............................................................. 0,02
Размах пульсации, мВ, при /+5=3,5 А, /+12=2А, /_12-0А:
канала+5 В на f=30 кГц и f=100 Гц .......................................... 30
канала +12 В на f=30 кГц и Т=100Гц соответственно ............... . 20и30
' лС^Вх^вых
по входному напряжению 70...250 В:
канала+12В 0,01
канала +5 В 0,05
Устройство представляет собой однотактный преобразователь напряжения с об-
ратным включением выпрямительного диода [2]. Выходное напряжение каналов бло-
ка стабилизируется изменением длительности открытого состояния транзисторов
электронного коммутатора.
Основные узлы блока источника питания: выпрямитель сетевого напряжения
с фильтром, однотактный преобразователь с выходными фильтрами, широтно-им-
пульсный регулятор, усилитель рассогласования и вспомогательный импульсный
стабилизатор.
101
Сетевое напряжение проходит через помехоподавляющий фильтр, образованный
дросселями L1, L2 и конденсаторами С1, С2, выпрямляется диодным мос-
том VD1-VD4 и через резистор R1 выпрямленное напряжение поступает на сглажи-
вающий конденсатор С7. Конденсаторы СЗ-С6 ослабляют проникновение в сеть
помех, а резистор R1 ограничивает бросок входного тока в момент включения блока
питания. Преобразователь запускается примерно спустя 0,1 с после подключения
блока к сети, что несколько облегчает работу выпрямителя.
01,02 0,068мкх400В 03-06 1000
200мкх
х^ООВ
08 ~
47мкх +
VD5
Д814Б
VD9
011 :
1000
VD10
VD8-VD11 КД509А
Рис. 1
Основные компоненты преобразователя — импульсный трансформатор Т1, мощ-
ный высоковольтный коммутатор на транзисторах KT839A(VT7) и КТ972А (VT2), вып-
рямители и выходные фильтры. Транзистор КТ839А (с большим максимально допус-
тимым напряжением коллектор—эмиттер) открывается и закрывается замыканием
и размыканием его эмиттерной цепи быстродействующим транзистором КТ972А,
что предотвращает возникновение вторичного пробоя и уменьшает длительность
переключения эмиттерного транзистора. Именно это и позволяет изменять выход-
ное напряжение в широком интервале без переделки импульсного трансформатора.
Резисторы R11 и R12, общее сопротивление которых 0,5 Ом, служат датчиком
тока преобразователя. Когда транзистор VT1 закрывается, ток его коллектора через
102
диод VD6, стабилитрон VD5 и конденсатор С8 замыкается на минусовый вывод вып-
рямительного моста VD1-VD4.
Диоды VD13-VD15 — выпрямители импульсного напряжения вторичных об-
моток///, IVи У трансформатора Т1. Пульсации выходных напряжений выпрямителей
сглаживают конденсаторы С13-С18 и LC-фильтры L5C21, L6C22.
Резистор R15, подключенный к выходу канала +5 В, предотвращает чрезмерное
повышение напряжения на нем при загрузке канала+12 В. Благодаря этому резисто-
VDU
КД2999В
Т1 VD13 КД2999В
ы-т-
DA1 KPU2EH5B
= 4= си
ИЗ
С17
17
2
8
С19
0,47мк
L4
L5
+ 12В
С21
2200мк*63В -L
L6
+5В
L3
бОмкГн
КД226А
P15Q
10 П
С22 =г=
2200мк*
*25В
05щ.
DA2 КР1162ЕН12Б
CU
&
ру напряжение на выходе канала +5 В без нагрузки не превышает 6 В, безопасного
для микросхем компьютера, при токе нагрузки канала +12 В до 2,5 А. Напряжение
канала -12В стабилизируется микросхемным стабилизатором DA2.
Усилитель рассогласования подключен к выходу канала +12 В. Источником об-
разцового напряжения служит выход стабилизатора DA2. Транзистор VT4 усиливает
сигнал ошибки. Нагрузкой транзистора служит сзетодиод оптрона U1, а диод VD17
защищает его эмиттерный переход. При напряжении на выходе канала +12 В более
12 В светодиод оптрона включается и тем самым увеличивает ток, текущий через
фототранзистор оптрона.
Открытое состояние транзистора VT1 коммутатора определяется продолжитель-
103
ностъю зарядки конденсатора С11 (примерно от • 4 до +1 В) током фототранзистрра
оптрона. Чем больше значение тока фототранзисгора опторона, тем быстрее заря-
жается конденсатор С11 и тем меньше времени транзистор VT1 находится в откры-
том состоянии.
После подключения блока питания к сети начинает заряжаться и конденсатор С8
(через резистор R2 и диод VD6). Когда напряжение на нем достигает 4,5 В, ток,
протекающий через резистор R6, стабилитрон VD12, эмиттерный переход транзис-
тора VT2, резисторы R11, R12, атакже через резисторы R6t R5, эмиттерный переход
транзистора VT7, транзистор VT2 и резисторы R11, RT2, переводит коммутирующие
транзисторы в активный режим работы. Сигнал положительной обратной связи меж-
ду обмотками / и II трансформатора Т1 через диод VD7, конденсатор С10 и рези-
сторы R5, R7 быстро открывает коммутирующие транзисторы. Начинается накопле-
ние энергии магнитного поля в магнитопроводе трансформатора Т1. Через некото-
рый промежуток времени транзистор VT3 открывается и закрывает транзистор VT2,
а следовательно, и транзистор VT1. При этом транзистор VT3 суммирует напряже-
ния, поступающие на его базу с датчика тока R11R12 и конденсатора С11. В момент
запуска или в случае перегрузки преобразователя, когда падение напряжения на
резисторах R11, R12 превышает 1 В, транзистор VT3 открывается током, проте-
кающим через резистор R10 и диод VD11, благодаря чему устройство выдерживает
кратковременные перегрузки. При замыкании любого из его каналов на общий про-
водник блок питания автоматически переходит в режим ограничения мощности, не
104
выходя из строя. В нормальном режиме функционирования преобразователя мо-
мент закрывания коммутирующих транзисторов определяется длительностью за-
рядки конденсатора С11.
После закрывания мощных транзисторов полярность напряжения на обмотках
импульсного, трансформатора сменяется на противоположную, и при этом дио-
ды VD13- VD15 оказываются включенными в прямом направлении и выпрямленным
током заряжают конденсаторы LC-фильтров. Когда значение этого тока окажется
близким к нулю, в колебательном контуре, образованном обмоткой / трансформато-
ра Т1, его паразитной емкостью и конденсатором С9, возникают электрические ко-
лебания. Первое же из них открывает мощные транзисторы коммутатора — и опи-
санный процесс повторяется.
Пока транзисторы VT1 и VT2 закрыты, напряжение на нижнем по схеме выводе
обмотки II трансформатора относительно минусового вывода конденсатора С7 от-
рицательно и через резистор R8 и диод VD8 надежно удерживает транзистор VT2
в закрытом состоянии. Минимальное напряжение на базе этого транзистора опре-
деляется напряжением стабилизации стабилитрона VD12 и напряжением на дио-
де VD10. Через цепь R8VD9 заряжается и конденсатор С11. А так как катоды дио-
дов VD8 и VD9 объединены, то и напряжение на конденсаторе С12 не может быть
меньше, чем на базе транзистора VT2 (т. е. около -4В).
Напряжение на выходе канала +12 В стабилизируется методом широтно-импуль-
сного регулирования. Это одновременно стабилизирует и напряжение канала +5 В.
105
Однако так как импульсный трансформатор, диоды и некоторые другие элементы
устройства отнюдь неидеальны, стабильность напряжения на выходе этого канала
невысока. Поэтому и применен вспомогательный импульсный стабилизатор, который
выполняет две функции: обеспечивает каналу +5 в часть тока нагрузки для повыше-
ния стабильности напряжения на нем и нагружает канал +12 В, если он не нагружен.
Так, при /+5=3 А, а /+12=0 А это вспомогательное устройство обеспечивает лишь 30%
от всего тока нагрузки канала +5 В, а при /+5=3 А и /+12=2 А он вообще не участвует
в работе блока питания.
В состав вспомогательного стабилизатора входят микросхемный стабили-
затор DA1, дроссели L3, L4, конденсатор С19, диод VD16, резистор R14. В нем мик-
росхема DA1 служит электронным переключателем, источником образцового напря-
жения и усилителем сигнала рассогласования. Дроссель L4 и диод VD16 — необхо-
димые атрибуты импульсного стабилизатора. Возбуждение микросхемы DA1 обес-
печивают дроссель L3 и конденсатор С19, а резистор R14, снижающий добротность
контура L3C19, предотвращает возникновение высокочастотных колебаний.
Все элементы блока питания смонтированы на печатной плате размерами
205x105 мм (рис. 2) из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщи-
ной 1 мм. Основные параметры резисторов и конденсаторов обозначены на принци-
пиальной схеме устройства. Транзистор КТ839А (VT1) можно заменить на КТ838А,
КТ872А, КТ846А, КТ8114В, а КТ972А— на КТ972Б. Вместо транзисторов КТ645Б (VT3)
и КТ342БМ (VT4) могут работать аналогичные им транзисторы с коэффициентом
передачи тока базы не менее 50. Оптрон АОТЮ1АС (U1) заменим на АОТЮ1БС,
АОТ127А илиАОТ128А.
Диоды КД212А (VD6, VD7) можно заменить на КД226 или КД411 с любым буквен-
ным индексом, а КД2999В (VD13, VD14) — на другие, с близкими характеристиками,
например, серий КД2995, КД2997, КД2999, КД213. Вместо диодов VD1-VD4 выпря-
мительного моста подойдут КД226Г или в крайнем случае — серии КД243 на обрат-
ное напряжение не менее 400 В.
Через стабилитрон Д814Б (VD5) течет значительный ток, что следует учитывать
при его замене — допустимый для него ток должен быть не менее 40 мА. Значитель-
ные токи текут и через конденсаторы С16-С18, поэтому желательно, чтобы они
были серий К50-29, К50-24. Номинальное напряжение конденсаторов С1-С6 (КД-2,
К78-2, К73-16 и т. д.) должно быть не менее 400 В, они должны допускать работу
с переменной составляющей не менее 350 В на частоте 50 Гц. Конденсатор С9 —
К78-2 на номинальное напряжение 1600 В. Остальные детали не критичны к замене.
Транзистор VT1 устанавливают на теплоотвод с площадью поверхности около
200 см2, диоды VD13 и VD14 — на теплоотводы площадью 45 и 35 см2 соответственно,
а стабилизатор DA2 — на теплоотвод площадью 70 см2 .
Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе Ш 12x15 из феррита 2000НМ,
с немагнитным зазором 0,5 мм. Обмотка / содержит 160 витков провода ПЭВ-2 0,47,
сложенного вдвое. Обмотка II — 4 витка такого же провода, но сложенного втрое. Для
улучшения магнитной связи обмотки III и IVвыполнены медной лентой толщиной 0,2,
шириной 27 мм и содержат по 3 витка. Медную ленту можно заменить прово-
дом ПЭВ-1 0,8, сложенным втрое. Обмотка У содержит 8 витков провода ПЭВ-1 0,4,
сложенного вчетверо.
Дроссели L1 и L2 намотаны на общем магнитопроводе типоразмера К20х10х5 из
феррита 2000НМ и содержат по 35 витков провода ПЭВ-1 0,4 каждый. Магнитопро-
водами дросселей L5 и L6 служат отрезки стержня из феррита М400НН диаметром 8
и длиной 20 мм; каждый из них содержит по 15 витков. Дроссель L4, выполненный
в броневом магнитопроводе БЗО из феррита 2000НМ (с немагнитным зазором
0,5 мм), содержит 35 витков провода ПЭВ-1 0,8.
Безошибочно смонтированный блок питания, как правило, начинает работать без
предварительного налаживания. Но, в порядке страховки, первое подключение к сети
106
желательно произвести через лампу накаливания мощностью 15...25 Вт, рассчитан-
ную на напряжение 220 В. Как только преобразователь запустится, переменным ре-
зистором R18 надо установить на выходе канала +12 В соответствующее ему напря-
жение.
Если требования к питающему напряжению канала +5 В более жесткие (или необ-
ходим больший выходной ток), усилитель рассогласования следует подключить
к выходу канала +5 В. Для этого верхние по схеме выводы резисторов R16 v\R17 надо
подключить к выходному проводнику канала +5 В, например, к плюсовому выводу
конденсатора С17, а также уменьшить сопротивление резистора R16 до 300 Ом,
а резистора R17 — до 1,5 кОм. Стабилизатор DA1, дроссели L3 и L4, резистор R14,
конденсатор С19 и диод VD16 при этом исключаются. Однако после такой переделки
напряжение на выходе канала +12 В с увеличением тока канала +5 В будет также
увеличиваться, поэтому напряжение этого канала придется дополнительно
стабилизировать (например, используя микросхему КР142ЕН8Б).
Нежелательное повышение напряжения на выходе канала +5 В можно предотвра-
тить, подключив параллельно конденсатору С17 второй светодиод оптрона U1 через
стабилитрон КС156А и резистор сопротивлением 180...200 Ом. При этом выво-
ды 6 и 7, а также выводы 5 и 8 оптрона должны быть объединены. Это не только
защитит блок питания от превышения выходного напряжения, но и повысит на-
дежность его работы, так как в этом случае цепь обратной связи окажется дублиро-
ванной.
VD14 КД2999В
U1
АОТ101АС
Рис. 3
Описанное устройство применимо для питания многих других радиолюбительских
конструкций, например, усилителей мощности 34. Надо лишь, учитывая особеннос-
ти конкретного радиотехнического устройства, перестроить вторичную часть блока
питания. А изменение в 1,5 раза выходного напряжения достигается регулировани-
ем уровня сигнала обратной связи обмотки //трансформатора Т1.
107
Конкретный пример. Для питания усилителя мощности на базе микросхе-
мы К174УН19 необходим источник двуполярного напряжения ±15 В. В таком случае
вторичную часть описанного блока пйтания можно собрать по схеме, приведенной
на рис. 3. Обмотки III и IV трансформатора Т1 содержат по 7 витков медной ленты
толщиной 0,1 и шириной 27 мм или провода ПЭВ-1 0,8, сложенного втрое. Намотку
обеих обмоток выполняют одновременно. Выводы 6 и 7, а также 5 и 8 оптрона U1
должны быть объединены.
ЛИТЕРАТУРА
1. Поликарпов А. Г., Сергиенко Е. Ф. Однотактные преобразователи напряжения в устройствах
электропитания РЭА. — М.: Радио и связь, 1989.
2. Сергеев Б. С. Схемотехника функциональных узлов источников вторичного электропита-
ния. — М.: Радио и связь, 1992.
Журнал «Радио», 1998, № 11, с. 49
РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ
ЛАБОРАТОРНЫЕ БЛОКИ ПИТАНИЯ
С.ПЕВНИЦКИЙ
БЛОК ПИТАНИЯ ИЗ МОДУЛЕЙ
В радиолюбительской практике при отработке или налаживании какого-либо уст-
ройства нередко требуется одновременно несколько источников тока на разное на-
пряжение. Так, например, конструкции, выполненные на операционных усилителях,
работающих совместно с цифровыми интегральными микросхемами, нуждаются в
двуполярном и однополярном источниках тока. Использовать в таких случаях дели-
тели напряжения неудобно, особенно в процессе разработки новых устройств, так
как приходится менять и число применяемых элементов, и их тип, что приводит к
изменению энергетических параметров устройства, а значит, и необходимости пе-
ределки делителя. Описываемый ниже лабораторный блок питания во многом уни-
версален и по основным эксплуатационным характеристикам отвечает требовани-
ям, предъявляемым к подобным устройствам.
Блок содержит пять самостоятельных стабилизаторов напряжения, коммутацией
которых можно получить различные комбинации источников тока. Каждый стабили-
затор имеет свой орган регулировки выходного напряжения и снабжен электронной
системой защиты при токовой перегрузке и коротком замыкании в нагрузке. Блок
питается от сети переменного тока напряжением 220 В. Потребляемая мощность не
превышает 150 Вт. Основные технические характеристики каждого стабилизатора
блока сведены в табл. 1.
Таблица 1
Параметр Стабилизатор
1 2 3 4 5
Пределы регулирования выходного напряжения, В 3...9 10...30 10...30 0...16 0...16
Полярность относительно общего привода + — + — +
Максимальный ток нагрузки, А 2 1,5 1,5 0,8 0,8
Коэффициент стабилизации 100 100 100 10 000 10 000
Ток срабатывания защиты, А 2,2 1.8 1,8 1 1
Структурно блок построен по функционально-модульному принципу. Каждый из
шести модулей представляет собой конструктивно законченное устройство, выпол-
няющее определенные функции. Схема соединения модулей показана на рис. 1.
В модуле М1 смонтированы три сдельных мостовых выпрямителя, получающих
питание от понижающих обмоток 7-8, 9-10\л 11-13 сетевого трансформатора Т1.
Еще один выпрямительный мост, подключенный к обмотке 5-6 трансформатора,
109
смонтирован в модуле М3. Выпрямленные напряжения со всех диодных мостов по-
ступают на модуль фильтров М2 и далее к модулям МЗ-М5, в которых собраны
стабилизаторы напряжения. Уровень выходного напряжения стабилизаторов регу-
лируют переменными резисторами R1~R5.
Общ. 4* — Общ. + — Общ. 4-
1.9 В 0...16В 10. ..30 В
Рис. 1
Выходные напряжения стабилизаторов поступают на гнездаХ2-Х4 и на узел кон-
троля, состоящий из модуля Мб, переключателей S2-S4 и вольтметров PU1 и PU2. В
модуле Мб установлены подстроечные резисторы для калибровки вольтметров.
Переключателями S2-S4 выбирают источник, выходное напряжение которого
необходимо проконтролировать. Переключателем S2 подключают к узлу контроля
модуль М3, переключателями S3 и S4 — модули М4 и М5 соответственно. Для того
чтобы исключить попадание на вольтметры одновременно напряжения от несколь-
ких источников, переключатели S2-S4 выбраны кнопочными, с зависимой фиксаци-
ей кнопок.
Шкалы вольтметров подсвечены лампами Н1 и Н2, которые служат одновременно
индикаторами включения блока.
Схемы модулей М1, М2 и Мб показаны на рис. 2-4 соответственно и никаких
пояснений не требуют.
На рис. 5 представлена схема модуля М3. Он представляет собой ком-
пенсационный стабилизатор напряжения 3...9 В на микросхеме А1 серии К142, снаб-
женный усилителем тока на транзисторах V1, V2. Устройство электронной защиты
стабилизатора состоит из резистора R4 — датчика тока, делителя напряжения на
110
резисторах R2 и R3 и транзисто-
ра защиты, входящего в состав
микросхемы А1. При токе на-
грузки, не превышающем 2 А, на-
пряжение на эмиттерном пере-
ходе транзистора защиты (выво-
ды 10 и 11 микросхемы) близко к
нулю, транзистор закрыт и не
влияет на работу стабилизатора.
Как только ток, протекающий
по резистору R4, превысит до-
пустимое значение, напряжение Рис 2
на эмиттерном переходе транзи-
стора защиты станет достаточным для открывания транзистора (у микросхе-
мы К142ЕН1Г оно примерно равно 0,7 В), и он открывается, уменьшая выходное
напряжение стабилизатора А1. Это приводит к тому, что выходное напряжение моду-
ля скачком уменьшается почти до нуля. Ток через транзистор V2 в режиме короткого
замыкания в нагрузке не превышает 100 мА. После устранения причины перегрузки
или короткого замыкания стабилизатор автоматически возвращается в режим ста-
билизации.
С1
ЬОООмкх
х25В
С2
ЬОООмкх
х25В <
+ СЗ
2000мкх
х16В
а
2000мкх
хБОВ
СБ
2000мкх
*50В
Принципиальная схема моду-
ля М4 показана на рис. 6. Он
представляет собой двуполяр-
ный стабилизатор напряжения,
собранный на шести транзис-
торах и двух микросхемах. Его
особенностью является то, что
он позволяет получать выходное
напряжение, меньшее образцо-
вого. Выходное напряжение под-
держивается на таком уровне,
при котором напряжение на не-
5
3
7
инвертирующем входе операци-
Рис*3 онного усилителя А 7, снимаемое
с делителя, составленного из резистора R9 и регулировочного переменного резис-
тора, находящегося вне модуля (R3 на схеме рис. 1), равно напряжению на его
инвертирующем входе, то есть на нулевом уровне. В таком режиме ОУ А1 и А2 обес-
печивают ток управления регулирующим элементом, достаточный для поддержания
заданного выходного напряжения.
Работают стабилизаторы следующим образом. Допустим, напряжение на неин-
вертирующем входе ОУ А1 уменьшилось вследствие уменьшения напряжения на
выходе стабилизатора. Это приведет
к уменьшению напряжения на вы-
ходе ОУ и увеличению сопротивления
транзистора V4. Поэтому транзис-
тор V5 еще более откроется и выход-
ное напряжение увеличится. Процесс
будет происходить до тех пор, пока
разность напряжений на входах опе-
рационного усилителя не уменьшит-
ся до нуля.
Устройство защиты регулирую-
щих транзисторов выполнено на
/
Мб
2 4 6 8 10
Рис. 4
111
Рис. 5
транзисторах V6 и V12. Датчиками
тока срабатывания устройства слу-
жат резисторы R8 и R19. При увели-
чении тока нагрузки сверх предель-
ного падение напряжения на рези-
сторе R8 увеличивается до уровня
открывания транзистора V6. Тран-
зистор открывается и шунтирует
регулятор выходного напряжения
(резистор R3 на схеме рис. 1).
Вследствие этого изменяется от-
ношение значений сопротивления
резисторов делителя напряжения и
уменьшается напряжение на выхо-
де стабилизатора. Приуменьшении
тока нагрузки транзистор V6 закро-
ется, и стабилизатор вернется в ис-
ходный режим.
В модуле М5 (рис. 7) смонтиро-
ван двуполярный стабилизатор. По
схеме каждое из его плеч аналогич-
но стабилизатору модуля М3, отли-
чие лишь в типе и номиналах неко-
торых элементов.
1
М4-
V1- V3, V7- V9 Д814Г
А1, А 2 К140УД1Б
R1 150
С1 100мкх35В
R2 150
R3 330
23 и;
12
А1
R6 1к
/?4 Ю
5.1 к
R7 5,1 к
R13 330
R11 150
23 V7
V9
R1A
5,1 к
R16 1к
А2
С5 100мкх35В
R12 150
R15 5,1 к
Рис. 6
V5 КТ817А
/4 КТ608А
R5 1к
С2 0,1мк
R8* 0,51
СЗ 0,01 мк
V6
КТ361А
R10 3,3к
С4“
50мкх25В
R9* 5,1к
V11 КТ 816 А
V10
КТ203А
С6 0,1 мк
R17 1к
С7 0,01мк
R19* 0,51
R18'
С8 50мкх25В
R20 3,3к
V12
КТ316А
7
5
6
2
3
112
Все модули блока питания выполнены на печатных платах размерами 90x85 мм из
одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Чертежи печат-
ных плат модулей М1, М2 и Мб очень просты, поэтому в описании опущены. Заме-
тим, что во многих случаях может оказаться более удобным не печатный, а навесной
монтаж этих модулей.
Чертежи печатных плат модулей М3,
М4, М5 показаны на рис. 8, 9,10. Транзи-
стор V2 модуля М3 привинчен к штырево-
му радиатору с площадью рабочей повер-
хности 300 см2, а сам радиатор — к плате
двумя винтами М2,5. Для удобства нала-
живания модуля подстроечный резис-
тор R2 установлен так, чтобы был обес-
печен свободный доступ к нему после
установки модуля в каркас блока.
Транзисторы V5 и V11 модуля М4 ус-
тановлены на ребристых радиаторах пло-
щадью 100 см2 каждый. Радиаторы вин-
тами М2,5 прикреплены к плате через
изоляционные втулки.
Радиаторы для транзисторов V2 и V4
модуля М5 имеют площадь 70 см2 каждый
и представляют собой дюралюминиевые
пластины толщиной 5 мм. Радиаторы рас-
положены с обеих сторон платы и стяну-
ты между собой четырьмя винтами М3 че-
рез втулки. Для исключения электричес-
кого контакта между радиаторами на од-
ном из них под винтами предусмотрены
изоляционные прокладки.
Для улучшения теплового контакта
с радиаторами все транзисторы уста-
новлены без прокладок. Межмодульный
монтаж блока выполнен проводом МГТФ.
Каркас блока собран из дюралюми-
Рис. 7
ниевых деталей. Лицевая и задняя панели изготовлены из листа толщиной 4 мм.
Размеры лицевой панели 210x97, а задней 205x92 мм. Кроме крепежных, в задней
панели просверлены отверстия для сетевого шнура и держатели предохранителя.
Лицевая и задняя панели скреплены между собой сверху и снизу двумя пластинами
размерами 235x92x3 мм, а посредине — двумя стержнями сечением 5x5 мм. К этим
пластинам и стержням привинчены направляющие П-образного сечения, изго-
товленные из пластмассы или согнутые из мягкого листового дюралюминия, в кото-
рые устанавливают платы-модули блока.
Резисторы R1-R5 (рис. 1) и переключатели S1-S4 укреплены на дюралюминие-
вой пластине размерами 155x92x3 мм, которая на уголках привинчена к нижней
пластине и боковым стержням. Снаружи блок питания закрыт кожухом, изготовлен-
ным из дюралюминия толщиной 1 мм. В кожухе с боков и сверху прорезаны вен-
тиляционные отверстия (в верхней пластине каркаса также следует прорезать от-
верстия напротив радиаторов модулей). Лицевую панель и кожух после окончатель-
ной обработки следует анодировать в черный цвет. Декоративная рамка лицевой
панели изготовлена из дюралюминиевого уголка и полирована.
Вольтметры блока переделаны из двух микроамперметров М364. Механизмы ин-
дикаторов изъяты из корпусов и установлены в самодельную коробку, склеенную из
5-1150
113
органического стекла. Шкалы вольтметров изготовлены фотоспособом. Кроме воль-
тметров, в коробке смонтированы лампы подсветки.
Сетевой трансформатор блока намотан на магнитопроводе Ш20х64 с площадью
окна 20x50 мм. Намоточные характеристики обмоток сведены в табл. 2. Все обмотки
сделаны проводом ПЭВ-1.
Таблица 2
Обмотка (выводы) Диаметр провода, мм Число витков Напряжение холостого тока, В
1-2 0,49 830
3-4 0,41 40 11
5-6 1,25 44 12
7-8 1 100 27
9-10 1 100 27
11-13 0,62 2x75 2x20
Резисторы R1 -R5t устанавливаемые на лицевой панели, — проволочные, ПП-3,
но можно применить и другие, например, СП-1. Подстроечные резисторы в моду-
ле Мб — СПЗ-36, однако подойдут любые многооборотные, например, СП5-2. В мо-
дулях М3 и М5 установлены подстроечные резисторы СП5-1. Резисторы R4 в моду-
114
ле М3 и R4, R9 в М5 — С5-16МВ или проволочные самодельные. Резисторы R8 и R19
в модуле М4 — МОН.
Для вольтметров можно использовать любые подходящие микроамперметры
с током полного отклонения стрелки от 100 мкА до 1 мА. Диоды КД202В могут быть
заменены на любые из серий, например, КД213, Д215, Д231 и т. п., но их применение
повлечет за собой увеличение габаритов блока. Следует помнить, что допустимое
обратное напряжение этих диодов должно быть более 50 В.
Конденсаторы в модулях М2 и М4 (С4, С8) — К50-6, К50-16. Конденсаторы С2
в модуле М3, С2иС4в М5, а также С1 \лС5вМ4 — К52-1. Остальные конденсаторы —
КМ, КЛС.
Рис. 9
Вместо К142ЕН1Г и К142ЕН2А можно использовать другие этой же серии с лю-
бым буквенным индексом. Если необходимо получить от блока наиболее высокие
показатели стабилизации, нужно использовать микросхемы с индексом Б. Микро-
схемы К140УД1Б можно заменить на К153УД1, потребуется лишь внести соответ-
ствующие изменения в печатный монтаж модуля М4.
Транзистор V2 в модуле М3 можно заменить любым из серий КТ926, КТ803, КТ808.
Очень хорошие результаты дает использование транзисторов серий КТ827, КТ829.
Транзисторы V5 и V11 модуля М4 — любые из серий КТ816-КТ817 и КТ818-КТ819
соответственно. Транзисторы V4 и V10 в модуле М4 желательно установить кремни-
евые, так как германиевые из-за значительного обратного тока коллектора не позво-
ляют получить малые выходные напряжения. Это особенно заметно при небольшом
5
115
токе нагрузки. Транзисторы V2 и V4 в модуле М5 могут быть любыми из серии КТ805,
КТ819.
Все переключатели — П2К, причем S2-S4 должны быть с зависимой фиксацией.
Налаживание универсального блока питания начинают с проверки напряжения
холостого хода обмоток трансформатора Т1. Они не должны отличаться от указан-
ных в табл. 2 значений более чем на 10%. После этого подключают модули М1, М2 и М3
и измеряют напряжение на гнездах Х2 образцовым вольтметром в крайних поло-
жениях резистора R1 (рис. 1). Если пределы регулировки не совпадают с указанны-
ми в табл. 1, следует подобрать резистор R5 в модуле М3.
Рис. 10
Порог срабатывания устройства защиты модуля М3 устанавливают следующим
образом. Подключив к выводам 10 и 11 микросхемы А1 вольтметр со шкалой на 5 В,
вращают ось подстроечного резистора R2 в сторону уменьшения показаний вольт-
метра. Переключая пределы вольтметра на меньшие значения, доводят напряжение
до 0...0,3 В. После этого подключают к гнездам Х2 последовательно амперметр на
3 А и тридцатиомный трехамперный реостат, установленный на максимум сопротив-
ления, и начинают увеличивать ток нагрузки. Если все детали исправны, то устрой-
ство зашиты должно сработать (напряжение на выходе резко уменьшится) при токе
нагрузки около 2,2 А.
Аналогичным образом настраивают модуль М5. В этом случае реостат должен
иметь сопротивление около 100 Ом.
116
Затем подключают модуль М4 и проверяют пределы изменения выходного на-
пряжения. Если необходимо, подбирают резисторы R9wR18 (уменьшение их номи-
налов приводит к расширению пределов). Затем подбирают резисторы R8 и /?79так,
чтобы устройство защиты срабатывало при токе нагрузки, указанном в табл. 1.
Налаживание завершают калибровкой вольтметров. Для этого к соответствующим
выходным гнездам подключают образцовый вольтметр и резисторами модуля Мб
калибруют вольтметры на всех поддиапазонах.
Журнал «Радио», 1983, № 12, с. 38
К. КАРАПЕТЬЯНЦ
ИНДИКАТОР ПЕРЕГРУЗКИ СТАБИЛИЗАТОРА
Некоторые лабораторные стабилизированные блоки питания не содержат инди-
катора перегрузки. Попытки ввести такой индикатор в готовый блок иногда приводят
к изменению режима работы стабилизатора.
Индикатор, представленный на нижепреведенной электрической схеме, может
работать практически с любым стабилизатором и никак не влияет на его работу.
В нормальном режиме работы стабилизатора стабилитрон VD1 находится в режиме
стабилизации. Поэтому транзистор VT2 открыт, a VT1 закрыт и лампа HL1 выключена.
При перегрузке стабилизатора напряжение на его выходе уменьшается, стаби-
литрон VD1 закрывается, вслед за ним закрывается и транзистор VT2. Транзис-
тор VT1 открывается, включая лампу HL1. Как только причина, вызвавшая перегрузку
стабилизатора будет устранена, снова откроется стабилитрон VD1, и выключится
лампа HL1. При других значениях входного и выходного напряжения стабилизатора
номиналы резисторов R2-R4 индикатора остаются прежними, необходимо лишь
выбрать стабилитрон VD1 таким, чтобы его напряжение стабилизации было несколько
меньше выходного напряжения. Транзисторы могут быть любыми структуры р-п-р,
но желательно кремниевыми с допустимым напряжением коллекторного перехода
не менее входного напряжения L/BX стабилизатора. Максимальный ток коллектора
транзистора VT1 должен быть больше номинального тока лампы HL1.
Сопротивление резистора R1 можно ориентировочно подсчитать по формуле
где и /н,-номинальные напряжение и ток лампы. Лампа будет гореть и в том слу-
чае, если стабилизатор по какой-либо причине не вышел на режим стабилизации.
Журнал «Радио», 1983, № 2, с. 31
117
А. ГРИГОРЬЕВ
БЛОК ПИТАНИЯ 1...29 В
Во многих современных стабилизаторах для улучшения их качественных показа-
телей используют операционные усилители, обладающие большим коэффициен-
том усиления и стабильными характеристиками. Однако относительно простая мо-
дификация традиционного по схеме транзисторного стабилизатора позволяет за-
метно улучшить его технические характеристики и избежать некоторых трудностей,
возникающих при конструировании стабилизаторов с применением ОУ (особенно в
устройствах с регулированием выходного напряжения в широких пределах). Высо-
кий коэффициент стабилизации описываемого блока питания обусловлен усилите-
лем с динамической нагрузкой.
Источник образцового напряжения собран на полевом транзисторе, что дает воз-
можность снизить выходное сопротивление стабилизатора и получить глубокое ре-
гулирование выходного напряжения.
Основные технические характеристики
Напряжение на входе стабилизатора, В ........................................ 30
Пределы регулирования выходного напряжения, В ............................. 1 ...29
Максимальный ток нагрузки, А.................................................. 2
Коэффициент стабилизации напряжения, дБ ..................................... 60
Выходное сопротивление, мОм ..............................................0,5...10
Температурная нестабильность выходного напряжения
в интервале температуры 20...50 °C, не более, %.......................... 0,5
Нестабильность выходного напряжения стабилизатора обычно складывается из
нестабильности образцового напряжения и дрейфа ОУ. В описываемом стабилиза-
торе она определяется в основном только температурным дрейфом первого актив-
ного элемента.
Стабилизатор (см. схему) состоит из двух усилителей с динамической нагрузкой
с последовательным управлением. Первый собран на транзисторах V13, V12, где V13
включен по схеме с общим затвором, a V12 — с общим коллектором; второй — на
транзисторах V14, V15 (V14 — с общим эмиттером, a V15 — с общим коллектором).
Сигнал обратной связи с движка резистора R9, приложенный к истоку транзисто-
ра V13, усиливается без инвертирования фазы и поступает на базу транзистора V14.
Н1 МН26-0,12
V1-V4-
КД202В
V5-V8
КД105Б
V9
КТ801Б
С1.С2 20мкх50В
СВ, а 2000мкх50В
V10
КС527А
118
Транзистор V13 работает в режиме, близком к отсечке тока. Напряжение между ис-
током и затвором является в стабилизаторе образцовым. Цепь R2R3V11 служиттоль-
ко для температурной компенсации изменения тока стока транзистора V13 (без нее
при замкнутом на общий провод затворе этого транзистора выходное напряжение
стабилизатора изменяется на 3...5% в температурном интервале 20...50 °C).
С коллектора транзистора V14 проинвёртированный и усиленный сигнал переда-
ется на базу мощного регулирующего транзистора V15.
Управляющий элемент питается от параметрического стабилизатора на стаби-
литроне V10 и транзисторе V9. Для получения более высокого коэффициента ис-
пользования напряжений основного выпрямителя (см. предыдущую статью из раз-
дела 1 «Улучшение маломощных стабилизаторов напряжения») V1 - V4 стабилизатор
на транзисторе V9 питается от умножителя напряжения на диодах V5- V8 и конденса-
торах С1, С2. Умножитель подключен к обмотке II трансформатора Т1. Лампа Н1
служит для ограничения коллекторного тока через транзисторы V9, V14 и базового
тока транзистора V15 при коротком замыкании в цепи нагрузки, а также для индика-
ции перегрузки. В момент перегрузки вследствие возрастания базового тока тран-
зистора V15 происходит снижение напряжения на входе параметрического стабили-
затора до уровня 30 В, где это напряжение почти полностью падает на лампе Н1 за
вычетом падений напряжения на транзисторах V9, V14 и эмиттерном переходе тран-
зистора V15. Ток по этой цепи не превышает 120... 130 мА, что меньше предельно
допустимого для ее элементов.
В стабилизаторе использован проволочный переменный резистор с допустимой
мощностью рассеивания 3 Вт (ППБ-3, ППЗ-40). Транзистор V13 необходимо подо-
брать с малым значением начального тока стока — только тогда нижняя граница
выходного напряжения стабилизатора будет близка к 1 В. Ток стока этого транзисто-
ра при напряжении между стоком и истоком 10 В и затворе, замкнутом на исток,
должен быть в пределах 0,5...0,7 мА. При монтаже стабилизатора между диодом V11
и транзистором V13 необходимо обеспечить хороший тепловой контакт, для чего
достаточно склеить их корпусы. Транзистор VI5желательно выбрать с большим ста-
тическим коэффициентом передачи тока базы. Кроме указанных на схеме, можно
использовать кремниевые транзисторы серий КТ203, КТ208, КТ209, КТ501, КТ502,
КТ3107 (V12), КТ814, КТ816 (W4), транзисторы КТ815, КТ817 с любым буквенным
индексом, КТ807Б (V9), КТ803А, КТ808А, КТ819 с любым буквенным индексом (V15).
В стабилизаторе можно применить и германиевые транзисторы МП40А, а также
любые из серий МП20, МП21, МП25, МП26 (V12), ГТ402, ГТ403, П213 - П215 (V14).
Вместо КС527А можно применить стабилитроны Д813, Д814Д (по два последо-
вательно), Д810, Д814В (потри последовательно).Транзисторы V9и V14 желательно
установить на небольшие радиаторы (с полезной площадью 20...30 см2).
Для транзистора V15 необходим радиатор с полезной площадью более 1500 см2.
С целью облегчения теплового режима этого транзистора предусмотрено ступенча-
тое изменение напряжения на входе стабилизатора тумблером S1, рассчитанным на
ток 2 А. В положении 1 на вход стабилизатора подается 15 В, а в положении 2 — 30 В.
Когда тумблер находится в положении 2 и сопротивление нагрузки близко к миниму-
му, стабилизированное напряжение не следует устанавливать менее 15 В.
Сетевой трансформатор намотан на магнитопроводе трансформатора ТС-60.
Первичная обмотка оставлена без изменения, вторичная перемотана; она содержит
200 витков (по 100 витков на каждую катушку) провода ПЭВ-2 1,16.
Возникающую иногда в стабилизаторе высокочастотную генерацию можно по-
давить либо увеличением номинала конденсатора С6, либо включением в цепь базы
транзистора V15 резистора сопротивлением 5...10 Ом, мощностью 1 Вт. Для обеспе-
чения устойчивой работы стабилизатора его монтаж нужно выполнять проводника-
ми минимальной длины, имеющими большое сечение токопроводящей жилы.
Журнал «Радио», 1984, № 3, с. 36
119
И. НЕЧАЕВ
КОМБИНИРОВАННЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК
Каждому радиолюбителю хотелось бы иметь такой лабораторный блок питания,
который позволяет избежать неприятных последствий при включении только что из-
готовленного электронного устройства. Часто первое включение выявляет и неза-
меченную ранее ошибку в монтаже, и неверно выбранную радиодеталь...
Цена таких ошибок бывает немалой — или «сгорела» дефицитная микросхема,
например, в испытываемом усилителе мощности 34, или, того хуже, вышла из строя
нагрузка — динамическая головка. Подобные потери нередки также в процессе
налаживания электронных устройств и при их ремонте. Описываемый здесь блок
позволяет устанавливать в каждом конкретном случае то или иное значение тока
нагрузки — и оно не будет превышено даже при случайном замыкании выходных
зажимов. Блок очень удобен для зарядки аккумуляторных батарей, для проверки
работоспособности компонентов электронной аппаратуры. Он существенно расши-
ряет возможности лаборатории радиолюбителя.
Этот лабораторный блок питания способен обеспечить стабилизацию как тока,
так и напряжения. Основой его служит электронный стабилизатор — именно он оп-
ределяет все выходные параметры устройства. При сравнительной схемной просто-
те стабилизатор имеет хорошие параметры, прост в эксплуатации.
Схема блока показана на рис. 1. Уп-
рощения схемы и получения при этом
значительного выходного тока — до
1,5...2 А - удалось добиться исполь-
зованием в регулирующем элементе
блока мощного полевого транзисто-
ра VT4, имеющего большую крутизну
характеристики (100... 150 мА/B). Это
позволило получить довольно большой
коэффициент стабилизации напряже-
ния при использовании в управляющем
элементе только одного транзисто-
ра VT2.
Но для того, чтобы регулирующий по-
левой транзистор обеспечивал большой
выходной ток, необходимо подавать на
затвор открывающее напряжение
10...20 В. По этой причине в блоке пре-
дусмотрены два источника на напряже-
ние 20 В. Один из них — мощный на дио-
дах VD3, VD4 — служит источником на-
грузочного тока, а второй — маломощ-
ный на диодах VD1f VD2—питает управляющий элемент. Источники питаются каждый
от половины вторичной обмотки сетевого трансформатора Т1.
В стабилизатор напряжения входят, кроме регулирующего (VT4) и управляюще-
го (VT2) транзисторов, измерительный элемент на резисторах R9-R11 и конденса-
торе СЗ и источник образцового напряжения — параметрический стабилизатор на
транзисторе VT5 и стабилитроне VD8. Выходное напряжение регулируют перемен-
ным резистором R10.
Стабилизатор тока состоит из источника образцового напряжения (транзисто-
ра VT3 и стабилитрона VD7), датчика тока нагрузки (резистора R6), управляющего
элемента (ОУ DA1). Регулирующим элементом стабилизатора тока служит тот же
120
транзистор VT4. На транзисторе VT1, диодах VD5, VD6 и светодиоде HL1 собран узел
индикации блока. Стабилизируемый ток устанавливают переменным резистором R8.
В режиме стабилизации напряжения транзистор VT2 работает в линейном режи-
ме, а ОУ DA1 насыщен и в работе не участвует. В режиме стабилизации тока, наобо-
рот, ОУ работает в линейном режиме и управляет транзистором VT4, а транзис-
тор VT2 закрыт.
Переход из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока про-
исходит автоматически, при увеличении тока нагрузки до установленного значения.
Выходное напряжение при этом уменьшается. Если сопротивление нагрузки увели-
чивается, то увеличивается выходное напряжение до установленного значения, пос-
ле чего блок переходит снова в режим стабилизации напряжения.
Работает стабилизатор следующим образом. Предположим, что ток нагрузки
меньше установленного значения — блок находится в режиме стабилизации напря-
жения. На входы ОУ DA1 поступает напряжение, которое складывается из напряже-
ния на резисторе R6 и на нижней по схеме части резистора R8. При этом отно-
сительно инвертирующего входа ОУ напряжение на резисторе R6 отрицательное,
а на R8 — положительное.
Пока ток нагрузки меньше установленного, падение напряжения на резисторе R6
меньше (по модулю), чем на R8, поэтому из-за большого коэффициента усиления ОУ
на его выходе будет положительное напряжение, близкое к напряжению на плюсо-
вом выводе питания, т. е. примерно 40 В относительно минусового вывода блока.
d
b
+ АОВ
VT1
DA1
К1А0УД6
3_
2
VD5 КД105Б
VD6 \7 Wk
КД105Б
R1
1к
А Л307Б
RA Юк
'Стад. тока'
+20В
R5
510к
R10 'Выходное
напряжение
VT3
R7*
2S VD7 КС 133А
СА 10мк*16В
VT5 КП103Д
R6 1
R8
20к
VT2
КТ3102Е
R8
'Выходной
ток'
25 VD8 КС133А
3,9к
5мк*
*10В
R10
КП 901А
Регулирующим транзистором VT4 управляет транзистор VT2, поддерживая на задан-
ном уровне выходное напряжение. Напряжение на эмиттерном переходе транзисто-
ра VT1 будет недостаточным для его открывания, поэтому светодиод HL1 выключен.
При увеличении тока нагрузки суммарное напряжение на входах ОУ DA1 умень-
шается и, когда оно станет близким к нулю, ОУ выйдет изсостояния насыщения и при
дальнейшем уменьшении сопротивление нагруоки начнет управлять транзисто-
ром VT4, поддерживая постоянным установленное значение выходного тока. Выход-
ное напряжение при этом уменьшается, транзистор VT2закрывается. Транзистор VT1
открывается и включается светодиод, сигнализируя о переходе в режим стабилиза-
ции тока.
121
Основные технические характеристики
В режиме стабилизации напряжения
Выходное напряжение, В, при токе нагрузки 1,5 А........................ 4... 12
Коэффициент стабилизации............................................... 500... 1000
Напряжение пульсаций, мВ, при токе нагрузки 1,5 А, не более .................. 5
Выходное сопротивление, Ом ................................................ 0,05
В режиме стабилизации тока
Выходной ток, А........................................................ 0,05... 1,5
Выходное сопротивление, кОм, не менее ..........’............................. 1
Напряжение пульсаций, мВ, при нагрузке 5 Ом при трке 1,5 А, не более ......... 5
При замыкании выходной цепи устройство остается в режиме стабилизации
установленного тока, а выходное напряжение уменьшается до нуля. Поэтому пере-
грузка по току устройству не грозит. После устранения причины замыкания или умень-
шения тока нагрузки ниже установленного устройство автоматически переходит
в режим стабилизации напряжения, светодиод гаснет. Такое качество лабораторно-
го блока питания позволяет устанавливать для каждого конкретного случая свое зна-
чение максимально достижимого тока нагрузки и тем самым обеспечивать защиту от
перегрузки как испытуемого устройства, так и самого блока.
Блок позволяет получать и меньшее, чем 0,05 А, значение стабилизируемого тока,
но в этом случае необходимо обеспечить более плавное регулирование напряжения
на неинвертирующем входе ОУ DA1. Это можно, например, сделать включением
переменного резистора сопротивлением 470 Ом между нижним по схеме выводом
резистора R8 и точкой соединения резистора R6, стабилитрона VD7 и стока тран-
зистора VT4.
Почти все детали устройства размещают на печатной плате из фольгированного
стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы изображен на рис. 2. Транзис-
тор VT4 смонтирован вне платы на теплоотводе с эффективной площадью теплового
рассеяния 150...200 см2. Резисторы R8-R17, конденсатор С4 и светодиод HL1 раз-
мещены на внутренней стороне лицевой панели блока.
Кроме указанных на схеме, в блоке можно использовать транзисторы КТ361А,
КТ361В-КТ361Е, КТ208А-КТ208М, КТ209А-КТ209М (VT7); КТ3102Б (VT2); КП103Г
Рис. 2
122
(VT3, VT5). Транзистор VT4 при токе нагрузки до 1... 1,5 А можнр заменить на КП901 Б.
Если же необходимо увеличить ток нагрузки до 2...3 А, то надо или установить «в па-
раллель» два транзистора КП901А (КП901Б), или же применить один КП904А, при
этом никаких переделок в блоке не требуется. Но в последнем случае нижний предел
регулировки выходного напряжения поднимется до 5...6 В.
Блок можно упростить, заменив постоянными резисторами транзисторы источ-
ников образцового напряжения (вместо VT3—2,4 кОм, вместо VT5 — 680 Ом), но это,
конечно, несколько ухудшит стабилизирующие свойства блока.
Диоды VD1, VD2, VD5, VD6 могут быть любыми из серии КД105, а также из серий
КД521, КД522, Д220. Диоды VD3, VD4 — КД201А, КД201Б, КД202Б - КД202Р, Д214,
Д215, Д242, Д243. Конденсаторы С2 — К50-6, К50-24, С1, ОЗ, С4 — К50-20, К50-24,
К50-6. Светодиод может быть любым с рабочим током 5.. .20 мА.
В качестве сетевого можно использовать унифицированный трансформатор
ТПП266 или ТПП267, ТПП278. Годится и любой другой трансформатор с магнитопро-
водом сечением не менее 5 см2 и вторичной обмоткой, каждая половина которой
обеспечивает переменное напряжение 12,5... 14,5 В при токе нагрузки 2 А.
Обычно блок питания налаживания не требует. При правильном монтаже и ис-
правных деталях необходимо лишь при необходимости установить границы интер-
валов регулировки выходного напряжения подборкой резисторов (R9, R11)\aiqkb. (R7).
Журнал «Радио», 1991, № 6, с. 61
В. ЯНЦЕВ
КОМБИНИРОВАННЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Это устройство, рекомендуемое радиолюбителям среднего уровня подготовки,
представляет собой два независимых источника питания радиоаппаратуры: посто-
янного напряжения, регулируемого в пределах 0...12 В, и переменного, регулируе-
мого в пределах 0...215 В. Первый из них предназначен для питания приборов и
устройств на транзисторах и интегральных микросхемах, второй — для плавного
регулирования частоты вращения ротора сетевых электродвигателей, яркости све-
чения ламп накаливания, температуры жала электропаяльника или нагревательного
элемента, понижения сетевого напряжения 220 В до 127 В (вместо ЛАТРа) и других
подобных целей. Одновременно оба источника можно использовать для питания
измерительных приборов и устройств на цифровых микросхемах с высоковольтными
газоразрядными индикаторами.
Максимальный ток нагрузки каждого из источников — 0,5 А. Напряжение пере-
менной составляющей (пульсации) источника постоянного тока не более 0,2 В.
У каждого из них свой выключатель первичной цепи питания, защитный предо-
хранитель и вольтметр, показывающий выходное напряжение.
Принципиальная схема блока показана на рис. 1. В источнике переменного на-
пряжения в качестве регулирующего элемента применен мощный транзистор VT1,
выполняющий роль своеобразного полупроводникового переменного резистора,
включенного последовательно с нагрузкой. Такое техническое решение дает ряд
преимуществ по сравнению с тиристорным регулятором или ЛАТРом, например: не
создает помех, проникающих в электросеть, имеет небольшие габариты и массу.
Транзисторный регулятор позволяет управлять устройствами как с активной нагруз-
кой, так и с реактивной. Он к тому же относительно прост и не содержит дефицитных
деталей.
Из недостатков наиболее серьезен один — на регулирующем транзисторе выде-
ляется большое количество тепла, что создает трудности с его отведением.
123
. 'Вкл.
VD1-VD4- Д233
VD5, VD7 КЦМ5А
Х2
Т1
FU1 гп
а“[]
Х1
SA2 'Вкл. = '
VD8 Д81АД
FU2
0,25А
R3
150
ТгС1
200мкх
х16В
С2^
200мкх
х16В
КТ828Б
R1 680 Цр]226Б
VD6
R2 10 PU1
'Напряжение^'
КТ805БМ
С4
0,047мк
PU2
VD8
RA 1к
СЗ
200мкх
*16В
'Напряжение^'
ХЗ
оз
Рис. 1
Диодный мост VD1- VD4 обеспечивает прямой ток через транзистор VT1 при обо-
их полупериодах сетевого напряжения. Пониженное трансформатором Т1 до 6 В
сетевое напряжение снимается с его обмотки II. Выпрямляет его диодный блок VD5 и
сглаживает конденсатор С1. Переменным резистором R1 регулируют базовый ток
транзистора VT1. Резистор R2 — токоограничительный. Диод VD6 предотвращает
попадание на базу транзистора VT1 напряжения отрицательной полярности. Выход-
ное напряжение контролируют по вольтметру PU1.
Ток нагрузки, работающей с таким источником переменного напряжения, зависит
от значения управляющего напряжения на базе транзистора VT1. Изменяя это на-
пряжение резистором R1, можно управлять током коллектора транзистора, а следо-
вательно, и током через нагрузку. При крайнем нижнем по схеме положении движка
резистора R1 транзистор VT1 оказывается полностью открытым, и напряжение на
нагрузке будет максимальным. В крайнем же верхнем положении движка этого ре-
зистора транзистор будет в закрытом состоянии, и ток через нагрузку прекратится.
Трансформатор 72, питающий источник постоянного напряжения, понижает
переменное напряжение в сети до 12 В. Это напряжение выпрямляет диодный
блок VD7, а пульсации напряжения сглаживают конденсаторы С2, СЗ. Стабили-
трон X/D8 и резистор R3 образуют параметрический стабилизатор напряжения,
а транзистор VT2усиливает выходную мощность этого источника. Напряжение, сни-
маемое с его выхода, регулируют переменным резистором R4. Конденсатор С4 слу-
жит для фильтрации высокочастотных помех при питании от блока устройств на циф-
ровых микросхемах. Выходное напряжение контролируют по вольтметру PU2.
Большую часть деталей блока можно смонтировать на печатной плате из фольги-
рованного материала толщиной 1,5...2 мм (рис. 2). Мощные диоды VD1-VD4 уста-
навливают на плате без теплоотводов. Плату, сетевые трансформаторы Т1,Т2м тран-
зисторы VT1 и VT2 размещают в пластмассовой или металлической коробке подхо-
дящих размеров. Транзисторы устанавливают на теплоотводах с полезной площа-
дью рассеяния для транзистора VT1 — не менее 300 см2, а для VT2 — 30 см2. На
лицевой панели блока размещают все органы управления, вольтметры и разъемы,
а держатели предохранителя — на задней или одной из боковых стенок. Все
необходимые соединения выполняют отрезками тонкого монтажного провода в на-
дежной изоляции.
Кроме указанных на схеме, в блоке питания можно использовать транзисторы:
VT7 — КТ812А, КТ812Б, КТ824А, КТ824Б, КТ828А, КТ834А-КТ834В, КТ840А, КТ840Б,
КТ847А, КТ856А; VT2 — КТ805АМ, КТ807А, КТ807Б, КТ815А-КТ815Г, КТ817А-КТ817Г,
124
КТ819А-КТ819Г. Диоды VD1-VD4 должны быть рассчитаны на напряжение не ме-
нее 250 В и ток не менее 1 А ~ например, КД202Ж- КД202С или из серий Д245, Д246,
Д247, Д248 с любым буквенным индексом. Выпрямительные блоки VD5 и VD7 —
КЦ405, с любым буквенным индексом; диод VD6 —- Д237. Стабилитрон VD8 — Д811,
Д813,Д814Г.
К об-г^
мот-
К базе
VT1
ю
К кодек-
тору <~~
VT1
К обмот-
ке 1
Т1, к SA1
К PU1.
Х2 <-
К обмотке
> /7 Т 2
К коллектору
-> VT2
К R4,X3(-),
^PU2
—> К эмиттеру
VT2, к Х3(+),
PU2
К эмиттеру
VT1tK R1
А>4
50
Рис. 2
Оксидные конденсаторы С1-СЗ — К50-6, С4 —- малогабаритный керамичес-
кий КМ-5 или КМ-6. Постоянные резисторы R2, R3 — МЛТ, ОМЛТ, С2-23 или любые
другие. Переменный резистор R1 — проволочный на мощность рассеяния не менее
3 Вт, например, ППБЗ или ППБ15; R4 — СП, СПО мощностью не менее 0,5 Вт. Предох-
ранители FU1, FU2 — ВП1-1. Тумблеры SA1, SA2 — ТВ1-1, ТП1-2, МТ1, МТД1,
Т1 -ТЗ, ТЗ-С. Вольтметр PU1 -- Ц4203 или любой другой, рассчитанный на измере-
ние переменного напряжения 250...300 В, a PU2— М4231.40 или любой другой воль-
тметр постоянного тока на напряжение 12... 15 В Разъем X1 — стандартная сетевая
вилка, Х2 — сетевая розетка, ХЗ может быть любого типа.
Сетевые трансформаторы Т1, Т2, использованные для комбинированного блока
питания, — ТВЗ-1-6 от ламповых телеприемников устаревших моделей. Сетевое
напряжение подают на их выводы 1 и 3. В трансформаторе Т1 переменное напряже-
125
ние 6 В снимают с выводов 4 и 5. В трансформаторе 72 две включенные параллельно
вторичные обмотки (выводы 4 и 5) надо пересоединить последовательно и согласо-
ванно. Вообще же можно использовать и любые другие трансформаторы мощнос-
тью 6...10 Вт, понижающие напряжение сети до 6...10 В (77) и 12...15 В (72), напри-
мер, трансформаторы ТС-25 или ТС-27 от телевизоров «Юность».
Блок питания налаживания не требует. Если при монтаже не допущено ошибок
и применены исправные детали, он начинает работать сразу после подключения к сети.
В заключение несколько рекомендаций, касающихся увеличения выходной мощ-
ности источника переменного напряжения. Если его регулирующий транзистор (VT1)
выбрать из серии КТ856, то мощность, потребляемая нагрузкой от сети, может дос-
тигать 150 Вт, с транзистором из серии КТ834 — 200 Вт, а КТ847 — 250 Вт. При
необходимости еще больше увеличить выходную мощность источника, ре-
гулирующий элемент составляют из нескольких параллельно включенных транзисто-
ров, соединив их одноименные выводы. Эти транзисторы подбирают с возможно
близкими коэффициентами h2^ и, кроме того, в их базовые цепи включают индиви-
дуальные уравнивающие резисторы. Диоды VD1-VD4 придется заменить на более
мощные, рассчитанные на ток не менее потребляемого нагрузкой. Диод VD6 также
необходимо будет заменить на более мощный, способный пропускать ток до 1 А. На
больший ток должен быть рассчитан и предохранитель FU1. Но в этом случае, воз-
можно, придется установить небольшой вентилятор для интенсивного отведения
тепла от полупроводниковых приборов.
Работая с блоком питания, не забывайте о мерах безопасности. Помните, что
источник переменного тока гальванически связан с электросетью и находится под
высоким напряжением!
От редакци и. В описанном здесь комбинированном блоке питания в качестве сетевых автор
применил без переделки выходные трансформаторы канала звука (ТВЗ) ламповых телевизо-
ров. Пригодны также аналогичные выходные трансформаторы многих ламповых радиовеща-
тельных приемников 1-го и 2-го классов выпуска прошлых лет. Подойдут и выходные транс-
форматоры кадровой развертки телевизоров •—ТВК (ТВК-70Л2, ТВК-1 ЮЛМ, ТВК-1 ЮЛ и др.).
Чтобы проверить, можно ли имеющийся трансформатор использовать в качестве сетево-
го, его следует первичной обмоткой (намотана тонким проводом) подключить на 15... 20 мин
к электросети и измерить переменное напряжение, действующее при этом на его вторичной
обмотке. Если трансформатор не нагревается более чем до 30.. .35 °C, его можно использовать
как сетевой.
Переменное напряжение на обмотке II трансформатора Т1 блока питания может быть
в пределах 5... 10 В, а на обмотке //трансформатора 72 — 12...18 В при токе не менее 0,5 А.
Если напряжение вторичной обмотки окажется несколько больше требуемого, то можно
смотать часть ее витков, даже не разбирая магнитопровода трансформатора. Если оно будет
меньше необходимого, то магнитопровод придется разобрать и домотать вторичную обмотку
таким же проводом.
В случае разборки выходного трансформатора с целью использования в качестве сете-
вого, его магнитопровод следует собрать вперекрышку, удалив бумажную прокладку.
Журнал «Радио», 1991, №9, с. 32
И. НЕЧАЕВ
БЛОК ПИТАНИЯ НА ТВК-110ЛМ
Нет надобности доказывать, что двуполярный блок питания со стабилизируемым
и регулируемым выходным напряжением — один из первейших приборов радиолю-
бительской лаборатории. Именно такой блок разработан на базе двух готовых транс-
форматоров, которые используются в телевизорах в качестве унифицированных
выходных трансформаторов кадровой развертки.
126
Блок питания (рис. 1) обеспечивает двуполярное выходное напряжение, которое
можно изменять от 5 до 25 В. Максимальный ток нагрузки может достигать 1 А. При
превышении этого тока или коротком замыкании (КЗ) по выходу срабатывает уст-
ройство защиты, и выходное напряжение резко снижается одновременно по обоим
каналам.
9 OZZ^
VT2 КТ819БМ
R3 0,51
+иЬых.
R8
5,6 к
-ибых.
Рис. 1
Трансформаторы Т1 \лТ2 включены как понижающие, каждый из них «работает» на
оба канала. Выпрямители выполнены на диодах VD1-VD4, выпрямленное напряже-
ние сглаживается конденсаторами С1 и С2 сравнительно большой емкости.
На транзисторах ИГЛ VT2, VT10 собран по компенсационной схеме стабилизатор
напряжения канала положительной полярности, а на транзисторе VT9 и стабилитро-
не VD5 — источник образцовюго напряжения для этого стабилизатора. Выходное
напряжение стабилизатора регулируют переменным резистором R5. Транзистор VT7
и резистор R3 составляют узел токовой защиты. Когда ток нагрузки превышает за-
данное значение, транзистор открывается, и стабилизатор напряжения переходит в
режим стабилизации тока.
В канале отрицательной полярности стабилизатор напряжения собран на транзи-
сторах VT4-VT6, а узел токовой защиты — на транзисторе VT8 и резисторе R4.
Образцовым напряжением для этого стабилизатора служит выходное напряжение
стабилизатора канала положительной полярности, которое через резистор R7 по-
ступает на базу транзистора VT4. Поэтому при изменении переменным резисто-
ром R5 напряжения положительной полярности будет изменяться и выходное напря-
жение отрицательной полярности. Чтобы это изменение происходило синхронно, и
оба выходных напряжения были максимально равны, резисторы R7 и R8 подобраны
с одинаковыми сопротивлениями, а в цепь стабилитрона введены встречно-парал-
лельно включенные диоды VD6 и VD7. При нормально работающем блоке питания
напряжение, снимаемое с общей точки соединения резисторов относительно обще-
го провода, равно нулю, и транзистор VT3, на базу которого поступает это напряже-
ние, закрыт.
127
Что же произойдет при КЗ, скажем, на выходе канала положительной полярнос-
ти? Ток через резистор R3 возрастет, и, как только он достигнет значения 1,2 А,
транзистор VT7 откроется. Напряжение на базе транзистора VT1 уменьшается, вы-
ходное напряжение упадет, и транзистор VT10 закроется.
В этом случае на базу транзистора VT4 будет поступать напряжение отрицатель-
ной полярности, поэтому транзистор откроется. Сразу же уменьшится напряжение
на базе транзистора VT5, а значат, снизится и выходное напряжение канала отрица-
тельной полярности.
Если КЗ произойдет на выходе канала отрицательной полярности, откроется тран-
зистор VT8 и ограничит выходной ток. Одновременно на базе транзистора VT3 по-
явится напряжение положительной полярности. Транзистор откроется, и напряже-
ние на базе транзистора VT1 уменьшится. Соответственно упадет и выходное напря-
жение канала положительной полярности — в обоих случаях срабатывания защиты
оно не будет превышать 1 В.
Кроме указанных унифицированных трансформаторов, в блоке можно использо-
вать также готовые трансформаторы ТГС-31-1 либо один трансформатор мощнос-
тью не менее 60 Вт с двумя вторичными обмотками напряжением по 27...30 В при
токе нагрузки до 1 А.
Переменный резистор R5 может быть типов СП, СПО, резисторы R3wR4 — С5-16,
остальные резисторы — МЛТ соответствующей мощности. Оксидные конденсаторы
С1 и С2— К50-6, К50-24; СЗ - С5— К50-6, К50-12 или К50-3.
Транзистор VT1 может быть КТ815А - КТ815Г, КТ603А- КТ603Г, КТ608А, КТ608Б;
VT2— КТ819А, КТ819Г, КТ805А, КТ805Б, КТ808А; VT3, VT7, VT10 — КТ3102А-КТ3102В,
КТ312В, КТ315В-КТ315Е; VT4, VT8 — КТ3107А-КТ3107К, КТ361В-КТ361Е; VT5 -
КТ814А-КТ814Г, КТ816А-КТ816Г; VT6 — КТ818А-КТ818Г; VT9 — КПЗОЗД, КПЗОЗЕ,
КП302А, КП302Б, КП307А, КП307Б. Диоды VD1- VD4 - Д242, Д242Б, Д245, КД202А-
КД202К или аналогичные мощные; VD6, VD7 — КД105Б, КД105Г, КД ЮЗА, КД103Б,
а также другие кремниевые выпрямительные диоды. Стабилизатор VD5 — КС133А,
КС139А, КС147А.
Мощные диоды VD1- VD4 можно использовать без радиаторов, а вот транзисто-
ры VT2 и VT6 необходимо установить на радиаторы общей площадью поверхности
200 см2.
Большинство деталей расположено на печатной плате (рис. 2) из фольгирован-
ного стеклотекстолита. Диоды VD1- VD4, конденсаторы С1, С2 и транзисторы VT2.
128
VT6 устанавливают на плате из текстолита (рис. 3), к которой крепят печатную плату.
Остальные детали размещают на передней панели корпуса блока питания, а также
на дне корпуса (трансформаторы).
Рис. 3
При проверке работы блока в случае необходимости изменить диапазон регули-
ровки выходного напряжения следует подобрать резистор R6. Значение тока сраба-
тывания защиты можно установить подбором резисторов R3 и R4.
Возможно, вы пожелаете установить световую сигнализацию выходного напря-
жения каналов. Сделать это нетрудно подключением между выходным проводом
канала и общим проводом цепочки из последовательно соединенных светодио-
да АЛ307Б и резистора МЛТ-0,5 сопротивлением 1,5 кОм.
Журнал «Радио», 1991, № 12, с. 74
А. АНУФРИЕВ
СЕТЕВОЙ БЛОК ПИТАНИЯ
ДЛЯ ДОМАШНЕЙ ЛАБОРАТОРИИ
Собрать и наладить хороший лабораторный блок питания радиолюбителям, осо-
бенно начинающим, бывает довольно трудно. Объясняется это и недостаточным опы-
том, и отсутствием необходимых, нередко дефицитных деталей. Особенно часто
с такими осложнениями сталкиваются сельские радиолюбители.
Сетевой блок питания, схема которого приведена на рис. 1, может, полагаю, удов-
летворить интерес многих радиолюбителей, так как, во-первых, выполнен он на дос-
тупных деталях, и, во-вторых, его качественные показатели достаточно высоки.
Устройство обеспечивает стабилизированное выходное напряжение, регулируе-
мое от 4 до 22 В при токе нагрузки до 2 А. Амплитуда пульсации при максимальном
129
FU1
0.5А
5/4 7 Вкл.
VD1-VDA
КД202В
VT1.VT2.VTA
МП26Б;
VT5 KT8UB
VD5-VD7
Рис. 1
С1
2000мкх
х50В
b
токе нагрузки не превышает 4...6 мВ, коэффициент стабилизации — 40, выходное
сопротивление — около 0,5 Ом. Практически описываемый блок пригоден для пита-
ния многих приборов и устройств, собранных как на транзисторах, так и на мик-
росхемах. Предусмотрены индикация включения, перегрузки и узел защиты блока от
замыканий в цепях питания подключаемых к нему устройств.
Коротко о назначении деталей и работе
блока в целом. Переменное напряжение
электроосветительной сети, пониженное
трансформатором Т1 до 25...28 В, выпрям-
ляется диодами VD1-VD4, включенными по
схеме моста. Конденсатор С1 сглаживает
пульсации выпрямленного напряжения.
Действующее на нем постоянное напря-
жение подается на вход компенсационного
стабилизатора, образованного транзисто-
рами VT1-VT4. Транзисторы VT1-VT3 вы-
полняют функцию регулирующего элемен-
та стабилизатора напряжения.
Уровень напряжения на выходе блока ус-
танавливают переменным резистором R7,
размещенным, как и выходные гнезда, на
одной из стенок корпуса. Конденсатор СЗ
дополнительно сглаживает пульсации вып-
рямленного напряжения.
Резистор R1 и цепочка стабилитронов
стабилизатор напряжения, предназначенный для питания усилительной ступени на
транзисторе VT4. Нагрузкой транзистора служит резистор R2. Эта ступень управляет
работой регулирующего транзистора VT7-VT3 компенсационного стабилизатора
напряжения блока.
Изменения выходного напряжения, вызываемые, например, колебаниями тока
нагрузки или напряжения сети, через делитель R7R8 воздействуют на базу транзис-
тора и усиливаются им. А так как напряжение на эмиттере этого транзистора стаби-
лизировано стабилитроном VD8, уменьшение или увеличение напряжения на его
базе приводит к дополнительному открыванию или закрыванию регулирующего тран-
зистора и, следовательно, поддерживанию выходного напряжения, установленного
резистором R7.
Узел защиты блока от перегрузки выполнен на транзисторах VT5-VT7. При вклю-
чении блока (без нагрузки) начальный ток германиевого транзистора V77 через ре-
зистор R12 приоткрывает транзистор VT6. При этом и в базовой цепи транзистора V77
появляется приоткрывающий его ток. Процесс открывания транзисторов VT6 и VT7
лавинообразный, поэтому они почти сразу после подключения блока к сети входят в
насыщение, а на выходе блока появляется напряжение, питающее нагрузку.
Если при минимальном выходном напряжении ток нагрузки превышает 0,8... 1 А
или при максимальном — 2...2,2 А, то на транзисторе VT7 падает напряжение, равное
примерно 1,5 В, которое через резистор R11 открывает транзистор VT5, а он, в свою
очередь, включает индикатор HL2 «Перегрузка». Если в цепи питания нагрузки про-
исходит замыкание, транзисторы VT6 и V77 закрываются полностью, ток, текущий
через транзистор VT7, мгновенно уменьшается до 20 мА и, конечно, горит инди-
катор HL2. Для восстановления исходного состояния блока питания достаточно от-
ключить от него нагрузку.
Большая часть деталей блока смонтирована на печатной плате из фольгирован-
ного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (рис. 2). Резистор R10 составлен из четырех
резисторов МЛТ-2 сопротивлением по 120 Ом каждый, соединенных параллельно-
130
последовательно. Мощный транзистор VT3 регулирующего элемента стабилизато-
ра напряжения установлен на теплоотводе с площадью поверхности рассеяния око-
ло 600 см2, который изолирован от корпуса блока пластмассовыми втулками. Если
в процессе работы произойдет случайное замыкание теплоотвода на корпус, то сра-
ботает устройство защиты, и включится индикатор перегрузки.
Транзистор VT7 узла защиты крепят непосредственно на задней стенке корпуса
из листового дюралюминия толщиной 2 мм, которая служит его теплоотводом.
Сетевой трансформатор Т1 блока питания — унифицированный ТА163, четыре
вторичные обмотки которого соединены параллельно. Пригоден любой другой
трансформатор мощностью 70... 100 Вт, вторичная обмотка которого обеспечивает
переменное напряжение 25...28 В при токе нагрузки до 2 А. Для индикации включе-
ния (HL1) и перегрузки (HL2) блока использованы коммутаторные лампы КМ24-35.
Рис. 2
Транзисторы МП26Б можно заменить на любые из серий МП 16, МП25, МП42.
Вместо П214 можно использовать транзисторы серий П213-П217, а транзистор
КТ603Б заменим любым из серии КТ815. Цепочку стабилитронов Д818Д (VD5-VD7)
можно заменить тремя стабилитронами Д814Б, Д809 или двумя типов Д814Д, Д813,
КС213Б, но в этом случае температурный коэффициент Стабилизации блока не-
сколько ухудшится.
131
Налаживание блока питания сводится в основном к проверке напряжения на
конденсаторе С2 и подборке резисторов R8, R6. Напряжение на конденсаторе С2
должно быть в пределах 24...27 В, т. е. соответствовать суммарному напряжению
стабилизации цепочки подобранных стабилитронов VD5-VD7. Подборкой резисто-
ра R8 добиваются, чтобы при нижнем по схеме положении движка резистора R7
напряжение на выходе блока было 22 В. Резистор R6 подбирают при среднем поло-
жении движка резистора R7, стремясь установить на выходе блока напряжение, рав-
ное половине максимального.
Журнал «Радио», 1992, № 5, с. 39
А. АНУФРИЕВ
ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Блок обеспечивает двуполярное стабилизированное выходное напряжение. Он
состоит из двух одинаковых по схеме плеч, питаемых от общего многообмоточного
сетевого трансформатора. Общий для обоих плеч узел измерения указывает ток
нагрузки и выходное напряжение каждого плеча. Выходы плеч не связаны между
собой, что позволяет получить большую универсальность их коммутации.
Основные технические характеристики
Выходное постоянное стабилизированное напряжение, В....................... 3...30
Коэффициент стабилизации, В, при напряжении сети в пределах 200...240 В... 500
Максимальный ток нагрузки, А................................................... 3
Температурная нестабильность, мВ/°С .......................................... 10
Амплитуда пульсации, мВ, при максимальном токе нагрузки ....................... 3
Выходное сопротивление, Ом ................................................. 0,05
Выходное постоянное нестабилизированное напряжение, В
(изменяемое ступенчато через ЗВ) ......................................... 20...44
Выходное переменное напряжение, В (изменяемое ступенчато через ЗВ) ....... 15.. .33
Схема одного плеча блока и измерительного узла показана на рис. 1. Второе
плечо питается от обмоток IVи Vсетевого трансформатора Т1 (на схеме не показа-
ны). В состав плеча входит основной выпрямитель VD1-VD4 и последовательный
компенсационный стабилизатор с регулирующим элементом на транзисторах VT5,
VT6, электронным блоком Е1 и делителем напряжения R14-R23. Блок Е1 (рис. 2)
содержит источник образцового напряжения на стабилитроне VD10, питающийся от
вспомогательного выпрямителя на диодах VD6-VD9, усилитель сигнала обратной
связи на транзисторах VT2, VT3, устройство защиты стабилизатора от перегрузки на
транзисторе VT1, тринисторе VS1 и реле КГ, на транзисторе VT4 собран сравниваю-
щий элемент стабилизатора. Сигнализатором перегрузки служит лампа HL1 (рис. 1).
Для того чтобы при любом выходном напряжении мощность, выделяющаяся на
регулирующем элементе (рис. 1), не превышала допустимую, напряжение на основ-
ной выпрямитель поступает с секционированной обмотки III трансформатора Т1 че-
рез секцию SA1.1 переключателя. Вторая секция SA 1.2 этого переключателя комму-
тирует резисторы R15-R22 делителя напряжения измерительного элемента стаби-
лизатора, при этом выходное напряжение изменяется ступенями по 3 В. Резисто-
ром R14 это напряжение можно плавно изменять в пределах каждой ступени.
В результате при максимальном токе нагрузки на мощном транзисторе VT6 рассеи-
вается мощность не более 25...30 Вт при минимальном выходном напряжении и
15...20 Вт — при максимальном.
132
133
VT6 П210А,
VD1-VD4 КД201Г
Е1
[
i R3-R13, С2-С5,
VT1-VT4, VD5-VD17,
| VS1, К1
SA3.1
Л+ I Л AH- IA Al +Л
Выход 1 Выход 2 Нес та д.
К второму плечу
Рис. 1
Напряжение питания транзистора VT3 (рис. 2) равно сумме выходного напряжения
плеча и напряжения стабилизации стабилитрона VD10. Резистор R8 — нагрузка этого
транзистора. Конденсатор С4 устраняет самовозбуждение блока питания на высо-
кой частоте; конденсаторы С5 и С6 уменьшают уровень пульсации выходного напря-
жения. Диоды VD15, VD16 ускоряют разрядку конденсатора С6 и подключенной
к блоку емкостной нагрузки при установке меньшего уровня выходного напряжения.
Рис. 2
Как только падение напряжения на проволочном резисторе R3, пропорциональ-
ное току нагрузки, превысит напряжение на диоде VD5, откроется транзистор VT1
(контакты тумблера SA2 показаны на схеме в положении «Защита включена»). Вслед
за ним откроется тринистор VS1, шунтируя через диод VD14 базу транзистора VT2
(ток, протекающий через регулирующий элемент, будет ограничен), одновременно
сработает реле К7, соединив своими контактами К7.2базу транзистора VT2c общим
проводом. Теперь выходной ток стабилизатора не превысит нескольких десятков
миллиампер. Контактами К1.1 реле К1 включает лампу HL1 «Перегрузка» (рис. 1).
Для возврата в режим стабилизации блок питания нужно выключить на несколько
секунд и снова включить. При необходимости защиту можно отключить тумбле-
ром SA2.
Конденсатор С2, резистор R7 и диод VD13 (рис. 2) служат для устранения броска
выходного напряжения и предотвращения срабатывания узла защиты в момент вклю-
чения блока при большой емкостной нагрузке. При включении блока питания кон-
денсатор С2 заряжается по двум цепям: через резистор R7 и через резистор R8 и
диод VD13. При этом напряжение на базе регулирующего элемента, а значит, и вы-
ходное напряжение будут медленно повышаться до установленного уровня. Затем
диод VD13 закрывается, а конденсатор С2 продолжает заряжаться через резистор R7,
не оказывая влияния на дальнейшую работу стабилизатора. Диод VD11 ускоряет
разрядку конденсатора С2 при выключении блока питания.
Измерительный узел состоит из микроамперметра РА1 (рис. 1), переключа-
теля SA3 и набора шунтов и балластных резисторов (в показанном на схеме плече
шунт — R25, а балластный резистор — R24). Выход 1 и выход 2 включены параллель-
но, но при пользовании выходом 1 измерительный узел позволяет контролировать
нагрузочный ток.
134
Лампа индикатора включения блока (на схеме не показана) питается от обмотки V
трансформатора П. Ее включают между теми выводами обмотки, напряжение на
которых несколько меньше номинального напряжения лампы.
Рис. 3
Электронные блоки Е1 обоих плеч собраны на общей печатной плате (рис. 3). Ее
устанавливают в корпусе устройства на двадцатиконтактном разъеме (нумерация
контактов указана). Вывод 11 и соответствующий вывод второго блока соединяют с
общим проводом плеча гибкими проводниками.
Транзисторы регулирующего элемента обоих плеч установлены на двух теплоот-
водах, привинченных на изоляционных втулках к задней панели блока питания. Эф-
фективная площадь рассеяния каждого теплоотвода — около 600 см2. На задней
стенке расположены также тумблеры отключения устройства защиты.
Сетевой трансформатор Т1 (рис. 1) выполнен на тороидальном магнитопрово-
де ОЛ55-85/60. Обмотка / — 730 витков провода ПЭВ-2 0,64. Обмотки II и /^содержат
по 53 витка провода ПЭВ-2 0,2. Обмотки III и V намотаны проводом ПЭВ-2 1,4 и
содержат 9 секций: нижняя по схеме — 50, а остальные — по 7 витков. Трансформа-
тор блока можно выполнить и на базе сетевого трансформатора ТС-180 или ТС-200
от телевизоров УНТ 47/59 и других.
\35
Вместо транзисторов П210А подойдут транзисторы серий ГТ806, П217, П216, П4,
а вместо П214А — любые из серий П213-П217. Транзисторы МП26Б заменимы лю-
быми из серий МП25, МП26, а транзисторы П307В — любыми из серий П307 - П309,
КТ605. Диоды Д223А можно заменить на Д223Б, КД 10ЗА, КД 105, а КД201Г — любыми
мощными с допустимым выпрямленным током не менее 3 А. Вместо тринисто-
ра КУ101Б подойдет любой из серий КУ101, КУ102. Микроамперметр РА1 можно
взять любой с током полного отключения стрелки до 10ОО мкА. Лампа HL1 — КМ24-35.
Реле К1 — РЭС9, паспорт РС4.524.200 (РС4.524.201, РС4.524.209).
Налаживание блока питания заключается в проверке правильности монтажа, под-
борке резисторов R15-R23 делителя с целью получения требуемых ступеней выход-
ного напряжения, установке тока срабатывания устройства защйты и подборке ре-
зисторов R24 и R25узла измерения.
Перед началом налаживания вместо шунтов припаивают проволочные перемыч-
ки. Переключатель SA1 и движок резистора R14 устанавливают в положение, соот-
ветствующее минимальному выходному напряжению (нижнее по схеме положение
для переключателя и крайнее левое для резистора). Подбирая резистор R23, до-
биваются на выходе блока напряжения 2,7...3 В. Затем переводят движок резисто-
ра R14 в крайнее правое положение и подборкой резистора Я 72 устанавливают на-
пряжение на выходе блока 6...6,5 В. Потом переводят переключатель SA1 на одно
положение вверх по схеме и подбирают резистор R22 таким, чтобы выходное
напряжение увеличилось на 3 В. И так, каждый раз переводя переключатель SA1 на
одно положение вверх, подбирают остальные резисторы делителя до установления
на выходе блока напряжения 30 В.
Ток срабатывания устройства защиты устанавливают подборкой резистора R3.
Шунт R25 подбирают в положении «Ц» переключателя SA3. К выходу 1 подключа-
ют последовательную цепь, состоящую из образцового амперметра на 5 А и пере-
менного нагрузочного резистора мощностью около 50 Вт такого сопротивления, что-
бы ток в цепи был равен 3 А. Подбирая сопротивление шунта Я25, добиваются, чтобы
стрелка микроамперметра отклонилась до отметки «3 А» (вся шкала 3,5 А).
При подборке балластного резистора R24 переключатель SA3 переводят в поло-
жение «Ui» и к выходу 1 подключают образцовый вольтметр со шкалой на 30 В. Блок
устанавливают на максимальное выходное напряжение и подбирают резистор R24
таким, чтобы стрелка микроамперметра РА1 отклонилась до отметки «30 В». Те же
операции повторяют со вторым плечом, устанавливая переключатель SA3 соответ-
ственно в положения «12» и «и2». В качестве шунтов используют отрезки мангани-
новой или константановой проволоки диаметром 1 мм. Включать блок питания без
шунтов недопустимо, так как может выйти из строя микроамперметр. Перед каждой
операцией по изменению длины шунта нужно не забывать выключать блок питания.
Журнал «Радио», 1988, № 12, с. 40
И. НЕЧАЕВ
ПРОСТОЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ
При разработке и налаживании аналоговых устройств обычно необходим источ-
ник питания с выходным напряжением 8...25 В, током нагрузки 0,3...0,4 А и, кроме
того, обладающий малым уровнем пульсаций и защищенный от замыкания выход-
ной цепи.
Ниже описан блок питания, отвечающий этим требованиям. Его выходное
сопротивление — примерно 5 мОм, напряжение пульсации — не более 1...2 мВ.
Устройство (рис. 1) состоит из сетевого трансформатора 77 с мостовым выпрями-
136
Рис. 1
телем на диодах VD1- VD4 и компенсационного стабилизатора напряжения на тран-
зисторах VT1, VT2 и ОУ DA1. Выпрямитель вырабатывает два напряжения —16 и 32 В.
При выходном напряжении, не превышающем 12... 13 В (устанавливают пере-
менным резистором Я2), на регулирующем транзисторе VT2 падает 2.. .4 В. Для тран-
зистора VT1 это напряжение закрывающее, поэтому ток через него невелики основ-
ной ток нагрузки течет через диод VD5, т. е. стабилизатор питается напряжением 16 В.
Если же выходное напряжение увеличивать, падение напряжения на транзисто-
ре VT2 будет уменьшаться, что приведет к открыванию транзистора VT1. Теперь
в регулирующий элемент стабилизатора входят оба транзистора — VT1 и VT2. В этом
случае стабилизатор будет питаться напряжением 32 В через транзистор VT1,
диод VD5 будет закрыт. Иными словами, транзистор VT1 открывается или закры-
вается в зависимости от напряжения, устанавливаемого на выходе устройства.
Таким образом, входное напряжение стабилизатора автоматически изменяется
при изменении выходного напряжения. В результате уменьшается рассеиваемая
мощность на регулирующем элементе и повышается экономичность стабилизатора.
Кроме того, использование полевых транзисторов позволило просто решить задачу
защиты от аварийной перегрузки, так как выходной ток стабилизатора при замыка-
нии выходной цепи не может превысить начального тока стока транзистора VT2
(0,3...0,4 А). Например, если при напряжении 20 В выходная цепь окажется замкну-
той, то это приведет, в первую очередь, к закрыванию транзистора VT1 и снижению
входного напряжения стабилизатора до 16 В, а ток будет ограничен указанным выше
значением. При этом на транзисторе будет рассеиваться мощность 5...6 Вт, а в таком
режиме он может работать продолжительное время.
Конденсаторы СЗ, С4 предотвращают возможное самовозбуждение стабилиза-
тора.
В устройстве можно использовать ОУ К140УД7, К140УД8 (с любым буквенным
индексом), К140УД9, К140УД11, К140УД12, К553УД1; транзисторы КП903А, КП903В
(VT1, VT2), КП103М, КП103Д (V73), выпрямительные блоки диодов КЦ402Б-КЦ402Е
(VD1-VD4), диоды КД209В, КД212Б (VD5), стабилитроны КС156А, КС162А, КС162Б,
КС168А(Ю6/ Конденсаторы С1, С2— К50-12, К50-6; СЗ, С4 — КЛ, КЛС, КМ, БМ; С5 —
МБМ, БМ. Резистор R2 — СП-1, СПО-0,4, остальные — ВС, МЛТ.
137
110
Рис. 2
Сетевой трансформатор Т1 должен обеспечивать на обмотке II переменное напря-
жение 10... 12 В при токе 0,5 А.
Можно использовать унифицированные трансформаторы ТПП245-127/220-501.
ТПП251-127/220-50, ТПП253-127/220-50, ТН30-127/220-50, ТН32-127/220-50 и т. п.
Все детали, кроме предохранителя FU1, выключателя Q1 и переменного резисто-
ра R2 монтируют на печатной плате (рис. 2) из фольгированного стеклотекстолита
толщиной 1,5...2 мм. Передняя панель при-
креплена к плате винтами с помощью дюралю- tu
миниевого уголка. Задней стенкой блока слу- в
жит ребристый теплоотвод; можно применить
и пластинчатый толщиной 2,5...3 мм С полез-
ной площадью рассеяния не менее 100 см2. ю
Кожух блока изготовлен из листового дюралю-
миния толщиной около 0,7 мм. Кожух состоит $
из поддона, в котором укрепляют плату с пе-
редней панелью и теплоотводом, и П-образ- 0
ной крышки. В поддоне и крышке следует пре-
дусмотреть вентиляционные отверстия.
Налаживание блока заключается в установ-
ке пределов регулирования выходного напряжения, для чего подбирают резисто-
ры R1 и R3. Желательно проконтролировать выходные характеристики устройства
для разных значений напряжения. Графики должны иметь вид, показанный на рис. 3.
Для индикации включения блока последовательно с транзистором VT3 (в цепь
стока) можно включить светодиод, например, АЛ307Б.
Журнал «Радио», 1989, № 5, с. 72
М. МАНСУРОВ
ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
С ТРИГГЕРНОЙ ЗАЩИТОЙ
При создании домашней лаборатории радиолюбители сталкиваются с пробле-
мой изготовления лабораторного блока питания. Многие уже имеют подобное уст-
ройство, но оно часто не устраивает владельцев из-за ограниченных эксплуата-
ционных возможностей, в частности, отсутствия или малой эффективности системы
защиты от перегрузки и замыкания цепи выхода.
Основные требования, которые радиолюбители предъявляют к лабораторным
блокам питания, — это возможность широкого регулирования выходного стабильно-
го напряжения, практически от нуля до 30...35 В, способность обеспечить большой
(до 3 А) ток в нагрузке при минимальной пульсации выходного напряжения, возмож-
ность питания нагрузки двуполярным выходным напряжением, а также наличие эф-
фективной системы защиты, предотвращающей выход из строя как самого устрой-
ства, таки налаживаемой конструкции. Система должна быть быстродействующей, с
«триггерным эффектом» и одновременным отключением обоих плеч двуполярного
стабилизатора.
Часто бывает желательна возможность плавного или ступенчатого регулирова-
ния тока срабатывания системы защиты. Учитывая все большее распространение
микросхем, питаемых от нескольких источников, в лабораторном блоке должен быть
предусмотрен отдельный пятивольтовый стабилизатор, защищенный и от повыше-
ния выходного напряжения, и от замыкания на выходе.
139
Лабораторный блок питания, описанный ниже, был разработан с учетом этих и
других требований.
Упрощенная схема узла защиты двуполярного стабилизатора показана на рис. 1.
2
Ш
Е
з
I
к
0.
с
з
<0
Стабилизатор
Стабилизатор
0J
Y
И
3)
Q.
(\)
О
I
Рис. 1
Основным элементом узла является триггер DD1, включенный ло схеме со смещен-
ным питанием.
Напряжение питания снимают с обоих плеч двуполярного выпрямителя через
параметрические стабилизаторы R4VD2v\ R5VD3.
При кратковременном нажатии на кнопку SB1 «Возврат» триггер переключается
в нулевое состояние, и на его прямом выходе появляется сигнал низкого уровня.
Транзисторы VT2 и VT3 закрываются и не участвуют в работе стабилизаторов.
Вход S триггера подключен к делителю напряжения R2R3. В отсутствие тока на-
грузки транзистор VT1 закрыт, и на входе S триггера будет сигнал низкого уровня.
При перегрузке стабилизатора 1 падение напряжения на резисторе R1 при-
открывает транзистор VT1, на входе S триггера появляется отрицательное (относи-
тельно нижнего по схеме вывода резистора R3) напряжение, определяемое соотно-
шением сопротивления резисторов R2, R3.
При глубокой перегрузке напряжение на входе S достигнет порога срабатывания
триггера, он переключится, уровень напряжения на его прямом и инверсном выхо-
дах изменится на противоположный. Транзисторы VT2 и VT3 откроются, формируя
управляющие сигналы L/ynpi и ^упр2» которые закроют регулирующий элемент
стабилизаторов 1 и 2.
Выходное напряжение и ток нагрузки стабилизаторов уменьшатся почти до нуля,
после чего транзистор VT1 закроется, и восстановится прежнее напряжение на вхо-
де S триггера. Такое состояние может сохраняться сколь угодно долго. Для запуска
стабилизатора необходимо устранить причину перегрузки и затем нажать на кнопку
«Возврат».
Такая система защиты стабилизаторов напряжения весьма универсальна. Ис-
пользуя триггеры различных серий, ее можно легко встроить практически в любой
двуполярный компенсационный стабилизатор.
140
Принципиальная схема лабораторного блока питания с триггерной защитой изоб-
ражена на рис. 2.
Основные технические характеристики
Выходное напряжение, В,
двуполярного стабилизатора.............................................. 2x5...2x30
однополярного .............................................................. 5
Пределы регулирования тока срабатывания системы защиты
двуполярного стабилизатора, А.......................................... 0.5...3
Нестабильность выходного напряжения двуполярного стабилизатора, мВ,
при СВых=20 В, /н=3 А...................................................... 200
Ток через нагрузку после срабатывания системы защиты двуполярного
стабилизатора, мкА ........................................................ 100
Напряжение срабатывания системы защиты
пятивольтового стабилизатора, В......................................... 6...6,3
Ток срабатывания системы защиты
пятивольтового стабилизатора, А.............................................. 4
Нестабильность выходного напряжения
пятивольтового стабилизатора, мВ, при /н =3 А ............................ 100
Время срабатывания системы защиты, мкс...................................... 50
Стабилизаторы напряжения блока питания принципиально одинаковы и выпол-
нены по известной компенсационной схеме. Минимальное выходное напряжение
стабилизаторов зависит от напряжения образцовых источников питания на дио-
дах VD8-VD10, VD15-VD17v\VD19, VD20. Эти цепи можно заменить стабисторами на
соответствующее напряжение. Использование в качестве нагрузки управляющего
элемента стабилизаторов тока (на транзисторах VT2, VT9 и VT16) позволило значи-
тельно увеличить коэффициент стабилизации и уменьшить выходное сопротивление.
Система защиты блока питания построена на базе триггера DD1. Датчиками тока
служат резисторы R3, R19v\R37. Сигналы, отключающие двуполярный стабилизатор
при его перегрузке, снимаются с выводов 7 и 9 триггера. Ключевые транзисторы VT3
и VT10 системы защиты при этом открываются. Сигнал на отключение пятивольтово-
го стабилизатора снят с вывода бтриггера, здесь ключевым служит транзистор VT15.
Иногда в различных устройствах автоматики, питающихся одновременно от дву-
полярного и однополярного источников, при пропадании пятивольтового напряже-
ния питания необходимо выключение второго источника. Для этого в систему защи-
ты введена цепь VD5SA1. При замкнутых контактах переключателя SA1 срабатыва-
ние узла защиты пятивольтового стабилизатора приводит к отключению и двуполяр-
ного стабилизатора — комбинированная защита. Импульс возврата на входах R
микросхемы DD1 формируется при пролете подвижного контакта кнопки SB 1 из од-
ного положения в другое.
Узел защиты по выходному напряжению пятивольтового стабилизатора собран
на тринисторе VS1, диоде VD21, стабилитроне VD22 и резисторах Я4 7, R46. Принцип
работы узла подробно описан в [1]. Следует отметить, что в некоторых случаях для
установки порога срабатывания защиты в пределах между 6 и 6,5 В необходимо
подобрать стабилитрон VD22.
Резисторы R3uR19 одновременно служат шунтами для амперметров РА 1 и РА2.
Подстроечные резисторы R4 и R18 служат для установки необходимого тока откло-
нения стрелки амперметров, а диоды VD3 \л\Ю11 защищают их от перегрузки боль-
шим током. Светодиод HL1 и резистор R47 образуют индикатор перегорания пре-
дохранителя в пятивольтовом стабилизаторе.
На время длительной работы блока питания при выходном двуполярном напря-
жении менее 2х 15 В ток нагрузки не следует устанавливать более 1... 1,5 А, так как это
может привести к тепловому пробою транзисторов VT5, VT12. Для избежания такой
опасности необходимо предусмотреть соответствующее ступенчатое уменьшение
напряжения на входе выпрямителя.
141
Q
R3 0,25
R4 Wk
РА1
R1
220
kpi
VT1 VD3
МП37Б Д223
R5
1к
К Ьыб.8
•$> DD1
ф Общ. 45В
R2
2к
VD1 Д223
И
VD2 Д223 R2
R15
470
R16
3,3к
КТ315Б
qq
МП26Б
fcp2
f\R17
>|| 220
РА2^
—СиА
R18 Wk
R19 0,25
VD11, VD13, VD14 Л223.
VD12 Д814Б
VT17 КТ815А
VS1 КВ202А
HL1 АЛ307Б
DD1 К172ТР1
SA1
"Разд.
'Комб.
ТТ
=
+ 50мк*
х25В
VD4
KC518A
—и-
VD5
Д223
DD1.1
7
3
9
R21
Зк
R22
1,5к
К быб.1
DD1
VD12
b
DD1.2
11
10
12
6
JR6
З.Зк
'Возврат'
R24 1,5к
SB1
R25 Wk
С4
50мкх гл
HSJ
R26 '
100k
d
R38
2к
m R37 0,25
/tfstJ
470
R36
VT14
.КТ315Б
e
f
0
R47 620
HL1
FU1 5A
VT16
МП40А
R40 180 h
142
a
Д223
Д223
VT2
KT315B
R7
Зк
d
VDU
VT5
П210А
R8
1k
R11
2k
C2 0, 1mk
VU
КТ816Г
VT6
KT361Г
VD9 Д223
R10
Д223
R28 Зк
VT13
VT10
МП37Б
VT3
МП26Б
VT11
КТ817Г
VT9
R34*
510
'U2'
R33
3k
VT12
’ KT808A (
C6
200mkx
x50B
R12*
510
R13
3k
'U1'
в
C3
200mkx
x50B
143
Переменные резисторы R1 и R17, служащие для плавного регулирования тока
срабатывания системы защиты; устанавливаемые обычно на передней панели бло-
ка, можно заменить на постоянные (для этого отведено место на печатной плате).
График зависимости тока срабатывания /СР
от сопротивления этих резисторов показан
на рис. 3. Следует также отметить, что при
значительной емкостной составляющей на-
грузки и малых значениях тока /СР возможно
срабатывание защиты от зарядного тока
выходных конденсаторов.
Печатная плата блока питания, чертеж
которой изображен на рис. 4, выполнена из
фольгированного стеклотекстолита. Для
увеличения толщины дорожек печатного
монтажа их необходимо облудить, а на те,
через которые протекает значительный ток,
следует припаять дублирующие медные
проводники. На плате расположены все эле-
менты блока, за исключением выпрямите-
лей, регулирующих транзисторов, микроамперметров РА 1, РА2, переменных резис-
торов R1, R13, R17, R33, переключателя SA1, кнопки SB1, предохранителя FU1 и
резистора R47 со светодиодом HL1.
Транзисторы VT4, VT11 установлены на небольших теплоотводах размерами
25x18x5 мм, выполненных из дюралюминия. Транзисторы VT5, VT12, VT18 должны
быть установлены на теплоотводы с полезной площадью не менее 10ОО см2 каждый.
В устройстве использованы широко распространенные радиодетали, за исклю-
чением микросхемы К172ТР1. Ее можно заменить на К178ТР1, но при этом необхо-
димо изготовить небольшую переходную плату, так каку них разная цоколевка.
Подстроечные резисторы — СПЗ-1Б. Резисторы R3, R19, R37, R41 — самодель-
ные, проволочные, намотаны манганиновым проводом диаметром 0,3...0,4 мм. Кон-
денсаторы С1, СЗ, С4, С6, СЗ — К50-6, С2, С5, С7 — КМ, МБМ. Диоды Д223 могут
быть заменены на Д223А, Д223Б. Вместо стабилитрона КС518А можно
последовательно включить два стабилитронаД814Бсобщим напряжением стабили-
зации 18 В.
Переменные резисторы R1, R17 могут быть ППЗ, СПЗ, желательно группы Б.
Транзисторы VT1, VT7 должны быть германиевыми. Применение кремниевых тран-
зисторов повысит минимальный ток срабатывания защиты до 1 ...1,5 А.
Транзисторы МП37Б можно заменить на МП37А, КТ503Г, КТ503Е, а МП26Б — на
МП26А, МП25А, МП25В, КТ502Г.Транзисторы VT4, VT5, VT11, VT12, VT17, ^^жела-
тельно подобрать с большим статическим коэффициентом передачи тока базы.
Сетевой трансформатор можно применить любой, мощностью не менее 200 Вт,
например ТС-200К. Вторичные обмотки нужно перемотать медным проводом ПЭВ-2
диаметром не менее 1,5 мм на переменное напряжение 2x30 В и 11 В. В выпрямите-
лях можно использовать любые диоды с максимально допустимым прямым током не
менее 5 А и максимально допустимым обратным напряжением 50 В и больше.
Вольтметры двуполярного стабилизатора на напряжение 30...50 В (на схеме не
показаны) подключают непосредственно к выходам стабилизатора. Микроампер-
метры РА 1 и РА2 могут быть любыми с током полного отклонения стрелки не более
200 мкА.
Микровыключатель SA1 и кнопка SB1 —- МТЗ и МКЗ.
Для налаживания блока питания необходимы амперметр, вольтметр (класса точ-
ности 0,5 - 1) и нагрузочный резистор мощностью не менее 200 Вт, например, реос-
тат РСП-2.
144
6-1150 145
КЛТ16 '
э Ж S Ж к Л (к FU1.HL 1)
Убедившись в правильности монтажа, временно отключают систему защиты все-
го блока питания. Для этого необходимо разорвать цепь коллектора транзисто-
ров VT3, VTiO,VT15vt цепь анода диода VD21. Налаживание начинают с двуполярного
стабилизатора. Движки подстроечных резисторов Я4и R18 устанавливают в крайнее
правое по схеме положение. Затем включают блок питания в сеть и вращением движ-
ков переменных резисторов R13 и R33 проверяют регулирование выходного напря-
жения. Верхний предел (30 В) устанавливают подборкой резисторов R14, R32, ниж-
ний (5В) — R12, R34. Устанавливая ток на выходе сначала плюсового, а потом ми-
нусового плеча стабилизатора 2.. .2,5 А, следят за показаниями вольтметра. Если они
не изменились, значит самовозбуждения нет. Затем также проверяют пятивольто-
вый стабилизатор, устанавливая с помощью авометра выходное напряжение под-
строечным резистором R44. Если в каком-либо стабилизаторе будет обнаружено
самовозбуждение, то необходима подборка соответствующего конденсатора (С2,
С5, С7), причем следует стремиться к минимальной емкости.
Далее устанавливают ток полного отклонения стрелки амперметров. Для этого
между выводами минусового и плюсового плеч стабилизатора через образцовый
амперметр включают нагрузочный резистор и, постепенно уменьшая его сопротив-
ление, устанавливают нагрузочный ток 3 А. После этого вращением движков под-
строечных резисторов R4, R18 устанавливают показание стрелок амперметров РА1
и РА2, равное 3 А.
Для налаживания системы защиты сначала восстанавливают цепь коллектора
транзисторов VT3, VT10, переключатель ЗА 7 переводят в положение «Разд.» («Раз-
дельная защита»), а движки подстроечных резисторов R15, R21, R35 — в крайнее
верхнее по схеме положение. Затем при отключенной нагрузке включают блок и
нажимают на кнопку «Возврат». Стабилизатор должен работать, в противном случае
нужно замерить напряжение на выводах 7 и 9 триггера. Оно должно быть примерно
равно +9 В и -18 В соответственно.
Подключив нагрузочный резистор к одному из плеч стабилизатора, например,
к минусовому, устанавливают ток нагрузки, равный 3 А. Медленно перемещая дви-
жок подстрречнего резистора R21 вниз по схеме, добиваются срабатывания систе-
мы защиты. При этом одновременно должны закрыться регулирующие элементы
обоих плеч двуполярного стабилизатора, и выходное напряжение резко уменьшает-
ся до нуля. Затем, отключив нагрузку, нажимают на кнопку «Возврат». Выходное
напряжение обоих плеч должно восстановиться. Аналогичную операцию проде-
лывают и с плюсовым плечом. Вращением движка подстроечного резистора R15
добиваются срабатывания системы при токе нагрузки 3 А.
Затем надо проверить работу системы защиты при перегрузке одновременно
в обоих плечах стабилизатора. Для этого нагрузочный резистор включают между
плюсовым и минусовым плечами двуполярного стабилизатора, постепенно умень-
шают его сопротивление и по показаниям амперметра отмечают значение тока сра-
батывания защиты. Допустимо некоторое различие в значениях порога срабатывания
защиты, не превышающее 0,1 ...0,2 А.
Для налаживания системы защиты от перегрузки пятивольтового стабилизатора
необходимо восстановить цепь коллектора транзистора VT15 и убедиться в нор-
мальной работе стабилизатора. После этого устанавливают ток нагрузки 4 А и вра-
щением движка подстрорчного резистора R35 добиваются срабатывания системы
защиты. Затем нажимают на кнопку «Возврат», выключатель SA1 переводят в поло-
жение «Комб.» и, замкнув выход стабилизатора, убеждаются в срабатывании систе-
мы защиты и одновременном отключении обоих стабилизаторов.
Для налаживания узла защиты от повышения выходного напряжения пятивольто-
вого стабилизатора необходимо восстановить цепь диода VD21, отключить нагрузку
и установить движок подстроечного резистора R44 в нижнее по схеме положение.
Затем, медленно перемещая движок в обратном направлении, по вольтметру от-
146
мечают напряжение срабатывания, оно должно находиться в пределах 6. ..6,5 В: При
этом обязательно должен перегореть предохранитель FU1 и включиться светоди/
op,HL1, индицируя срабатывание узла защиты по напряжению.
Далее движок подстроечного резистора R44 устанавливают в нижнее по схеме
положение, заменяют предохранитель и снова устанавливают выходное напряжение
стабилизатора 5 В.
В процессе налаживания системы защиты блока питания необходимо следить за
тем, чтобы не допустить перегрева мощных транзисторов регулирующих элементов.
Подробности о работе стабилизаторов и защитных устройств можно узнать
в [2,3].
ЛИТЕРАТУРА
1. Миронов А. Пятивольтовый с системой защиты.— Радио, 1984, № 11, с. 46.
2. Вересов Г., Смуряков Ю. Стабилизированные источники питания радиоаппаратуры. МРБ,
вып. 969.— М.: Радио и связь, 1978.
3. Кучер И. Стабилизатор напряжения двуполярного блока питания с защитой от перегрузок.
Сборник «В помощь радиолюбителю», вып. 84, с. 74 — М.: ДОСААФ СССР, 1983.
Журнал «Радио», 1990, № 4, с. 66
С. БИРЮКОВ
АВТОТРАНСФОРМАТОР
В ЛАБОРАТОРИИ РАДИОЛЮБИТЕЛЯ
После изготовления конструкции, рассчитанной на сетевое питание, желательно
проверить устойчивость ее работы при колебаниях напряжения сети. Обычно для
этих целей используют регулировочный автотрансформатор (ЛАТР), позволяющий
изменять подаваемое на конструкцию напряжение от 0 до 250 В. Но ЛАТР дорог и
громоздок, поэтому можно воспользоваться стандартным трансформатором серии
ТПП либо самодельным, приспособленным для ступенчатого изменения выходного
напряжения по предлагаемой в статье методике.
Если для проверки работы аппаратуры необходимо повышать или понижать пита-
ющее напряжение переменного тока на 20%, достаточно воспользоваться транс-
форматором со вторичной обмоткой на 45 В. Соединив ее последовательно с пер-
вичной синфазно (начало одной с концом другой), с трансформатора можно снять
напряжение 265 В (рис. 1 ,а), а если противофазно т- 175 В (рис. 1 ,б).
Выходной ток при таком включении может достигать значения, допустимого для
вторичной обмотки используемого трансформатора. Поэтому к трансформатору
Рис. 1
;47
с обмоткой, рассчитанной на 1А (мощность используемого трансформатора 45 Вт),
допустимо подключать нагрузку, потребляющую также 1 А, т. е. мощностью
175...265 Вт.
; Недостаток подобного автотрансформатора — отсутствие гальванической раз-
вязки вторичной цепи от первичной, что во многих случаях недопустимо.
Для более плавного изменения напряжения на нагрузке удобнее использовать
стандартный трансформатор ТПП [1,2], имеющий четыре вторичные обмотки по
10 В и одну — на 5 В (точнее, две обмотки по 2,5 В, соединенные последовательно).
На рис. 2 приведена схема включения обмоток трансформатора ТПП280-127/220-50,
при которой обеспечивается ступенчатое изменение выходного напряжения в пре-
делах 175.. .265 В через 5 В. Хотя мощность трансформатора 72 Вт, к нему допустимо
Подключать нагрузку мощностью до 350 Вт.
Рис. 2
Для установки нужного выходного напряжения используются два переключателя:
SA2 определяет на какое значение будет увеличено или уменьшено выходное напря-
жение, а знак изменения напряжения устанавливают переключателем SA3. Кроме
того, в верхнем по схеме положении подвижного контакта переключателя SA3 на
нагрузку подается только напряжение со вторичных обмоток в пределах 0...45 В
ступенями по 5 В. В таком режиме от трансформатора можно питать низковольтный
паяльник или некоторые разрабатываемые устройства. Причем выходная цепь ока-
зывается изолированной от сети, и случайное касание ее не вызовет поражения
электрическим током. Конечно, теперь мощность подключаемой нагрузки не должна
превышать мощности трансформатора. Переключатель SA1 — тумблер ТЗ; SA2 —
галетный двухплатный 11П2Н, перестановкой его фиксатора ограничивают переме-
щение подвижного контакта до десяти положений; SA3 — галетный одноплатный
ЗПЗН. Предохранитель FU1 — на ток, несколько превышающий максимальный ток
вторичной обмотки. Гнезда Х1 и Х2 — стандартные Г4, можно установить обычную
сетевую розетку.
Вместо трансформатора ТПП280 подойдут ТПП260 (выходной ток0,69 А), ТПП270
(1,26 А), их обмотки соединяют в соответствии с рис. 2. Если в обозначении транс-
148
форматора отсутствует «127/», значит, у него всего два вывода обмотки -Ти' 2,
которые нужно подключить к сети (соединение секций первичной обмотки в [1] ука-
зано неверно). Можно также использовать трансформаторы стержневой конструк-
ции ТПП296 (2,44 А) и ТПП307 (3 А), но соединение их обмоток отличается от пока-
занного на рис. 2 данной статьи (см [2], с. 49,113).
Трансформатор с выключателем, переключателями, предохранителем и выход-
ными гнездами следует поместить в прочный металлический корпус, исключающий
возможность прикосновения к проводникам устройства. В стенках корпуса нужно
просверлить несколько десятков отверстий диаметром 6...8 мм для охлаждения
трансформатора.
При самостоятельном изготовлении трансформатора секции вторичной обмотки
целесообразно рассчитать на 5,15,15,10В (соотношение 1:3:3:2 предложено в [3]).
Тогда для получения того же диапазона регулировки выходного напряжения, что и
в предыдущем варианте, достаточно трех отводов (рис. 3).
Трансформатор удобно изготовить, используя в качестве основы трансформатор
питания от лампового радиоприемника, радиолы или телевизора. Его вторичные
обмотки следует аккуратно смотать (они обычно намотаны поверх первичной), под-
считав при этом количество витков накальной обмотки Л/н (она намотана самым тол-
стым проводом). На этой обмотке напряжение под нагрузкой составляет 6,3 В, по-
этому для расчета числа витков секции Вторичной обмотки Nu на напряжение U мож-
но воспользоваться формулой
Для того чтобы от трансформатора получить максимальный выходной ток, необ?
ходимо правильно выбрать диаметр провода вторичной обмотки. При его расчете
вначале определяют габаритную мощность трансформатора, но еще раньше из:-
меряют ширину центрального стержня магнитопровода трансформатора и толщи-
ну его набора в сантиметрах. Перемножив полученные цифры, узнают площадь
149
стержня S. Тогда габаритная мощность Ргаб получится возведением площади стерж-
ня в квадрат:.
Pra6 = S2.
Далее определяют максимальный ток вторичной обмотки 1ц в амперах делением
габаритной мощности на напряжение на ней:
где 1/и=45 В.
Диаметр провода без изоляции D в миллиметрах находят по формуле
D-0,7 fa.
Вот пример расчета для сердечника сечением 9 см2:
Ргаб = 92 = 8Г Вт; к,
D — 0,7 у/1,8 — 0,94 мм.
Наиболее прочная изоляция у обмоточного провода ПЭВ-2, удобен также провод
в шелковой изоляции ПЭЛШО. Наматывают обмотку аккуратно, виток к витку, слои
между собой изолируют прокладками из писчей бумаги. После намотки нужно со-
брать магнитопровод так, какой был собран ранее, и тщательно стянуть винтами или
обоймой — это уменьшит его гудение.
Аналогично можно рассчитать и изготовить трансформатор для других радио-
устройств.
Автотрансформатор, если снабдить его вольтметром переменного тока, спосо-
бен питать самую разнообразную аппаратуру, критичную к изменениям напряжения
сети. По показаниям вольтметра корректируют положение подвижного контакта того
или иного переключателя.
ЛИТЕРАТУРА
1. Унифицированные трансформаторы. — Радио, 1982, №1, с. 59.
2. Сидоров И. Н., Мукосеев В. В., Христинин А. А. Малогабаритные трансформаторы и дроссе-
ли. — М.: Радио и связь, 1985.
3. Альтшулер М. Декадный переключатель. — Радио, 1995, №5, с. 41.
Журнал «Радио», 1997, № 7, с. 36
И\ АЛЕКСАНДРОВ
ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Интегральные стабилизаторы напряжения серии КР142, широко применяемые
в различных стабилизированных источниках питания, не всегда пригодны для лабо-
раторных блоков питания. Объясняется это тем, что у большей части таких устройств
выходное напряжение нерегулируемое, а если микросхема регулируемая, напри-
мер КР142ЕН12, то нижний предел ее выходного напряжения ограничивается на уров-
не 1,2 В, что для лабораторного блока питания окажется слишком большим. Кроме
того, микросхемы этой серии имеют, как правило, систему защиты по току, значение
котрого (1 ...1,5 А) может быть слишком велико.
150
Оптимальные параметры лабораторного блока питания, удовлетворяющего ин-
тересам радиолюбителя, следующие: выходное напряжение, регулируемое от 0 до
15...20В, максимальный ток нагрузки — 1... 1,5 А, плавная установка тока срабатыва-
ния защиты в пределах 0,02... 1 А, а также возможность работы в режиме стабилиза-
ции тока.
Схема возможного варианта блока питания с такими параметрами приведена на
рис. 1. В основе его работы — зависимость стабилизируемого напряжения от напря-
жения на общем выводе микросхемного стабилизатора серии КР142. Обычно это
свойство используют лишь как средство повышения стабилизируемого напряжения.
Для этого, включая стабилитроны или резисторы, на общий вывод такой микросхе-
мы относительно общего провода устройства подают постоянное напряжение. Но
если на этот вывод подавать как плюсовое, так и минусовое напряжения, то стабили-
зируемое напряжение удастся регулировать от нуля до максимально возможного
для используемой микросхемы.
220В
ВАЗ
KPU2EH8A
17 --\2
8
+
С5 т1
10мкх
*25В
..16.5В
КС191А
R2 22к
R10 1
R6* Юк
R5U/L2 АЛ307В
2кЧ VD4-КД522Б
Рис. 1
В описываемом блоке питания источником плюсового и минусового напряжения
служит двуполярный выпрямитель, в состав которого входят сетевой трансформа-
тор Т1 со средним выводом во вторичной обмотке и диодный мост VD1 с фильтрую-
щими конденсаторами С1, С2. На ОУ DA1, параметрических стабилизаторах напря-
жения VT1VD2 и VT2VD3 собран регулируемый источник постоянного напряжения,
выход которого подключен к общему выводу стабилизатора DA3 с напряжением ста-
билизации 9 В. Изменяя резистором R2 напряжение на его входе от +7,5 В до -9 В,
можно регулировать выходное напряжение блока от 0 до 16,5 В.
151
ОУ DA2 и резисторы R6-R10 образуют узел защиты по току. Одновременно они
вместе с ОУ DA1 и DA3 выполняют функцию Стабилизатора выходного тока. Резис-
тор RIO, включенный в общий провод устройства, служит датчиком. Действующее на
нем напряжение поступает на неинвертирующий вход ОУ DA2, а на его инвертирую-
щий вход — образцовое напряжение, котрое снимается с резистора R7. Этим рези-
стором и устанавливают максимальное значение выходного тока блока питания. Если
ток, потребляемый нагрузкой, не превышает установленного порога и напряжение
на резисторе R10 больше, чем на движке резистора R7, то на выходе ОУ DA2 будет
положительное напряжение, близкое по значению к питающему (20 В). В этом случае
диод VD4 закрыт, и светодиод HL2 не горит, напряжение на неинвертирующем вхо-
де ОУ DA1 окажется близким к нулю, а на его выходе — соответствующее установ-
ленному резистором R2.
Если ток нагрузки превысит установленный порог, на выходе ОУ DA2 появится
напряжение отрицательной полярности, диод VD4откроется, и загорится светодиод,
сигнализируя о том, что устройство перешло в режим стабилизации тока. Теперь
напряжение на неинвертирующем входе ОУ DA1 станет отрицательным, на его выхо-
де оно уменьшится, значит, и выходное напряжение будет уменьшаться до тех пор,
пока выходной ток не достигнет значения, установленного резистором R7. При этом
устройство перейдет в режим стабилизации тока и будет его поддерживать постоян-
ным. Значение устанавливаемого тока стабилизации может быть в пределах
0,02...1,5 А, но не превышать ток срабатывания защиты самого стабилизатора на-
пряжения DA3.
К Ьыб.17 DA3 KR2 KR7 К HL2
Рис. 2
152
Для предлагаемого блока питания пригодны многие стабилизаторы напряжения
серии К142 или КР142. Надо лишь учитывать, что напряжение Uqt стабилитрона VD2
должно соответствовать напряжению стабилизации используемой микросхемы, на-
пример, 1,2 В для КР142ЕН12. Для стабилизатора КР142ЕН8А, указанного на схеме,
это напряжение равно примерно 9 В.
Напряжение 1/ст стабилитрона VD3 должно быть равно напряжению, на значение
которого планируется увеличивать напряжение стабилизации микросхемы (в описы-
ваемом блоке питания применен стабилитрон КС175А, поэтому максимальное вы-
ходное напряжение достигнет 16,5 В).
Максимальное выходное напряжение ограничивается также и параметрами ОУ
DA1 и DA2. В нашем случае напряжение питания микросхемы К140УД6 не превышает
20 В, поэтому и выходное напряжение устройства ограничено до 16»,.17 В,
Полевые транзисторы КПЗОЗ (VT1 и VT2) могут быть с индексами Е, Д. Вообще же
их можно заменить резисторами сопротивлением по 1 кОм, но тогда несколько по-
высится уровень пульсаций выходного напряжения.
Диодный мост VD1 заменим на любой аналогичный выпрямительный, например,
из серии КЦ402, КЦ405, диод VD4 — любым маломощным кремниевым, а светодио-
ды АЛ307Б (HL1 и HL2) — на АЛ307А - АЛ307В и аналогичные. Оксидные конденса-
торы С1 и С2 — К50-6, остальные — КМ, КЛС, К10-17. Переменные резисторыR2 и
R17 — СПО, СП4, постоянные — МЛТ, С2-33.
Трансформатор для блока питания —любой конструкции, главное, чтобы он обес-
печивал переменное напряжение на каждой половине вторичной обмотки около 16 В
при токе нагрузки 1... 1,5 А.
Большую часть деталей блока питания монтируют на печатной плате (рис. 2) из
одностороннего фольгированного материала. Если необходимые стабилитроны
предварительно подобраны, то налаживание устройства сводится, в основном,
к подбору резистора R6 такого номинала, чтобы при установке движка резистора R7
в верхнее по схеме положение напряжение на нем было в пределах 1 ...1,2 В. Возни-
кающее самовозбуждение устраняйте увеличением емкости конденсаторов СЗ и С4.
Если режим стабилизации тока не нужен, можно исключить ОУ DA2, светодиод HL2
с диодом VD4, резисторы R5-R10 и конденсатор 04, а вывод 3 ОУ DA1 соединить
с общим проводом устройства.
Журнал «Радио», 1997, № 9, с. 43
С. БИРЮКОВ
ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ 0...20 В
Принципиальная схема предлагаемого.блока питания приведена на рис. 1. Пере-
менное напряжение со вторичной обмотки сетевого трансформатораТ1 выпрямля-
ется диодным мостом VD1, Выпрямленное и сглаженное конденсатором СЗ напря-
жение стабилизируется микросхемным стабилизатором КР142ЕН12А (DA1), Вто-
ричная обмотка трансформатора имеет отводы, коммутируемые секцией SA2.1 пе-
реключателя SA2. При верхнем и среднем по схеме положениях его подвижных
контактов (поддиапазоны выходных напряжений 13...20 и 6,5...13,5 В) включение
микросхемы КР142ЁН12А.(£М7) стандартное [1], а в поддиапазоне выходных напря-
жений 0...7 В нижний по схеме вывод переменного резистора R3, выполняющего
функцию регулятора выходного напряжения, подключен к выходу источника напря-
жения —1,25 В, стабилизированного микросхемой DA2 [2]. В результате напряжение
на выходе микросхемы DA1 оказывается сдвинутым на 1,25 В вниз и регулируется
от нуля [3].
153
SA2.1
,110В
2
4
. 110В
— 5
SA1
16
\б,ЗВ
14
О, 1 Mi'
10
6,3В
9
15
6,3В
7
6,3В
11
FU1 0,5А
47мк*25В
5.6.9
2.5,8
1,4,7
СЗ
*35В
С4 -г С5 -г
0,1 мк
С6 =т=
0,1мк
VD3
17
J+ С7
"Г 220мк*
*25В17
8
Х1
8
R2* 180
VD5
ct
VD2-VD6
1N4001
VD1
КЦМОА
ft 1мк 4700МК*
----|^£_
DA1 KPU2EH12A
2
РА1
П7=т=
VD6
*25В
2П]/?5
И 750
|Л1
* И 910
JrT_____
R6*
8,2
R7 2Лк
SA2.2
П 12
—
ю
"бых. &
’15...20’
'6.5... 15.5'
'0...7'
-1,25В
DA2 КР142ЕН18А
Рис. 1
В описываемом блоке питания использован унифицированный трансформа-
тор ТН32 [4]. Каждая из секций его вторичной обмотки рассчитана на напряжение
6,3 В. Для источника напряжения отрицательной полярности свободной обмотки нет,
поэтому его выпрямитель на диодах VD2 и VD3 выполнен по нестандартной схеме.
Внешне он напоминает выпрямитель с удвоением напряжения, но ни один из выво-
дов вторичной обмотки трансформатора Т1 не подключен к общему проводнику
устройства.
Такой выпрямитель обеспечивает на конденсаторе С7 напряжение, равное при-
мерно полной амплитуде (от пика до пика) напряжения относительно общего прово-
да на том отводе вторичной обмотки, к которому подключен конденсатор С4. По-
скольку с общим проводом при одном полупериоде сетевого напряжения соединя-
ется один из выводов вторичной обмотки, а при следующем полупериоде — другой
вывод, амплитуда напряжения на выбранном отводе зависит от положения контак-
тов переключателя SA2. В результате на поддиапазоне 0...7 В напряжение на конден-
саторе С7 соответствует по абсолютному значению напряжению на конденсаторе СЗ
(12... 15 В), составляет примерно 5 В при среднем положении контактов переклю-
чателя SA2 и равно нулю при верхнем положении.
Какова роль резистора R1? Для нормальной работы обоих выпрямителей устрой-
ства, необходимо, чтобы токовая нагрузка моста VD1 примерно в два раза превыша-
ла нагрузку выпрямителя на диодах VD2, VD3. Это условие обеспечивает резистор R1.
Без него после включения питания конденсаторы СЗ и С7, зарядившиеся до нор-
мальных напряжений, начинают перезаряжаться: напряжение на конденсаторе СЗ
медленно повышается, а на конденсаторе С7 — снижается.
154
Конденсаторы С1, С2 и С5, С6 устраняют высокочастотные помехи, возникаю-
щие в момент закрывания диодов выпрямителей. Конденсатор С8 уменьшает вы-
ходное сопротивление блока по переменному току и снижает выбросы напряжения
на выходе в моменты коммутации поддиапазонов переключателем SA2. Дио-
ды VD4 - VD6 защищают микросхемные стабилизаторы напряжения при переходных
процессах и в аварийных режимах.
Большая часть деталей блока смонтирована на печатной плате (рис. 2) из фольги-
рованного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Все постоянные резисторы — МЯТ.
Переменный резистор R3 — проволочный ППЗ-40. Последовательно с ним можно
включить еще один переменный резистор сопротивлением 47 или 51 Ом, который
облегчит точную установку значения выходного напряжения. Оксидные конденсато-
ры — импортные аналогичные отечественным серии К50-35; остальные конденсато-
ры — КМ-6, К10-17 или другие керамические. Конденсатор СЗ установлен парал-
лельно печатной плате; его можно заменить четырьмя конденсаторами К50-35 емко-
стью по 1000 мкФ на номинальное напряжение 40 В или конденсаторами с осевыми
выводами, для чего на плате предусмотрены соответствующие отверстия.
Рис. 2
Диоды 1N4001 (VD2- VD6) — от разобранного импортного устройства — замени-
мы на любые малогабаритные импульсные или выпрямительные, например, КД ЮЗА
или КД522Б. Вместо выпрямительного моста КЦ410А (VD1) подойдет аналогичный
другой на выходной ток не менее 1 А, например, КЦ402 или КЦ405 с любыми буквен-
ными индексами, кроме Ж и И. Его можно собрать и из четырех диодов на рабочий
ток 1 А, например, КД243А-Ж (отечественные: аналоги^ диодов 1N4Q01-1N4007).
155
Переключатель SA2 — ПГ2-17-ЗП4Н. Микроамперметр РА1 — М4248 на ток пол-
ного отклонения стрелки 100 мкА.
Микросхема DA1 установлена на игольчатый теплоотвод, имеющий размеры
20x80x55 мм, который закреплен на монтажной плате двумя винтами М2,5 и высту-
пает за ее габариты.
Плата, сетевой трансформатор
и другие элементы устройства
размещены в пластмассовой ко-
робке размерами 70x95x150 мм.
При этом теплоотвод микросхе-
мы DA1 обращен к стенке корпуса
большего размера с 35-ю вентиля-
ционными отверстиями диаметром
6 мм, просверленными с шагом
10 мм. Выключатель сети SA1
(ПТ17-1) и арматура предохраните-
ля FU1 установлены на боковой
стенке, а микроамперметр РА 1, пе-
реключатель SA2, переменный ре-
зистор R3 й выходные гнезда Х1,
Х2 — на лицевой стенке корпуса.
Основой самодельного сетево-
го трансформатора может стать
трансформатор блока питания лам-
пового радиовещательного прием-
ника, радиолы или телевизора. Все
вторичные обмотки такого транс-
форматора (они обычно намотаны
поверх сетевой) следует аккуратно
смотать, подсчитав при этом число
витков обмотки накала ламп — ее
провод самый толстый. Поверх
оставшейся сетевой следует намо-
тать проводом ПЭВ-2 0,7...0,9 три
обмотки: первую (выводы 9—13 на
рис. 1), содержащую вдвое боль-
шее число витков, чем накальная, и Рис 3
две (выв. 7—8 и 14—16) с таким же
числом витков, как накальная. Если
у используемого трансформатора дье раздельные накальные обмотки, ориентиро-
ваться надо на обмотку с большим числом витков. Обмотка с меньшим числом
витков — накальная нити кенотрона (5 В).
Настройка блока питания сводится, в основном, к подбору резисторов R2, R4 и R5
для получения на его выходе поддиапазонов напряжений, указанных на схеме возле
секции SA2.2 переключателя SA2. Но если установлены резисторы с допуском 5%, то
подбирать придется только R2.
Резисторы R6t R7 предназначены для точной установки выходного напряжения 0 В
на случай, если выходное напряжение микросхемы DA2 окажется меньше (по абсо-
лютному значению), чем микросхемы DA1. Если же выходное напряжение микросхе-
мы DA2 больше, чем у DA1't вместо резистора R6 на плате следует поставить пере-
мычку.
Основное отличие доработанного блока питания (рис. 3) заключается во введе-
нии операционного усилителя DA2 и установке микросхемы стабилизатора отрица-
156
тельного напряжения -6 В вместо -1,25 В. Пока выходной ток мал и падение напря-
жения на токоизмерительном резисторе R2 меньше установленного резистором ЯЗ,
на выходе 6 ОУ и на входе микросхемы DA1 (вывод 2) значения напряжения пример-
но равны, диод VD4 закрыт, и ОУ не участвует в работе устройства. Если падение
С1-С4 0,1мк
VD2-VD7
1N4001 С9
2,2мк
а
4700мкх
R2 0.5
ВАЗ КР1168ЕН6Б
DA1 КР142ЕН12А
DA2 К140УД6
1000
СЮ
/?/2П
юо нТ
</3
47м к х
х25В
напряжения на резисторе R2 станет больше, чем на резисторе R3, напряжение на
выходе микросхемы DA2 уменьшится, откроется диод VD4, и выходное напряжение
блока уменьшится до значения, соответствующего установленному ограничению,
тока. Переход блока в режим стабилизации тока индицируется включением светоди-
ода HL1.
Поскольку в режиме короткого замыкания выходное напряжение ОУ должно быть
меньше -1,25 В примерно на 2,4 В (падение напряжения на диоде VD4 и светодио-
де HL1), напряжение отрицательного источника питания ОУ выбрано равным -6 В.
Такое значение необходимо при всех положениях переключателя SA2, поэтому при-
шлось переключать и вход выпрямителя VD2, VD3.
Микросхему КР1168ЕН6Б можно заменить на аналогичную с индексом А, на
MC79L06 с индексами ВР, СР и АСР, а также на КР1162ЕН6А (Б) [5], КР1179ЕН06,
AN7906, н А7906, но у них габариты и расстояние между выводами больше (как у
КР142ЕН12А). Цоколевка совпадает. Микросхема К140УД6 заменима на
157
158
80
Рис. 4
КР140УД608, К140УД7, КР140УД708. Светодиод может быть любого типа красного
свечения. Резистор R2 — четыре параллельно соединенных С2-29В 2 Ом, 0,125 Вт.
К точности его сопротивления никаких требований нет, поэтому резистор можно
изготовить и самостоятельно из отрезка высокоомного провода. Резистор R12 —
СПЗ-19а. Остальные элементы—те же, что и в основном варианте блока, аналогично
и конструктивное оформление.
Чертеж печатной платы приведен на рис.4.
Сопротивления резисторов R3 и R4 могут отличаться от указанных на схеме в два
раза, важно лишь, чтобы их соотношение было 1:10. Резистор R3 можно также заме-
нить на два последовательно включенных, причем сопротивление второго должно
составлять 5... 10% от первого, это облегчит точную установку тока ограничения.
При настройке блока подборкой резистора /^/устанавливают выходное напряже-
ние 20 В и регулировкой R12 — 0 В. Поскольку эти операции взаимозависимы, их
надо повторить несколько раз.
В режиме стабилизатора тока переключатель SA2 следует устанавливать в поло-
жение, соответствующее минимальному напряжению, при котором обеспечивается
необходимый ток нагрузки. Блок будет стабилизировать ток и при большем напря-
жении, но мощность, выделяемая'на микросхеме DA1, превысит предельно Допу-
стимую (10... 12 Вт), и может сработать тепловая защита, встроенйай в микро-
схему DA1.
ЛИТЕРАТУРА
1. Нефедов А., Гэловина В. Микросхемы КР142ЕК12,— Радио, 1993, № 8, с. 41; 1994, № 1, с. 45.
2. Нефедов А., Головина В. Микросхемы КР142ЕН18А, КР142ЕН18Б. — Радио, 1994, №3, с. 41.
3. Александров И. Лабораторный блок питания. — Радио, 1997, № 9, с. 42.
4. Шульгин Г Унифицированные трансформаторы. — Радио, 1981, №7, с. 73.
5. Нефедов А., ВалявскийА. Микросхемные стабилизаторы серии КР1162. — Радид, 1995, № 4
Журнал «Радио», 1998, №5, с. 55, № 10, с. 79
РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ
СПЕЦИАЛЬНЫЕ БЛОКИ ПИТАНИЯ
Л. АНУФРИЕВ
БЛОК ПИТАНИЯ БЕЗ СЕТЕВОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Описываемый ниже блок питания разработан для цифрового мультиметра, но
может быть использован и в ряде других электронных устройств. Блок выполнен по
структурной схеме: выпрямитель — параметрический стабилизатор напряжения —
преобразователь постоянного напряжения в переменное повышенной частоты —
переходной трансформатор — вторичный выпрямитель. Подобные блоки обладают
тем преимуществом, что в них отсутствует громоздкий низкочастотный сетевой
трансформатор и значительно облегчены требования к фильтрам вторичных выпря-
мителей, что особенно важно, если их несколько. Незначительно увеличивает габа-
риты фильтр сетевого выпрямителя, но он всего один и поэтому в целом блок пита-
ния очень компактен.
Блок работоспособен при напряжении сети в пределах 190...240 В (при 50 Гц),
потребляемый ток — около 50 мА. Частота преобразования — примерно 15 кГц.
Нестабильность выходного напряжения при изменении напряжения сети в указан-
ных пределах около 1 %.
Принципиальная схема блока показана на рис. 1. Число и параметры вторичных
выпрямителей выбраны исходя из предназначения блока и, разумеется, могут быть
160
и другими. Максимальный ток нагрузки источника напряжением 15 В равен 10 мА,
5 В - 400 мА, 2x10 В — 2x10 мА. Двойная амплитуда (размах) пульсации часто-
ты 30 кГц для этих источников равна соответственно 200, 700 и 150 мВ; для часто-
ты 100 Гц — не превышает 0,5%. При более жестких требованиях к выходным напря-
жениям потребуется введение дополнительных стабилизаторов и фильтров.
Мост на диодах V1-V4 выпрямляет сетевое напряжение. Значительная доля на-
пряжения сети падает на балластном конденсаторе С1. Резистор R1 служит для
разрядки конденсатора С1 при отключении блока от сети. Резистор R2 ограничивает
бросок зарядного тока через конденсатор С1. После зарядки этого конденсатора он
служит ограничителем тока зарядки конденсаторов фильтра С2 и СЗ. Использование
емкостного балластного элемента вместо резистивного имеет ряд преимуществ.
В частности, конденсатор практически не расходует активную мощность и, следова-
тельно, не нагревается, увеличивает коэффициент стабилизации параметрического
стабилизатора; при коротком замыкании в цепи нагрузки ток через диоды V1-V4
значительно меньше при балластном конденсаторе, чем при балластном резисторе.
Выпрямленное напряжение с фильтра C2R3C3 поступает на параметрический
стабилизатор напряжения, собранный на стабилитроне V5. Балластным для стаби-
лизатора служит суммарное сопротивление резисторов R2 и R3 плюс емкостное
сопротивление конденсатора С1 (на частоте 50 Гц оно равно примерно 3,1 кОм).
Конденсатор СЗ снижает выходное сопротивление фильтра на рабочей частоте
преобразователя.
Генератор преобразователя выполнен на транзисторах V7, V8, диодах V6, V9 и
трансформаторе Т1 по последовательной схеме с положительной обратной связью
по напряжению. Магнитопровод трансформатора работает в ненасыщенном режи-
ме. Рабочую частоту преобразователя определяют в основном номиналы конденса-
торов С4, С5 и резисторов R4, R5. Использованное построение генератбра позво-
лило получить относительно малые потери мощности в режиме переключения и тем
самым облегчить температурный режим транзисторов генератора. Вторичные вып-
161
рямители собраны по двухполупериодной схеме на диодах V10- V17 с емкостными
фильтрами и особенностей не имеют.
В блоке использованы резисторы МЛТ, конденсатор С1 — МБГЧ-1, С2, СЗ, С6 —
К50-12, С4, С5 — КМ-4, С7, С8,С10 — КМ-6 (С7 и СЮ — по два конденсатора, включен-
ных параллельно), С9 — К53-1. Вместо конденсаторов К50-12 можно использовать К50-
6. Диоды Д223Б можно заменить выпрямительными диодами Д7Ж или Д226Б (при такой
замене номинал резистора R2 можно уменьшить до 100 Ом). Стабилитрон V5 следует
установить на радиатор, изготовленный из дюралюминиевой полоски размерами
65x15 мм и толщиной 1,5 мм и изогнутый в виде буквы U. Транзисторы V7 и ^желатель-
но подобрать с отклонением по коэффициенту /?21 э не более 10%.
Конструкция трансформатора изображена на рис. 2. Устройство по сути пред-
ставляет собой агрегат из двух тороидальных трансформаторов, объединенных об-
щим объемным витком. Такая конструкция обеспечивает очень малую емкость меж-
ду первичными и выходными обмотками, а значит, и хорошую развязку между ними.
Ферритовые кольца 6 (типоразмера К16х8х6 из феррита 2000НМ) с обмотками 7
помещены в отрезок медной трубки 5. Медные боковины 1 припаяны к трубке 5 и
центральному медному стержню 2. Перегородка 8, припаянная к стержню 2, служит
экраном между первичными (/—///) и вторичными (IV-IX) обмотками. Объемный ви-
ток, образованный стержнем, боковинами и трубкой, служит одновременно корпу-
сом агрегата. Обмотки изолированы со всех сторон: со стороны боковин — стекло-
текстолитовыми шайбами 3, а с остальных—прессшпановыми прокладками 9. Выво-
ды 4 пропущены через отверстия в боковинах 1 и шайбах 3.
Обмотки / и II, содержащие по 22 витка провода ПЭШО 0,12, намотаны в два
провода. Обмотка 111 —- 282 витка провода ПЭВ-1 0,15. Обмотки VI и II содержат по
34 витка провода ПЭВ-2 0,29 и намотаны в два провода. Остальные обмотки содер-
жат по 34 витка провода ПЭВ-2 0,12 и намотаны в четыре провода.
Размеры трансформатора могут несколько отличаться от указанных, так как это
не сказывается существенно на его параметрах. Паять детали объемного витка нуж-
но небольшими участками хорошо прогретым паяльником с обязательным промежу-
точным охлаждением корпуса, чтобы исключить перегревание обмоток. Особое вни-
мание надо обратить на качество пайки боковин к стержню и трубке, так как по объем-
ному витку протекает ток до 10 А и недоброкачественная пайка может внести в транс-
форматор большие потери и вызвать перегревание его корпуса. Центральный
стержень можно оставить удлиненным с одной или обеих сторон и использовать для
крепления трансформатора к монтажной плате. Стержень следует электрически
соединить с общим проводом блока питания.
162
Налаживание блока начинают с проверки режима работы его узлов. Отключают
коллектор транзистора 1/7 и параллельно стабилитрону V5 присоединяют резистор
сопротивлением 3 кОм мощностью 4 Вт. Включают блок в сеть и измеряют напряже-
ние на стабилитроне 1/б.АОно должно быть близко к 100 В, а падение напряжения на
резисторе R3—16...20 В. Не отключая резистора от стабилитрона, восстанавливают
цепь коллектора транзистора V7. При правильно включенных обмотках преобразо-
ватель возбуждается, в чем можно убедиться по осциллографу, подключенному
к одной из вторичных обмоток, или по появлению постоянного напряжения на одном
из выходов.
Отключают резистор от стабилитрона, подсоединяют к блоку нагрузку и убеждают-
ся, что генерация не срывается. Если же в нагруженном преобразователе колебания
не возникают, то можно подключить между базой и коллектором транзисторов V7 и V8
по резистору сопротивлением около 100 кОм. Налаживание завершают, проверяя ток
через стабилитрон V5 при номинальной нагрузке. При номинальном сетевом напря-
жении этот ток должен быть равен 10... 15 мА. Его устанавливают подборкой добавоч-
ного конденсатора БМТ или К40П емкостью 0,1...0,22 мкФ на номинальное напряже-
ние не ниже 400 В, подключаемого параллельно конденсатору С1.
Журнал «Радио», 1982, №5, с. 46
В. ОБОЕВ
РЕЛЕ ВРЕМЕНИ В БЛОКЕ ПИТАНИЯ
Блок питания стереофонического УНЧ, как правило, содержит конденсаторы
фильтра сравнительно большой емкости. При включении такого блока в сеть из-за
значительного зарядного тока конденсаторов перегружаются выпрямительные дио-
ды и трансформатор. Чтобы избежать этого, я встроил в свой блок с двуполярным
питанием реле времени на составном транзисторе (см. схему).
1бЗ
Когда блок включают в сеть, конденсаторы фильтра С2 и СЗ, заряжаются через
резисторы R2t R3, ограничивающие ток до безопасного для деталей выпрямителя
значения. Примерно через секунду после включения конденсатор С1 зарядится на-
столько, что составной транзистор V5V6 откроется и сработает реле К1, Своими
контактами К1.1 и К1.2 оно зашунтирует резисторы R2t R3. Напряжение питания
станет номинальным.
Резисторы Я2, R3 — ПЭВ-7,5, остальные МЛТ. Конденсатор С1 — К50-6, К50-12.
Реле — РЭС-9, паспорт РС4.524.200. Если при открытом транзисторе реле не сраба-
тывает, следует подобрать резистор R4.
Журнал «Радио», 1982, № 2, с. 53
С. БИРЮКОВ
БЛОК ПИТАНИЯ ТАЙМЕРА
Для питания от сети различных устройств постоянным напряжением 5,..30 В ши-
роко применяют преобразователи, содержащие следующие узлы: выпрямитель се-
тевого напряжения, фильтр, преобразователь постоянного напряжения в перемен-
ное (частотой 20...40 кГц), понижающий трансформатор и выпрямитель. Они суще-
ственно компактнее и легче традиционных выпрямителей с сетевым трансформа-
тором, но содержат обычно два высокочастотных трансформатора — понижающий
и времязадающий («Блок питания цифрового частотомера» — «Радио», 1981, № 12).
Если мощность нагрузки не превышает нескольких ватт, можно остановиться на
однотрансформаторном блоке питания с использованием транзисторов средней
мощности. Ниже описан один из вариантов (см. схему) подобного блока питания
цифрового таймера, построенного на микросхемах серии К155. Блок обеспечивает
выходное нестабилизированное напряжение около 5 В при токе нагрузки до 0,8 А и
импульсную последовательность с частотой 50 Гц в уровнях ТТЛ.
Преобразователь блока собран по полумостовой схеме (см. упомянутую выше
статью). Мост образован конденсаторами С4, С5 и транзисторами VT2, VT3 и VT4,
VT5. Для обеспечения необходимой выходной мощности транзисторы в плечах вклю-
чены попарно.
Цепь запуска преобразователя состоит из транзистора VT6 и элементов R8-R10,
С12. Транзистор VT6 работает в лавинном режиме. После включения питания кон-
денсатор С12 заряжается через резисторы R8 и R10. Когда напряжение на коллекто-
ре транзистора VT6 достигает уровня 40...60 В, он лавинообразно открывается и
конденсатор С12 разряжается через транзистор VT6, эмиттёрный переход транзис-
тора VT5 и резистор R10. Длительность импульса тока разрядки практически оп-
ределяется постоянной времени C12R10. Если длительность импульса окажется
слишком малой или, наоборот, слишком большой (более полупериода генерации),
генератор не запустится.
Импульс тока открывает транзистор VT5, запуская преобразователь. Отри-
цательные полупериоды напряжения с обмотки ///трансформатора 72, действующие
на базе транзистора VT5, передаются на эмиттер транзистора VT6 и периодически
открывают его. В результате конденсатор С12 поддерживается разряженным и раз-
рядных импульсов в цепи запуска больше не возникает. Если по какой-либо причине
колебания в преобразователе сорвутся, конденсатор С12 вновь начнет заряжаться,
цепь запуска вновь сформирует запускающий импульс.
Напряжение с выходной обмотки /I/трансформатора 72 выпрямляют диоды VD3,
VD4, пульсации сглаживают конденсаторы С6 и С7. Размах пульсаций на выходе
блока питания не превышает 0,3 В.
164
R1 22
165
КТ315Б
R3 110 -
—
C6.
100mk*
*16B
> Выход
З В. 50 Гц
------->
Ток, потребляемый блоком от сети, имеет вид коротких импульсов, заря-
жающих конденсатор СЗ. Этот ток, протекая через первичную обмотку вспомо-
гательного трансформатора Т1, наводит во вторичной обмотке импульсы на-
пряжения. После ограничения стабилитроном VD2 и фильтрации цепью C1R2C2
они поступают через эмиттерный повторитель на импульсный выход блока и
используются в таймере в качестве счетных импульсов. Если от блока питания
не требуется формирования счетных импульсов, элементы Т1, VD2, C1t С2, R2,
R3 и VT1 можно исключить, а резистор R1, ограничивающий бросок тока через
выпрямительный мост VD1 при включении блока заменить другим, сопротивле-
нием около 36 Ом.
В блоке питания использованы конденсаторы К73-17 на номинальное напряжение
250 В (С4, С5), К50-29 (СЗ), К52-1 (С6), КМ-6 (С7, С7), КМ-5а (02, С8-С72), резисто-
ры МТ. Транзисторы КТ605А можно заменить на КТ604А. Трансформатор Т1 — им-
пульсный, И49, имеющий две одинаковые обмотки с индуктивностью по 29 мГн.
Трансформатор можно намотать на кольце типоразмера К10x6x5 из феррита 600НН.
Каждая из его обмоток должна содержать по 150 витков провода ПЭЛШО 0,12.
Трансформатор 72 намотан на кольце типоразмера К32х20х6 из феррита 3000HH.
Обмотка / содержит 150 витков провода ПЭЛШО 0,27, II и III — по 4 витка прово-
да ПЭЛШО 0,27, IV — 2x6 витков провода ПЭВ-2 0,8. Обмотки следует тщательно
изолировать одну от другой, можно использовать для этой цели полиэтиленовую
пленку. Обмотка / и каждая половина обмотки IVдолжны быть равномерно распреде-
лены по окружности кольца. При указанных параметрах трансформатора 72 частота
преобразования равна примерно 30 кГц. Если трансформатор намотать на кольце
типоразмера К28х16х9 из феррита 2000НН с сохранением указанных чисел витков,
частота понизится до 16 кГц, однако работа преобразователя при этом будет сопро-
вождаться свистом высокого тона.
Блок питания при продуманном монтаже может быть собран в корпусе по разме-
рам, соответствующим батарее 3336. Налаживания блок не требует. Выходное на-
пряжение блока не должно быть менее 5 В при токе нагрузки 0,3 А и 4,8 В при 0,8 А.
Если выходное напряжение отличается от указанного, необходимо изменить число
витков обмотки / трансформатора 72.
В том случае, когда собранный преобразователь не запускается, необходимо
проверить по осциллографу с закрытым входом форму напряжения на коллекторе
транзистора VT6 — оно должно иметь вид пилообразных колебаний с частотой не-
сколько сотен герц. При отсутствии колебаний необходимо заменить транзистор.
Хорошей формы счетных импульсов частотой 50 Гц можно добиться, зашунтиро-
вав первичную обмотку трансформатора Т1 резистором R11 сопротивлением не-
сколько десятков Ом, а также подбирая конденсаторы С1 и С2.
Журнал «Радио», 1984, № 7, с. 47
А. МИРОНОВ
ПЯТИВОЛЬТОВЫЙ С СИСТЕМОЙ ЗАЩИТЫ
В настоящее время широкое распространение получили цифровые интегральные
микросхемы ТТЛ. Для питания устройств, собранных на этих микросхемах, обычно
необходим источник, обеспечивающий ток нагрузки до4...5 А. Это связаностем, что
некоторые микросхемы потребляют ток 100 мА и более. Заметим, что от такого ис-
точника не требуется высокой стабилизации выходного напряжения (для микросхем
широкого применения приемлема нестабильность 5% при номинальном значении
напряжения 5 В).
166
Современный источник питания целесообразно оснастить системой защитных
устройств. Известно, в частности, что микросхемы ТТЛ очень чувствительны к превы-
шению напряжения питания. Так, микросхемы серии К133 могут выдерживать напря-
жение питания 7 В в течение 5 мс; при большем напряжении или большем времени
работоспособность не гарантируется. Этим объясняется необходимость введения
в источник устройства защиты по выходному напряжению — ведь выход из строя
налаживаемого аппарата может обойтись очень дорого.
О целесообразности защиты источника от перегрузки по току и короткого замыка-
ния на выходе можно не говорить — она очевидна. Можно только добавить, что платы
устройств на микросхемах имеют высокую монтажную плотность, из-за чего вероят-
ность короткого замыкания цепи нагрузки источника при монтаже и налаживании уве-
личивается.
Если предполагается длительная работа источника в режиме максимальной нагрузки,
целесообразно ввести в него устройство тепловой защиты регулирующего элемента.
Блок питания, схема которого представлена на рис. 1, был разработан с учетом
перечисленных выше требований. Основное его назначение — питание устройств, вы-
полненных на цифровых микросхемах ТТЛ, при их налаживании, проверке и ремонте.
Стабилизатор напряжения блока выполнен по компенсационной схеме. Блок оснащен
системой защиты от короткого замыкания и перегрузок по току нагрузки и выходному
напряжению, а также от перегрева регулирующего транзистора. Ток и температуру сра-
батывания системы защиты можно регулировать в широких пределах. Работа системы
защиты отображается на индикационном светодиодном табло.
Основные технические характеристики
Напряжение питания блока, В........................................... 2201^
Выходное напряжение, В.............................................. 5±10%
Нестабильность выходного напряжения при токе нагрузки 5 А, мВ, не более . 30
Размах пульсации выходного напряжения
при напряжении питания 220 В и токе нагрузки 5 А, мВ, не более........ 30
Напряжение срабатывания системы защиты, В ............................. 6,2
Максимальный ток срабатывания системы защиты, А........................... 5
Ток короткого замыкания цепи нагрузки, А, не более ..................... 1,2
Общая структура стабилизатора напряжения блока традиционна. Такие устрой-
ства уже не раз были описаны в литературе. Нагрузкой правого по схеме транзисто-
ра сборки VT10, представляющего собой элемент сравнения, служат стабилизатор
тока на транзисторе VT5 и диоде VD8 и регулирующий элемент на транзисторах VT6,
VT8, построенный по схеме составного транзистора с дополнительной симметрией.
При одинаковых токе коллектора и токе базы такой составной транзистор имеет
меньшее напряжение насыщения, чем обычная ячейка из стольких же транзисторов,
включенных по схеме Дарлингтона. Применение в стабилизаторе тока германиевого
транзистора и составного транзистора с дополнительной симметрией в регулирую-
щем элементе позволило уменьшить минимальное входное напряжение стабилиза-
тора. Так, например, в авторском варианте блока при выходном напряжении 5 В и
токе нагрузки 2 А выходное напряжение входило в пятипроцентную зону номиналь-
ного напряжения уже при входном напряжении 6 В, а при 4 А — при 6,5 В без выбора
транзисторов VT6-VT8.
Узел защиты стабилизатора оттоковых перегрузок собран по схеме, предложенной
Петренко В. Г. [1], и состоит из транзистора VT9 и резисторов R14-R16. При увеличе-
нии тока нагрузки увеличивается напряжение на эмиттере транзистора VT7 (на паде-
ние напряжения на резисторе R14). Это означает, что увеличивается напряжение и на
базе транзистора VT9. Как только ток нагрузки достигнет порога срабатывания узла
защиты, откроется транзистор VT9. С этого момента базовый ток регулирующего эле-
мента перестает увеличиваться при уменьшении сопротивления нагрузки, а значит,
167
начинает уменьшаться выходное напряжение. Поскольку на базе транзистора VT9 на-
пряжение, формируемое делителем R15R16, уменьшается медленнее, чем наэмитте-
ре, этот транзистор еще больше открывается и ток нагрузки уменьшается. Минималь-
ным он будет при коротком замыкании на выходе. При выходном напряжении 4,5 В
светодиод VD12 гаснет, и это говорит о перегрузке по току.
d
Рис. 1
Если теперь начать увеличивать сопротивление нагрузки, выходное напряжение будет
увеличиваться. При 4,5 В светодиод VD12 включается, а при 4,75 В уже горит ярко — это
означает, что выходное напряжение вошло в зону допуска. Поскольку ток короткого замы-
кания в четыре раза меньше максимального тока нагрузки, блок может находиться в ре-
жиме короткого замыкания неограниченно долго без опасности перегревания.
Узел защиты по выходному напряжению собран на тринисторе VS1, стабилитро-
не VD11 и диоде VD10. При увеличении по какой-либо причине выходного напряже-
ния до порога срабатывания включается стабилитрон VD11 и вслед за ним открыва-
ется тринистор VS1. Тринистор через диод УШО замыкает выход стабилизатора, из-
за чего выходное напряжение скачком уменьшается до 2...3 В. Одновременно через
резистор R19 замыкается на общий провод и выход выпрямителя, в результате пре-
дохранитель FU2 быстро перегорает, отключая стабилизатор от выпрямителя. При
этом светодиод VD12 гаснет и загорается светодиод VD6, сигнализируя о сраба-
тывании защиты по напряжению и необходимости замены предохранителя.
Узел тепловой защиты регулирующего транзистора стабилизатора собран на
транзисторах VT1-VT4. Транзистор VT1 — датчик температуры. Он установлен на
радиаторе рядом с транзистором VT7. На транзисторах VT2, VT3 собран триггер
168
Шмитта, сборка VT4 — усилитель тока. При достижении температурного порога
срабатывания транзистор VT1 открывается настолько, что триггер устанавливается
в состояние, когда VT2 закрыт, a VT3 — открыт и насыщен. При этом открываются
транзисторы сборки V74, и правый из них по схеме замыкает на общий провод базу
транзистора VT8, из-за чего регулирующий элемент стабилизатора закрывается,
R19 0,51
VT7 КТ908Б
VT8, VT9 КТ315Б
VT6 КТ6ШБ
VD10 КД212А
VD11 КШ7А
VD13, VD14 КС113А
а левый — включает светодиод VD7, указывающий на тепловую перегрузку
регулирующего транзистора.
Когда радиатор транзистора VT7 несколько остынет, триггер возвратится в ис-
ходное состояние, стабилизатор снова включится, а светодиод VD7 погаснет. Под-
робно работа тепловой защиты onncai ia в [2].
Для удобства ремонта и профилактики блока некоторые точки устройства выве-
дены на контрольный разъем XS1, размещенный на задней панели корпуса. Анали-
зируя напряжение в контрольных точках, можно локализовать неисправность и даже
определить неисправный элемент еще до вскрытия прибора.
Трансформатор Т1 намотан на тороидальном ленточном сердечнике ОЛ50/80-25.
Первичная обмотка содержит 1800 витков провода ПЭВ-2 0,47, вторичная — 82 витка
провода ПЭВ-2 1,95. Предохранители FU1, FU2 —ВП1.
Конденсаторе / — любой оксидный (К50-16, К50-6), С4 — К52-1 или другой тех
же размеров. Остальные — керамические), КМ5, КМ6. Резистор R14 — С5-16В
(мощность не менее 3 Вт) сопротивлением 0,08...0,1 Ом или самодельный, изго-
товленный из толстой высокоомной проволоки; резистор R19 — такой же. Все
подстроечные резисторы — СП4-1. Транзистор VT7 установлен на ребристый ра-
169
диатор с эффективной площадью охлаждающей поверхности не менее 600 см2.
Транзистор VT1 устанавливают рядом с VT7 и плотно прижимают к радиатору
стальной пластиной. Под оба эти транзистора необходимо заложить тонкий слой
теплопроводящей пасты.
Габариты блока в сборе — 330x135x65 мм. Конструктивной основой служит кар-
кас, образованный передней 1 и задней 6 панелями (рис. 2) из листового дюралю-
миния, четырьмя резьбовыми втулками 3 и двумя стяжками 4 из уголкового
дюралюминиевого проката (каждая стяжка Т-образного сечения и сложена из двух
отрезков проката). Панели прикреплены к стяжкам уголками 5 из того же проката.
Большинство деталей блока смонтированы на двусторонней печатной плате 2,
Рис. 2
170
Чертеж платы показан на рис. 3. Сетевой трансформатор установлен на дюралюми-
ниевой пластине толщиной 3 мм, прикрепленной к каркасу через резьбовые втулки. На
этой же пластине установлены тринистор VS1, радиатор площадью 200 см2 с диода-
ми VD1 - VD4 и конденсатор С1 через прокладку из текстолита. Плата закреплена в карка-
се так, что для доступа к деталям достаточно демонтировать только переднюю панель,
отвернув четыре винта. Радиатор регулирующего транзистора привинчен к стяжкам карка-
са. Транзисторы VT6, VT8 и резистор R14 распаяны на контактной планке, привинченной
к радиатору.
Защитный кожух представляет собой отрезок трубы прямоугольного сечения, согну-
той из листового дюралюминия толщиной 0,5 мм. Вся поверхность кожуха покрыта сеткой
вентиляционных отверстий диаметром 5 мм с шагом 10 мм.
Каркас с деталями блока вдвигают в кожух и фиксируют четырьмя винтами со стороны
дна. Кожух можно также спаять из пластин фольгированного стеклотекстолита толщиной
не менее 1,5 мм.
Следует отметить, что все проводники, несущие ток нагрузки, особенно на участ-
ке от эмиттера транзистора VT7 до выходных зажимов, следует выбирать большего
сечения и выполнять их возможно более короткими. Выводы делителя напряжения
R20R21R22, конденсаторов С4 и С5 и вывод анода стабилитрона VD9 надо припаи-
вать непосредственно к выходным зажимам.
Транзистор VT7 можно заменить на КТ908А, КТ803, КТ808, КТ819 с любым буквен-
ным индексом, но при этом транзистор VT8 тоже надо будет заменить на любой из
серий КТ608, КТ630. Вместо КТ644Б (VT6) можно использовать любой из серий
КТ639, КТ814, КТ816; вместо ГТ 108A(VT5) —любой маломощный германиевый тран-
зистор; VT1-VT3, VT9 — любые маломощные кремниевые со статическим ко-
эффициентом передачи тока более 20 при напряжении между коллектором и эмит-
тером не более 0,5 В. Сборки транзисторов VT4 и VT10 могут быть любыми из этой
серии. КД212А можно заменить другим диодом с большим импульсным током, на-
пример, из серий КД202, КД203, КД209, КД213. Светодиоды тоже можно заменить
на другие, например, из серии АЛ341.
Диоды КД202А (VD1 - VD4) можно заменить на КД203, КД206, КД210 с любым
буквенным индексом. Можнотакже использовать и германиевые диоды ДЗОЗ - Д305.
В этом случае площадь радиатора для них можно уменьшить вдвое, а число витков
обмотки //трансформатора Т1 сократить до 74.
Налаживание блока начинают со стабилизатора. Резисторы R2viR21 устанавли-
вают в верхнее по схеме положение, a R15 — в нижнее. Включают блок и, регулируя
резистор R21, устанавливают на выходе напряжение 5 В, при этом должен гореть
светодиод VD12. Если стабилизатор возбуждается, что надежнее всего определить
по осциллографу, подбирают конденсатор СЗ. Подключают нагрузку и проверяют
устойчивость работы устройства при токе нагрузки до 5 А.
Устанавливают ток нагрузки 5 А и, вращая ручку резистора R15, добиваются сра-
батывания узла защиты по току (при этом напряжение на выходе уменьшается,
а затем и гаснет светодиод VD12). Проверяют работу узла во всем интервале сопро-
тивления нагрузки. При минимальном сопротивлении нагрузки, равном 1 Ом, ток
сначала ограничивается, а при дальнейшем уменьшении этого сопротивления умень-
шается; при нулевом сопротивлении ток должен быть в пределах 1 ...1,2 А. При увели-
чении сопротивления нагрузки должен происходить обратный процесс.
Далее проверяют порог срабатывания узла защиты по напряжению на выходе.
Для этого параллельно резистору R22 временно подключают переменный резистор
сопротивлением около 510 Ом. Вращая его ручку, увеличивают выходное напряже-
ние до срабатывания узла, при этом должен перегореть предохранитель FU2 и за-
жечься светодиод VD6. Если порог находится в пределах 6...6,3 В, проверку заканчи-
вают и временный резистор удаляют. При выходе порога срабатывания за эти преде-
лы подбирают стабилитрон VD11.
171
Рис. 3
В последнюю очередь регулируют узел температурной защиты. Для атого вклю-
чают блок под нагрузку, доводя! температуру корпуса транзистора VT7 до 80 °C и
вращают ручку резистора R2 rq срабатывания узла. После остывания транзисто-
ра VT7 стабилизатор должен снова включиться. При правильной установке датчи-
ка VT1 тепловой «гистерезис» обычно равен 4...5 йС.
Вследствие того, что при работе блока происходит нагревание стабилитрона VD9t
выходное напряжение несколько уменьшается. Чтобы этого избежать, необходимо
172
К колл.
К на гр.
«-------
К база
VT1
К эм.
<----
К базе.
^УТ8,
К быб.З
XS1
К у.з. VS1
К ан. VS1
» К быб.4- XS1
> К FU2
> К быб.2 XS1
> К быб.1 XS1
Общ.
К кол/t. VT6,
базе VT7
К колл. VT7
резистор Й20 заменить самодельным, намотанным медным обмоточным прово-
дом ПЭВ-2 0,03. Резистор должен быть безындуктивным, иначе ухудшится быстро-
действие стабилизатора. Для этого отрезок провода, предназначенный для намот-
ки, складывают пополам, скручивают в шнур и наматывают на резистор МЛТ-0,25
сопротивлением более 10 кОм. Обмотку заливают эпоксидной смолой.
Стабилизатор обладает высоким быстродействием, что особенно важно при рабо-
те с импульсной нагрузкой (таковыми и являются устройства на логических микро-
173
схемах). Реакцию стабилизатора на импульсное изменение тока нагрузки с перепа-
дом 4 А характеризует график, показанный на рис. 4. Выбросы выходного напряжения
пропорциональны перепаду тока нагрузки и могут быть снижены увеличением емкос-
ти выходных конденсаторов. Кроме того, на быстродействие стабилизатора заметное
влияние оказывает конденсатор СЗ, поэтому его емкость должна быть как можно мень-
шей, но обеспечивающей устойчивую работу блока во всех режимах.
/н.А
Uy пр. В
10 20 30 40 50 Глс
t.MC
4
3
2
1
° 1 2 3 4 56 7
Рис. 4
В стабилизаторе предусмотрена возможность внешнего управления включением
выходного напряжения. Такой режим необходим при питании от блока устройств
с микропроцессором серии К580, поскольку он требует определенной последова-
тельности включения питания. Для внешнего управления включением блока в него
надо ввести дополнительный транзистор КТ315Б, подключив его эмиттер к общему
минусовому проводу, а коллектор — к третьему гнезду разъема XS7. Базу через
токоограничительный резистор подключают к источнику управляющего сигнала.
Блок выключают подачей на эмиттерный переход этого транзистора (через токо-
ограничительный резистор) положительного напряжения 2...5 В, например, с выхо-
да логического элемента ТТЛ. Быстродействие стабилизатора на включение и вык-
лючение во многом зависит от его выходной емкости. Для увеличения быстродей-
ствия емкость конденсатора С4 надо уменьшать.
Если какой-либо узел защиты в блоке окажется ненужным, его можно исключить
без перерасчета стабилизатора. Так, если нет необходимости защищать стабилиза-
тор от тепловой перегрузки, то следует исключить элементы VT1- VT4, VD5, VD8, С2,
R2-R11.
ЛИТЕРАТУРА
1. Додик С. Д., Петренко В. Г, Сравнительный анализ и расчет основных схем защиты транзис-
торных стабилизаторов напряжения. Вопросы радиоэлектроники. Серия общетехническая,
НИИЭИР, вып. 11,1976.
2. МироновА. Тепловая защита стабилизаторов напряжения.— Радио, 1983, № 10, с. 32.
Журнал «Радио», 1984, № 11, с. 46
174
И. АЛЕКСАНДРОВ
ДОРАБОТКА БЛОКА БП2-3
В продаже можно встретить самые разнообразные блоки питания, в том числе и
блок БП2-3, предназначенный для питания микрокалькуляторов серии «Электроника»
(БЗ-18А, БЗ-18М, БЗ-21). Этот же блок питания входит в комплект самих микрокальку-
ляторов. Он вырабатывает стабилизированное напряжение 5 В при токе нагрузки
до 0,2 А.
В состав блока включен компенсационный стабилизатор, на вход которого посту-
пает постоянное напряжение 14... 15 В. Поэтому нетрудно сделать вывод об исполь-
зовании блока для питания бытовой аппаратуры, в частности переносных транзи-
сторных радиоприемников с напряжением 9 В, а также для зарядки аккумуляторных
батарей 7Д-0,115.
Конечно, блок придется доработать для этих целей по приведенной на рисунке
схеме. На ней нумерация элементов указана в соответствии с паспортом на блок,
а цепи доработки обозначены штриховыми линиями. Как видно, в блок дополни-
тельно установлены конденсатор, резистор, стабилитрон и два разъема. И те-
перь блок питания будет не только выполнять свои основные функции, но ,и да-
вать выходное стабилизированное напряжение 9 В при токе нагрузки до 0,15 А на
разъеме XS1, а также обеспечивать зарядку батареи 7Д-0,115, подключаемой
к разъему XS2 током примерно 15 мА.
Конденсатор СЗ шунтирует один из диодов моста и способствует устранению
фона переменного тока при приеме радиовещательных станций на подключенный
к блоку радиоприемник. Резистор R4 определяет значение зарядного тока, а стаби-
литрон VD6, включаемый последовательно с VD5, повышает стабилизируемое
напряжение.
I 5/72-3
VT1 КТ807 R3 200
- 15В
VD1- VD4 R2 2Ак УТ2 К361В
XS1
УВ'
XS2
'Зарядка'
175
В исходном состоянии, показанном на схеме, блок готов к работе с микрокальку-
лятором, а также к зарядке аккумуляторной батареи. При включении в разъем XS1
вилки с проводами питания радиоприемника последовательно со стабилитроном VD5
оказывается включенным стабилитрон VD6, выходное напряжение блока возрастает
на величину напряжения стабилизации этого стабилитрона (т. е. примерно на 3,9 В)
и становится равным примерно 9 В. Естественно, что питать от блока еще и микро-
калькулятор в этом случае нельзя.
В качестве XS1 и XS2 использованы малогабаритные разъемы для микротеле-
фонов ТМ-2, ТМ-4. Их размещают на верхней панели блока. Какого-либо налажива-
ния блока не требуется и при правильном монтаже он начинает работать сразу.
Журнал «Радио», 1991, № 1, с. 71
С. ШВЕЦОВ
ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ УСТРОЙСТВ ПАМЯТИ
Предлагаемый стабилизатор напряжения блока питания устройств памяти раз-
работан с учетом требований к источнику питания компьютера, изложенных в [1], и
практически свободен от некоторых недостатков, присущих аналогичным устрой-
ствам. Связь выхода блока с входом ~ трансформаторная, что исключает возмож-
ность повышения выходного напряжения при выходе из строя ключевого транзисто-
ра. Высокий КПД стабилизатора (более 75%) упрощает проблему отвода тепла.
Устройство не содержит дефицитных деталей и не критично к их параметрам.
В связи с тем что на некоторые микросхемы памяти запрещено подавать пита-
ние +5 В без напряжения -5 В, в описываемом стабилизаторе предусмотрена воз-
a
Рис. 1
176
можность блокировки его при пропадании входного напряжения -5 В. О построении
подобных блокирующих узлов можно также прочитать в [2].
Стабилизатор позволяет устанавливать выходное напряжение в пределах 2...40 В.
Устройство (рис. 1) образуют мультивибратор на транзисторах VT4 и VT5 с регуля-
тором скважности импульсов на транзисторе VT2; усилитель тока на транзисторах VT6
и V77; узел вольтодобавки, состоящий из обмотки //трансформатора Т1, диода VD2,
резистора R14, конденсатора СЗ; выходной узел, включающий в себя обмотку III
трансформатора Т1, выпрямитель на диоде VD3, выходной фильтр L1C4-C6; узел
сравнения на транзисторе VT1, стабилитроне VD1 и резисторах R1-R4.
Основные технические характеристики
Напряжение источника питания, В . . 11...15
Выходное напряжение, В........ 5
Напряжение пульсаций, В, не более 0,25
Выходной ток, А .......... ..............................................0,5... 1,6
КПД, %..................................... . ...................... 75...85
Частота преобразования, кГц.............................................. 8...40
Стабилизатор, может работать и при токе нагрузки, меньшем указанного, однако
при этом уровень пульсации может превысить 0,25 В. Это происходит из-за умень-
шения частоты преобразования стабилизатора. Уменьшить пульсации можно заме-
ной конденсаторов фильтра С4 - С6 другими, с большей емкостью. К увеличению
уровня пульсации приводит и повышение напряжения питания стабилизатора.
При подаче питания на блок и наличии напряжения -5 В транзисторы VT1, VT2 и
VT3 закрыты, поэтому мультивибратор начинает работать на некоторой частоте. Им-
пульсы мультивибратора фиксированной длительности, усиленные по току транзис-
торами VT6 и V77, открывают ключевые транзисторы VT8, VT9, и через них начинает
протекать ток в обмотку / импульсного трансформатора Т1. После закрывания клю-
а
b
d
СЗ
20мкх “Т+
х10В
R13 30
R14 10
VT8
КТ814Б
VD2
КД213А
-К-
VT9
КТ805БМ
R15 30
R12
470
VT7
КТ31 ЗБ
VD3
КД213А
L1
Т1
С 4 J±
47мкх ”Г
хЮВ
С5
1мк
С 6 _[±
ЮООмкх ~Г
ХЮВ
+ 5В
Общ.
7-1150
177
чевых транзисторов напряжение самоиндукции трансформатора, снимаемое с об-
моток // и ///, через диоды VD2 и VD3 заряжает соответственно конденсаторы СЗ и С4.
В случае повышения напряжения на конденсаторе С6 более 5 В открываются
транзисторы VT1 и VT2, что приводит к увеличению скважности импульсов мульти-
вибратора и, следовательно, уменьшению выходного напряжения блока.
Обмотка II импульсного трансформатора совместно с диодом VD2 и конденсато-
ром СЗ образуют источник вольтодобавки — постоянного напряжения 2...3 В, кото-
рое не позволяет транзистору VT8 входить в насыщение и тем самым увеличивает
быстродействие ключевой ступени и КПД устройства в целом [3].
Узел блокировки, выключающий питание устройства памяти в случае пропадания
напряжения -5 В, образуют транзистор VT3 и резисторы R5, R6. При пропадании
этого напряжения тут же полностью открывается транзистор VT3 и малым сопротив-
лением шунтирует цепь базы транзистора VT4, блокируя работу мультивибратора
стабилизатора.
Чертеж печатной платы стабилизатора и размещение деталей на ней показаны на
рис. 2. Постоянные резисторы блока — МЛТ, подстроечный R1 — СП5-16; конденса-
торы — КМ-5, КМ-6, К50-6. Транзистор VT9 и диод VD3 установлены на одной общей
медной, теплоотводящей пластине размерами 135x50x2 мм через слюдяные про-
кладки.
Рис. 2
Импульсный трансформатор Т1 намотан на броневом магнитопроводе Б36 из
феррита 2000НМ с бумажной прокладкой толщиной 0,2 мм между чашками. Обмот-
ки / и III выполнены жгутом из 10 проводов ПЭВ-2 0,2 и содержат соответственно 10 и
6 витков, обмотка II — 3 витка провода ПЭВ-2 0,2. Дроссель L1 намотан на кольце
типоразмера К20х10х6 из феррита 2000ММ. Обмотка содержит 20 витков прово-
да ПЭВ-2 0,5.
ЛИТЕРАТУРА
1. КрыловА. Блок питания компьютера «Радио-86РК». — Радио, 1986, № 11, с. 26, № 12, с. 17
2. Бирюков С. Блок питания для «Радио-86РК». — Радио, 1990, № 7, с. 58.
3. МироновА. Усовершенствование импульсного стабилизатора напряжения. — Радио, 1987,
№4, с. 35.
4. Селезнев В. Стабилизатор напряжения на компараторе. — Радио, 1986, № 3, с. 46.
5. Смирнов С. Импульсный стабилизатор напряжения. — Радио, 1986, № 11, с. 52.
6. МироновА. Мощный импульсный стабилизатор постоянного напряжения. — Радио, 1987,
№ 9. с. 46
Журнал «Радио», 1991, № 10, с 37
178
С. ПЕТРОВ
БЛОК ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ ДЛЯ КОМПЬЮТЕРА
Для питания персонального компьютера типа IBM и других требуются три-четыре
источника напряжения постоянного тока с общей нагрузочной способностью не ме-
нее 80... 100 Вт. Подобные блоки питания строят, как правило, используя широтно-
импульсную (ШИ) стабилизацию выходного напряжения с частотой преобразования
выпрямленного сетевого напряжения 30... 100 кГц. Это позволяет при малых габари-
тах и высоком КПД устройств получать по цепи +5 В ток значением до 20 А и более.
В импульсных блоках питания, которые были описаны в «Радио» [1,2], ШИ-стаби-
лизация не используется, поэтому их выходное напряжение зависит от напряжения
питающей сети переменного тока, либо из-за компенсационных стабилизаторов на
выходе они не могут обеспечить большой нагрузочный ток.
За основу предлагаемого блока, содержащего источники напряжения +5 В, +12 В,
-5 В и -12 В (относительно общего провода), взят блок питания компьюте-
ра IBM АТ-286. Отличается он от оригинала, в основном, тем, что специализирован-
ная микросхема ШИ-регулятора заменена тремя микросхемами широкого примене-
ния. Нет в нем и формирователя PG-сигнала (Power Good — питание исправно),
используемого для блокировки работы компьютера IBM в случае неисправности
в блоке питания и формирования сигнала «RESET» при включении машины в сеть.
Нагрузочные характеристики источников блока питания приведены в таблице.
Таблица
Источники питания +5 В + 12В -5 В -12 В
Наибольший ток нагрузки, А 8 4 0,5 0,5
Пульсация выпрямленного напряжения, мВ, не более 20 70 20 70
Приращение выходного напряжения, В, при изменении тока нагрузки источника +5 В от 1 до 8 А, не более -0,05 +0,8 -0,4 -0,8
При увеличении тока нагрузки источника +5 В его выходное напряжение умень-
шается, а других источников — увеличивается (для источников -5 В и -12 В — по
абсолютной величине). Устойчивая работа блока при нагрузке более 50 Вт длитель-
ное время возможна при принудительном воздушном охлаждении.
КПД блока питания при максимальной нагрузке — не менее 80%. Работающий
с ним компьютер практически не дает сбоев из-за помех в электроосветительной
сети.
Блок источника питания образуют (рис. 1): 1 — выпрямитель сетевого напряже-
ния с фильтром высокой частоты; 2 — преобразователь выпрямленного напряже-
ния 300 В в последовательность импульсов с постоянным периодом То и регулируе-
мой длительностью т; 3 — двухполупериодные выпрямители, четырехобмоточный
дроссель для выделения постоянной составляющей с дополнительными накопитель-
ными дросселями и сглаживающими конденсаторами; 4 — узел управления, сравни-
вающий выходное напряжение источника +5 В с образцовым и формирующий им-
пульсы необходимой длительности для открывания мощных транзисторов.
Принципиальная схема описываемого блока приведена на рис.2, а диаграммы
сигналов в его характерных точках — на рис. 3. Напряжение, снимаемое с основного
трансформатора 72, имеет форму, приведенную на рис.3,а. Амплитуда этого на-
пряжения прямо пропорциональна сетевому. При прямом выпрямлении такого на-
7
179
пряжения цепью диод — конденсатор получим напряжение, близкое по значению
&Um. Подключив к обмотке //этого трансформатора двухполупериодный выпрямитель
с резистивной нагрузкой, на его выходе будем иметь импульсы, показанные на
рис.3,6. Нетрудно заметить, что эта импульсная последовательность имеет пос-
тоянную составляющую L/n1, равную значению у. .
о
+5В
+ 12В
-12В
-5В
Общ
Рис. 1
Стабилизации постоянной составляющей можно добиться изменением т.
Стабилизируя же постоянную составляющую выпрямленного напряжения обмотки //,
мы тем самым автоматически стабилизируем постоянную составляющую выпрям-
ленного напряжения обмотки ///трансформатора 72, так как имеет место отношение
Ч>2 д Цп2 с п2
Ц11 ^П11
где п1 и п2 — число витков в обмотках II и III. Это соотношение выполняется при
низкоомных вторичных обмотках трансформатора без учета падения напряжения на
выпрямительных диодах.
Важнейший элемент блока питания — сглаживающий дроссель L3-L6. Число вит-
ков в его обмотках и направление выпрямленного тока в них подобрано таким обра-
зом, чтобы «гасить» переменную составляющую выпрямленного напряжения,
снимаемого с мощных диодов VD18, VD19 и VD22, VD23. Выделяя постоянную со-
ставляющую, дроссель уменьшает импульсную токовую нагрузку на все мощные ди-
оды — ток через них линейно возрастает в течение времени т.
Дроссель L3-L6 позволяет включать блок питания при любой нагрузке, при этом
напряжение на выходе изменяется незначительно.
Мощные транзисторы VT1 и VT2 работают, как обычные ключи, управляемые
напряжением соответствующих им обмоток III и //трансформатора Т1. Запуск блока
питания происходит аналогично запуску автогенератора. Сначала эти транзисторы
работают в режиме усиления. В это время начальное напряжение смещения на базе
каждого из них определяется резисторами R3, R7. Затем, благодаря положительной
обратной связи через обмотку IVтрансформатора и заградительным цепям VD7, R6,
С9и VD8, R10, СЮ, исключающим шунтирование транзисторов обмотками управле-
ния, возникает генерация и появляется напряжение, необходимое для работы узла
управления.
180
В узел управления входят: генератор на элементах DD1.1, DD1.2 с формирова-
телем импульсов со скважностью 2 (меандр) на D-триггере DD2.7; интегрирующая
цепь R15C12; делитель частоты генератора на 2, функцию которого выполняет триг-
гер DD2.2, и компаратор DA1. Компаратор сравнивает образцовое напряжение на
его выводе 3, снимаемое со светодиода HL1, с напряжением источника +5 В, пос-
тупающим на входной вывод 4 через делитель R19R18 и резистор R17. На этот же
вход через конденсатор С13 поступает и пилообразное напряжение с интегрирую-
щей цепи R15C12. Элементы DD1.3, DD1.4, транзисторы VT3, VT4 и трансформа-
тор Т1 формируют последовательность импульсов, открывающих мощные ключевые
транзисторы.
Работу узла управления иллюстрирует диаграмма рис.3,в. Превышение преоб-
разованного выходного напряжения над образцовым L/o6p приводит к сужению
открывающих импульсов, подаваемых на ключевые транзисторы, что обеспечивает
уменьшение стабилизируемого напряжения.
Узел управления питается от двух источников: выпрямителя на диоде VD25
с микросхемным стабилизатором напряжения DA2 (5 В) и — на диоде VD24 с фильт-
ром C16R31C17 (около 30 В).
Работа блока питания во многом зависит от материала магнитопровода транс-
форматора Т2 — он должен сохранять линейные свойства в больших магнитных по-
лях (в блоке питания компьютера IBM АТ-286 — больше 0,5 Тл). Обмотки трансфор-
матора с таким магнитопроводом могут иметь меньшее число витков. При работе же
в нелинейном режиме магнитопровод сохраняет остаточную намагниченность от
предыдущего импульса, что при открывании следующего за ним транзисторного
ключа обусловливает появление в импульсе узкого паразитного выброса. Увеличе-
ние числа витков в обмотках выводит трансформатор из нелинейного режима, но
приводит к увеличению сопротивления обмоток и частичной потере стабильности
напряжения источника -12 В (особенно при большой разнице нагрузок источников
+5 В и +12 В). Характерная форма выходного напряжения при использовании для
обмоток тонкого провода (сопротивление обмотки несколько ом) показана на рис. 3,г.
Чертеж печатной платы и размещение деталей на ней показаны на рис. 4.
Микросхемы могут быть серий К155, К555. Транзисторы КТ872А (VT1, VT2) можно
заменить на КТ886, КТ841, КТ840 с буквенными индексами А, Б, а КТ503Е (VT3, VT4) —
на любые аналогичные транзисторы с максимально допустимым напряжением кол-
лектор-эмиттер не менее 70 В.
Транзисторы VT1 и VT2 установлены на ребристых теплоотводах с поверхностью
охлаждения около 20 см2 каждый.
Все диоды, кроме VD1-VD4, работающих в выпрямителе сетевого напряжения,
должны быть высокочастотными. Выпрямительные диоды источника +5 В лучше брать
с барьером Шоттки (КД2998, КД2995 и другие подобные им диоды с малым падени-
ем напряжения в открытом состоянии), что позволит значительно уменьшить разме-
ры их теплоотводов, а при токе менее 3 А вообще обойтись без теплоотводов. Каж-
дый из этих диодов можно также заменить двумя соединёнными параллельно диода-
ми серии КД213 с любым буквенным индексом.
В описываемой конструкции диоды VD16 и VD1 /установлены на небольшой латун-
ной пластине, а диоды VD18v\ VD19 — на общем ребристом теплоотводе с площадью
охлаждения 40 см2.
Резистор R1 — С5-1 или самодельный (нихромовый провод диаметром 0,5 мм,
намотанный на резисторе МЛТ-2), остальные — МЛТ.
Оксидные конденсаторы — К50-35. Конденсаторы С1-С4 — К73-9 (С1 и СЗ на
номинальное напряжение 630 В),С7иС8 — К73-17, остальные — любые керамичес-
кие. Заменять конденсаторы С9 и СЮ на керамические не следует — на базе ключе-
вых транзисторов VT1, VT2 могут появиться короткие положительные наводки в мо-
мент закрывания, что может стать причиной их ложного открывания.
181
V ~ 220В *
а-1
R3 240к
С9 1мкх160В
- С8
0А7мк
= С7
0Л7мк
VD5 „
КД226Г
7D6
КД226Г ZX
R24 100
----fPcrr}-- а-2
С14
1000x1,6кВ
а-3
VD11
КД522Б
R25
1к
&-3 6-2
6-1
6-3
6-2
6-1
оо
GO
DD2.1
R16
1k
DD2.1
10
Ц
12
11
9
£
R23 1к
001.3
2j3“
2 11
R26
VD9 WK
КД522Б
VT5
KT503E
VD12, VD13
КД522Б
К-гЫ-
КД522Б
R21
10k
VT6-
KT50IE
001.4
1ДГ~
4 L*
VD10
КД522Б
VD15
КД522Б
1 C15
15mkx
*20B
o-4
1LC16
5mkx
x50B
Рис. 2
a~t
R28 24
C18 0,022мк
-------Ih
К R19
VD18 КД2998Г
a-
VD19 КД2998Г
R29 24
VD17
КД212А
V016
Cl9 0,022мк
R30 27 VD22 КД2Ш
VD20
VD24
C20
6800
VO 21
КД212А
£h-
VD23
КД213А
a-4
R31 100
С17 +
5мк* zz|z:
*50B
(7-5
C24
4700mk* “T“
x16B
VD25 КД212А
-BH—
К ЬыЬ.14 001,002
+ 5B
2
DA2
KP142EH5A
11
C22 8
0,33mk
С21 =}= К 6ы6.7
z/-1мк DD1 DD2
Рис 2(окончание)
- 12B
C27
IOOOmk*
-1 x25B
C23
Змкх
x50B
П200
Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе Шбхб из феррита 2000НМ. Об-
мотка / содержит 284 витка провода ПЭЛШО 0,1 с отводом от середины, обмотки II и
III — по 32 витка ПЭЛШО 0,25, обмотка IV— 3 витка провода ПЭВ-2 0,5.
Магнитопровод трансформатора Т2 — Ш 10x15 из феррита 2000НМ. Обмотка / —
60 витков, провода ПЭВ-2 0,68. Обмотка //,
середины, выполнена жгутом из двух прово-
дов ПЭВ-11,0. Обмотка III — 22 витка прово-
да ПЭВ-1 1,0 с отводом от середины.
Работа трансформаторов Т1 и Т2 может
стать более эффективной, если их магнито-
проводы будут из феррита 2500НМС1 или
2500НМС2, специально разработанного для
импульсных блоков питания.
Дроссели L1 \aL2. содержащие по 30 вит-
ков провода ПЭВ-1 0,4, намотаны на кольце
типоразмера К20х10х5 из феррита 2000НМ.
Магнитопровод дросселей L3-L6 — броне-
вой Б35 из феррита 2000НМ, с зазором меж-
ду чашками 1 мм. Дроссель L3 содержит 12
витков провода ПЭВ-1 1,2, L4 — 12 витков
ПЭВ-1 0,4, L5 - 28 витков ПЭВ-1 1,0, L6 — 28
витков ПЭВ-1 0,4.
Магнитопроводами дросселей L7-L9 слу-
жат ферритовые стержни от регуляторов ли-
нейности строк развертки телевизоров.
Несколько худший результат дают отрезки
стержней из феррита 400НМ (используют
для магнитных антенн приемников) диамет-
ром 8 мм. Длина стержня дросселя L7 —
40 мм, a L8 и L9 ~ 25 мм. Каждый из дроссе-
лей содержит по 30 витков, но L7 и L9 намо-
таны проводом ПЭВ-1 0,4, a L8 ~ проводом
ПЭВ-1 1,0. На плате дроссели монтируют
в вертикальном положении.
Проверку и налаживание блока источни-
ков питания начинайте с узла управления. На
это время потребуется вспомогательный
источник питания напряжением 27 В при токе
нагрузки не менее 100 мА. Подключите его
к соединенным вместе катодам диодов VD24
и VD25 и измерьте напряжение на выводах
питания микросхем — оно должно быть рав-
но 5 В. Постоянный резистор R19 замените
временно переменным сопротивлением
10 кОм, чтобы можно было плавно изменять
скважность импульсов генератора.
Проверьте наличие прямоугольных им-
пульсов частотой около 80 кГц на выходах
триггера DD2.1 и компаратора DA1. Необхо-
димой частоты генератора добивайтесь под-
боркой конденсатора С11. Скважность им-
пульсов на выводе компаратора DA1 должна
плавно регулироваться резистором R19.
содержащая 10 витков с отводом от
Рис. 3
185
186
281-
Рис. 4
200
Затем, пользуясь осциллографом, рассмотрите управляющие импульсы на базах
транзисторов VT1 и VT2. Относительно эмиттеров амплитуда импульсов в по-
ложительной фазе должна быть не менее 0,7 В, а импульсы сдвинуты во времени
на Tq/2. Форма импульсов — как на рис.3,е, но в случае несоответствия поменяйте
местами включение выводов обмотки //или ///трансформатора Т1 или, если прямоу-
гольная форма сигнала искажается, увеличьте число витков в этих обмотках. Для
дальнейшей настройки резистором R9 установите длительность открывающих им-
пульсов примерно такой, как на рис.3,а.
Далее настраивайте силовую часть блока с включенным вспомогательным источ-
ником питания. На это время (с точки зрения безопасности и возможных неполадок)
устройство лучше подключить к сети через развязывающий трансформатор мощно-
стью не менее 100 Вт с напряжением вторичной обмотки 220 В.
Не исключено, что при повторении конструкции придется испытать несколько
магнитопроводов для трансформатора 72. Предпочтительнее использовать ферри-
товый магнитопровод промышленного трансформатора импульсного блока пита-
ния. Желательно опробовать 2-3 магнитопровода с разным числом витков в обмот-
ках. В любом случае надо стремиться к тому, чтобы сигнал на обмотках II и ///транс-
форматора был близок по форме к рис. 3,а и, конечно, без значительных выбросов.
Короткие небольшие импульсные выбросы по фронту гасите увеличением емко-
сти конденсаторов С14, С18-С20 и подборкой резисторов R28 - R30. Приемлемым
можно считать выброс, не превышающий 10... 15% амплитуды основного импульса.
Полностью избавиться от выбросов, как правило, не удается. Наличие же значитель-
ных выбросов, а также разница в форме импульсов в средней точке блока ключевых
транзисторов VT1 и VT2, приводит к нестабильности источников +12,-12 и -5 В, их
зависимости от нагрузки источника +5 В.
В случае сильных выбросов (рис. 3,д) придется увеличивать число витков в об-
мотках трансформатора 72, сохраняя при этом их соотношение и стремясь к умень-
шению их сопротивления.
Проверяя работу трансформатора 72, его обмотки выходных цепей +5 В и +12 В
нагрузите резисторами сопротивлением около 10 Ом и просматривайте сигнал на
обмотках II и III при различной скважности импульсов. Регулируя же скважность им-
пульсов, не приближайте работу устройства к режиму, когда время, отделяющее
открытое состояние одного мощного транзистора от другого становится равным
нулю. Такой режим приводит к появлению сквозного тока через мощные транзисторы,
перегреву и возможному пробою их через 2...3 минуты работы. Добившись опти-
мальной формы сигнала, проверьте выходные напряжения, пульсации и их зависи-
мость от изменения скважности и подключенной нагрузки. При правильном включе-
нии обмоток дросселя L3-L6 и работе его в ненасыщенном режиме соотношение
выходных напряжений должно быть 5:12.
Установив временно включенным переменным резистором (R19) выходное
напряжение источника +5 В, измерьте омметром его сопротивление и замените
постоянным резистором такого же номинала. После этого проверьте значения вы-
ходных напряжений, их стабильность и изменение скважности импульсов на вторич-
ных обмотках трансформатором 72 в зависимости от колебаний сетевого напряже-
ния.
В случае большой пульсации напряжения источника +12 В (при частоте 100 Гц),
ослабляйте ее уменьшением амплитуды модулирующего напряжения, подаваемого
на вход 4 компаратора DA1, путем увеличения емкости конденсатора С12. Пульса-
ции напряжения источника +5 В на частоте 80 кГц можно почти полностью подавить,
введя в его выходную цепь LC-фильтр, аналогичный фильтру источника +12 В.
Закончив налаживание, отключите вспомогательный источник питания и испы-
тайте блок на работе непосредственно от сети переменного тока. Если блок не за-
пускается, поменяйте местами выводы обмотки /1/трансформатора 77, а если запуск
188
частичный — устройство работает как бы «щелчками», уменьшите емкость конденса-
торов С16, С17, С23.
Перед подключением к компьютеру проверьте работоспособность блока пита-
ния в течение двух часов под максимальной нагрузкой 30...50 Вт без принудительно-
го воздушного охлаждения или 70...90 Вт с таким охлаждением. Максимальная вы-
ходная мощность ограничена устойчивостью управления блоком через трансфор-
матор Т1. Форму импульсов на базах ключевых транзисторов VT1 и VT2 (относитель-
но эмиттеров) при работе с максимальной нагрузкой иллюстрирует рис. 3,ж. Из него
видно, как выброс импульса от закрывающегося ключа проходит на закрытый ключ.
В таком режиме работа блока становится неустойчивой, а транзисторы VT1 и VT2
начинают перегреваться. Признаком работы блока с перегрузкой служит появляю-
щийся характерный треск трансформатора Т2.
Чтобы блок питания не стал источником радиопомех, его корпус делайте из
электропроводящего магнитного материала листовой стали или пермалоя.
Более широкие сведения о принципе работы импульсных блоков питания с ШИ-
стабилизацией можно получить из соответствующей литературы [3, 4].
ЛИТЕРАТУРА
1. Бирюков С. Блок питания для «Радио-86РК». — Радио, 1990, № 7, с. 58.
2. Жучков В., Зубов О., Радутный И. Блок питания УМЗЧ. — Радио, 1987, № 1, с. 35.
3. Головацкий В. А., Гумкович Г. Н., Конев Ю. И. и др. Под ред. Конева Ю. П. Источники вторич-
ного энергопитания. Изд. 2-е, переработанное и дополненное. — М.: Радио и связь, 1990.
4. Колосов В. А. Электропитание стационарной радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Радио и
связь, 1992.
Журнал «Радио», 1993, № 7, с. 36
И. НЕЧАЕВ
БЛОК ПИТАНИЯ АНТЕННОГО УСИЛИТЕЛЯ
Для питания антенного усилителя необходим источник стабилизированного на-
пряжения 9...12 В с максимальным током нагрузки 20 мА. Можно использовать ис-
точник питания усилителя телевизора, но это не всегда удобно. Поэтому может пона-
добится автономный блок питания. Атак как он должен обеспечивать надежную галь-
ваническую развязку от сети, то использовать простой бестрансформаторный блок
с гасящим конденсатором или резистором недопустимо. Изготовить же или подо-
брать необходимый понижающий трансформатор затруднительно. Выходом из та-
кой ситуации может стать использование импульсного маломощного блока питания
с разделительным трансформатором на ферритовом кольцевом магнитопроводе.
Схема такого блока питания антенного усилителя приведена на рис. 1. Он содержит
генератор импульсных сигналов на мощном операционном усилителе DA1, который
питается от выпрямителя VD1- VD4. Конденсатор С1 гасит избыточное напряжение сети,
а конденсаторы СЗ и С4 сглаживают пульсации выпрямленного напряжения.
Выходной ток операционного усилителя К157УД1 достигает 300 мА, поэтому гене-
ратор, собранный на нем по схеме мультивибратора, нагружен непосредственно на
первичную обмотку трансформатора ТУ. Частота генерации — 25...30 кГц. Импульсное
напряжение, возникающее во вторичной обмотке трансформатора, выпрямляется
диодами VD6, VD7, а выпрямленное напряжение сглаживается фильтром C5L1C6. Ста-
билитрон VD8 стабилизирует выходное напряжение источника питания.
Стабилитрон VD5 непосредственно в работе устройства не участвует — он лишь
защищает операционный усилитель и другие элементы от недопустимо высокого
напряжения в случае срыва генерации или другой неисправности.
189
К кабелю снижения телевизионной антенны блок подключают через развязы-
вающие дроссели L2, L3.
Большую часть сетевого напряжения — около 90% — гасит конденсатор С1. Вот и
получается, что генератор питается от источника тока с внутренним сопротивле-
нием /?С1 « 6,2 кОм, значение тока через который не может превысить 30...33 мА.
Именно поэтому стабилитрон VD8 в цепи вторичной обмотки трансформатора Т1
подключен к выпрямителю непосредственно, без гасящего резистора (активное со-
противление дросселя L1 не учитывается — оно мало), что не вызовет перегрузки
генератора. Объясняется это тем, что с увеличением тока во вторичной обмотке
увеличивается и ток, потребляемый генератором. Атак как этот ток ограничен емко-
стным сопротивлением конденсатора С Л то напряжение питания генератора соот-
ветственно уменьшается, уменьшается выходное напряжение, а значит, и потребля-
емый ток. Поэтому стабилитрон VD8 на выходе выпрямителя будет питаться сравни-
тельно стабильным током Этим и достигается достаточно высокий коэффициент
стабилизации:
^ст
(0,7...0,8)RCa
где Rg — динамическое сопротивление стабилитрона VD8. При RQ =15 Ом Кст «300,
чего вполне достаточно для питания усилителя такого назначения. Без усилителя
ток, текущий через стабилитрон VD8, не превышает 25 мА, а с усилителем он умень-
шается на значение тока, потребляемого усилителем.
Все детали блока, кроме конденсатора С / и дросселей L2, L3, размещают и мон-
тируют на печатной плате (рис. 2). Дроссели L2 и L3 включают навесным способом
между платой и разъемом для подключения усилителя, а конденсатор С1 крепят на
отдельной плате. Диоды VD1-VD4 могут быть КД105Б-КД105Г, Д226Б или выпрями-
тельный блок КЦ402А-КЦ402Г, КЦ404А-КЦ404Г, a VD6-VD7 — Д219А, Д310, Д311,
Д312, КД510А, КД521А- КД521Г. Стабилитрон VD5 можно составить из нескольких
последовательно включенных стабилитронов на суммарное напряжение стаби-
лизации 30...35 В. Стабилитрон VD8 — на напряжение стабилизации 9... 10,5 В и
с максимальным постоянным током стабилизации до 25 мА.
Желательно, чтобы конденсатор С1 (емкостью 0,47...0,56 мкФ) был специально
предназначен для работы на переменном токе, например, МБГО, К42-19, К78-4,
190
Центральный
К70-7, МПГО на номинальное напряжение не менее 300 В. Конденсатор С2 - КЛС,
КМ, КД, а СЗ - С6 - К50-6, К50-24.
Трансформатор Т1 и дроссель L1 намотаны на кольцевых магнитопроводах ти
поразмера К20х12x6 мм из феррита 2000НМ. Обмотка / трансформатора содержит 35
витков, обмотка//—2x40 витков провода ПЭВ-2 0,2, а дроссель L1 — 145... 150 витков
такого же провода. Дроссели L1 и L3 типа ДМ индуктивностью 100. ..500 мкГн.
Рис. 2
От тщательности изготовления трансформатора зависит электробезопасность
блока, поэтому, несмотря на простоту, он требует особого внимания. Прежде всего,
надфилем надо скруглить острые края кольца и обмотать его двумя слоями лакотка-
ни или изоляционной ленты. Провод наматывают с таким расчетом, чтобы обмотки
разместились на противоположных сторонах кольца и расстояние между ними было
не менее 5 мм. Сверху обмотки обертывают изоляционной лентой.
191
К катоду
VD5<r
С7^=
150
К аноду И
VD5 < | 47*
1
3
6 DA1 К1749Н7
=L С8 0,033м к
—-------Ж '-ТА
Рис. 4
Микросхему К157УД1 можно заменить операционным усилителем среднего быс-
тродействия, например К153УД2, с дополнительным выходным каскадом на транзи-
сторах, как показано на схеме рис. 3.
В импульсном генераторе можно также использовать микросхему К174УН7, вклю-
чив ее по схеме, приведенной на рис. 4. Но тогда надо будет вдвое уменьшить число
витков первичной обмотки трансформатора, в два раза увеличить емкость кон-
денсатора С1 и применить стабилитрон VD5 на напряжение стабилизации 15...17 В.
Журнал «Радио», 1994, № 3, с. 39
О. ГОЛУБЕВ
ИСТОЧНИК РЕЗЕРВНОГО ПИТАНИЯ ДЛЯ АОН
Один из серьезных недостатков некоторых конструкций телефонов с автома-
тическим определителем номера (АОН) — сбой программы при резком понижении
или пропадании сетевого напряжения. Самый неблагоприятный вариант такого ЧП
может привести к блокировке линии, которая устраняется лишь вмешательством
владельца АОН. При длительном его отсутствии блокировка в спаренных линиях при-
ведет к невозможности вести разговоры с аппарата другого абонента, что вызовет
вполне законное недовольство.
Кроме того, из-за возможности сбоя программы нельзя использовать телефон
в системе охранной сигнализации.
Вот почему большинство владельцев ранее выпущенных аппаратов, особенно пер-
вых версий, где происходит не только сбой программы, но и пропадание информации
из памяти, смогут по достоинству оценить предлагаемое устройство (см. схему).
Это устройство представляет собой своеобразную аккумуляторную приставку с ав-
томатической подзарядкой, подключаемую к стандартному блоку питания (например,
Д2-34-2). Она позволяет в случае перебоя с сетевым напряжением в течение часа
полностью поддерживать работу АОНа при потребляемом им токе до 300 мА.
Приставка состоит из аккумуляторной батареи GB1 (пять аккумуляторов Д-0,55,
соединенных последовательно), разрядного ключа на транзисторе VT4 и зарядного —
на VT3, системы контроля за напряжением аккумуляторной батареи (компаратор DA1)
и узла, определяющего наличие сетевого напряжения (диоды VD1, VD2 и транзисто-
ры VT1,VT2).
При наличии сетевого напряжения переменное напряжение со вторичной обмот-
ки трансформатора блока питания АОН поступает на выпрямитель приставки, вы-
полненный на диодах VD1 и VD2.
192
193
С2MmkxIOB СЗ 10мкх16В
Выпрямленное напряжение открывает транзистор V77, который, в свою очередь,
закрывает транзистор VT2. Разрядный ключ на транзисторе VT4 закрыт.
Если сетевое напряжение пропадает, конденсатор С1 быстро разряжается через
резистор R1. Транзистор VT1 закрывается, a VT2 и VT4 открываются. Напряжение
с аккумуляторной батареи GB1 поступает на вход стабилизатора блока питания. Па-
дение напряжения на разрядном ключе не превышает 160 мВ.
Компаратор DA1 сравнивает образцовое напряжение на стабилитроне VD4 с на-
пряжением аккумуляторной батареи. По мере разрядки батареи увеличивается рас-
согласование образцового напряжения с напряжением батареи, в результате чего на
выводе 9 компаратора появляется высокий уровень, который открывает транзис-
тор VT5, — он, в свою очередь, открывает зарядный ключ на транзисторе VT3. Как
только снова появится сетевое напряжение, ключ на транзисторе VT4 закроется,
а через ключ на транзисторе VT3 потечет зарядный ток аккумуляторной батареи —- он
определяется резистором R7 и в течение первых 2,5 часов должен составлять 80 мА.
За это время батарея значительно заряжается и напряжение на ней без нагрузки
составляет 6,5 В. Напряжение на выходе компаратора падает, что приводит
кзначительному уменьшению зарядного тока. В дальнейшем, при приближении на-
пряжения батареи к номинальному 6,75 В зарядный ток составляет примерно 0,8 мА,
а указанное напряжение поддерживается с точностью до 0,01 В.
Номинальное напряжение 6,75 В устанавливают при полностью заряженной ба-
тарее подстроечным резистором R11, который должен быть многооборотным.
Стабилитрон VD3 необходим для того, чтобы при плавном снижении сетевого напря-
жения ниже 150 В разрядный ключ на транзисторе VT4 срабатывал более четко.
От редакции Подаваемое от аккумуляторной батареи приставки напряжение на стаби-
лизатор блока питания АОН не обеспечивает заданного напряжения на выходе стабилизатора,
и оно занижено. Тем не менее, по утверждению автора, такого напряжения практически доста-
точно для поддержания работоспособности телефона в экстремальной ситуации.
Журнал «Радио», 1995, № 6, с. 38
И. НЕЧАЕВ
ВАРИАНТ БЛОКА АНТЕННОГО УСИЛИТЕЛЯ
В отличие от других подобных конструкций, предлагаемый вниманию читателей
блок питания антенного усилителя не содержит собственного выключателя и начи-
нает работать одновременно с включением телевизора.
Это устройство (рис. 1), представляющее собой источник стабилизированного
напряжения 10... 12 В при токе нагрузки до 20 мА, пригодно для питания сравнительно
простых телевизионных антенных усилителей и конвертеров ДМВ, например, опи-
санных в [1,2]. Отличительная особенность блока заключается в том, что в нем вме-
сто классического трансформатора, понижающего напряжение сети, использован
трансформатор тока Т1, первичная обмотка которого включена последовательно с
первичной цепью питания телевизора.
Трансформатор тока, на основе которого строят, например, индикаторы по-
требляемой мощности [3], работает следующим образом. Протекающий через пер-
вичную обмотку ток, потребляемый телевизором, создает на ней падение напряже-
ния 2...3 В. Оно не превышает 1 ...2% от сетевого напряжения и, конечно же, не ска-
зывается на нормальной работе телевизора. Переменное напряжение вторичной
обмотки трансформатора выпрямляется мостом VD1-VD4, а пульсации выпрямлен-
ного тока сглаживаются конденсатором С1.
На транзисторах VT1 - VT3 собран компенсационный стабилизатор напряжения.
194
С его выхода стабилизированное напряжение +I0... 12 В через дроссель L1 подают
на гнездоХЗ, к которому подключают центральный провод кабеля снижения антенны
с размещенным на ней усилителем. ВилкуХ4 подключают к антенному входу телеви-
зора. Сетевую вилку телевизора подключают к гнездам Х2 устройства, а вилку Х1—
к сети.
~ 220В
Рис. 1
днндшнп у Ooocngdi/дш у/
В устройстве можно применить транзисторы КТ315В - КТ315Е, КТ312Б или из
серии КТ3102 с буквенными индексами А, Б; диоды — любые выпрямительные (луч-
ше германиевые). Конденсатор С1 — К50-16, С2 и СЗ — К50-6, С4 —- КД, КГ, КЛС.
Дроссель L1 типа ДМ-0,1 индуктивностью 20...50 мкГ или самодельный, выполнен-
ный на кольцевом магнитопроводе диаметром 5...10 мм из феррита 1000...2000НН;
обмотка содержит 30 витков провода ПЭВ-2 0,1...0,15.
Трансформатор тока намотан на магнитопроводе абонентского громкоговори-
теля, подойдет также магнитопровод трансформаторов УЗЧ радиоприемника «Аль-
пинист-407» или аналогичный. Первой наматывают вторичную обмотку, которая со-
держит 1000 витков провода ПЭВ-2 0,1. Затем, обернув ее слоем надежной изо-
ляции, наматывают первичную обмотку, число витков которой зависит от мощности,
потребляемой телевизором. Так, для телевизора, потребляющего мощность 60 Вт,
первичная обмотка должна содержать примерно 150 витков провода ПЭВ-2 0,4. Для
телевизоров с большей потребляемой мощностью число витков этой обмотки умень-
шают, а диаметр используемого для нее провода пропорционально увеличивают.
Окончательное число витков первичной обмотки трансформатора устанавливают
опытным путем при налаживании устройства.
Все детали блока питания, кроме разъемных соединителей и трансформатора,
монтируют на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита (рис. 2). Плату и
трансформатор размещают в корпусе подходящих размеров из изоляционного ма-
териала. Розетку Х2 и гнездо ХЗ устанавливают на лицевой стенке корпуса. Провод-
ник, соединяющий плату с гнездом ХЗ, должен быть минимальной длины — не более
20...30 мм. Готовый блок питания располагают на задней стенке телевизора вблизи
антенного гнезда, зацепив его с помощью крючка из проволоки за вентиляционное
отверстие, или непосредственно на подставке телевизора.
Испытание и налаживание блока питания проводят в такой последовательности.
К его выходу подключают эквивалент нагрузки (резистор) сопротивлением 680 Ом,
195
а на конденсатор С1 подают напряжение от внешнего источника 15...20 В. Затем
подбором резистора R3 устанавливают на выходе стабилизатора (на конденса-
торе СЗ) напряжение 10...12 В. Далее к плате припаивают проводники вторичной
обмотки трансформатора, а блок питания с подключенным к нему шнуром питания
телевизора подключают к электросети. После включения телевизора напряжение на
конденсаторе С1 должно быть в пределах 15... 18 В. Добиться этого можно соответ-
ствующим подбором числа витков первичной обмотки трансформатора.
Рис. 2
Описанный вариант блока питания антенного усилителя может стать универ-
сальным, т. е. пригодным для телевизоров с различной потребляемой мощностью,
если первичную обмотку токового трансформатора выполнить с отводами и пере-
ключать их в зависимости от модели телевизора.
В случае совместной работы такого блока питания с антенным усилителем, опи-
санным в [1 ], надобность в дросселе L2 и конденсаторе С9 его развязывающего узла
питания отпадает.
Если появятся помехи в виде медленно передвигающихся по экрану горизон-
тальных полос, диоды выпрямительного моста нужно зашунтировать керамическими
конденсаторами емкостью в несколько тысяч пикофарад.
ЛИТЕРАТУРА
1. Нечаев И. Телевизионный антенный усилитель. — Радио, 1992, № 6, с. 38.
2. Илаев М. Простые антенна и конвертер ДМВ. — Радио, 1988, № 2, с. 40.
3. Нечаев И. Индикатор потребляемой мощности. — Радио, 1986, № 2, с. 49.
Журнал «Радио», 1995, № 10, с. 54
Е. МИЦКЕВИЧ, И. КАРПИНОВИЧ
БЛОК ПИТАНИЯ УКУ
Сейчас многие любители высококачественного звуковоспроизведения самосто-
ятельно изготавливают усилители 34 с весьма высокими характеристиками и выход-
ной мощностью до десятков ватт. Постоянному совершенствованию подвергают все
196
звенья усилительного тракта, а часто и вспомогательные устройства, органы комму-
тации, индикации и т. п.
Стремление добиться максимальных качественных показателей УКУ все чаще
заставляет конструкторов пересматривать свои позиции в отношении источни-
ков питания. Это и понятно, — ведь при большом потребляемом токе простейшие
сглаживающие фильтры уже не в состоянии обеспечить удовлетворительную ста-
бильность питающего напряжения, а это ощутимо сказывается на качестве звуча-
ния. При воспроизведении пиков сигнала колебания напряжения на выходе филь-
тра достигают 5 В и более, и это заставляет предусматривать запас напряжения
питания усилителя мощности. Но запас приводит к утяжелению режима работы
выходных транзисторов усилителя и, как следствие, к снижению его КПД и надеж-
ности.
Поэтому все большее число радиолюбителей отдает предпочтение ста-
билизированным источникам питания. К тому же в стабилизатор несложно ввести
устройство защиты от перегрузки, что весьма желательно, учитывая стоимость мощ-
ных транзисторов и трудоемкость их замены.
Какими же характеристиками должен обладать источник питания высо-
кокачественного усилителя мощности? К наиболее важным требованиям, предъяв-
ляемым к блоку питания УКУ, следует отнести обеспечение необходимой отдавае-
мой мощности при заданных коэффициентах стабилизации и подавления пульса-
ции, высокую надежность и эффектив-
ность системы защиты, максимально
возможную простоту схемы и конст-
рукции, температурную стабильность
системы защиты и стабилизатора в це-
лом.
Замечено, что от стабилизатора,
предназначенного для работы с
усилителем мощности, не требуется
слишком большого значения коэффи-
циента стабилизации /Сст, обычно при-
водящего к значительному усложне-
нию схемы. Как показала практика,
высококачественный усилитель мощ-
ности отлично работает со стабилиза-
тором, имеющим Кст=30. Колебания
напряжения питания при воспроизве-
дении пиков сигнала (при выходной
мощности Рвых=60 Вт) не превышали
0,2 В и дополнительные искажения, ко-
торые в этих условиях обычны при пи-
тании усилителя 34 от нестабили-
зированного источника, не возникали.
Рассмотрим вопросы выбора напряжения питания и порога срабатывания уст-
ройства защиты. Выходное напряжение (УПит (рис. 1) одного плеча блока питания
должно быть равно:
Ц1ИТ ^тах(^Н+^Ос) + Ц<Энас>
где /тах — значение тока, А, при максимальном размахе выходного напряжения;
Ц<энас — напряжение насыщения выходного транзистора, В;
Ян— сопротивление нагрузки, Ом,
Рос ~ сопротивление резистора обратной связи в цепи эмиттера выходного транзи-
стора, Ом.
197
Примем /?н= 4 Ом, так как для мощного усилителя это наиболее типичный случай.
Если в указанное неравенство подставить численные значения, нетрудно убедиться,
что напряжение одного плеча блока питания для усилителя мощностью 60...80 Вт
лежит в пределах 27...33 В.
Остановимся на вопросе определения порога срабатывания системы защиты по
току. Совершенно ясно, что этот порог должен быть таким, чтобы было обеспечено
неискаженное воспроизведение сигнала при максимальной выходной мощности.
С другой стороны, порог не должен превышать значения /к тах выходных транзисто-
ров.
Как известно, полезная мощность в нагрузке
/ /2 I2 R
Р — птах _ /Нтахг*Н
н" 2R" ’ 2 ’
откуда
Исходя из этого соотношения составлена таблица значений порога срабатыва-
ния /3, системы защиты по току для различных значений выходной мощности.
Таблица соответствует случаю, когда каждый канал усилителя питается от от-
дельного стабилизатора (если же оба усилителя мощности питаются от общего ис-
точника, порог срабатывания должен быть удвоен). Ориентировочно можно при-
нять^ (1,03... 1,07)/тах.
Таблица
Рн>Вт 35 40 50 60 70 80
Lx-а 4,18 4,47 5 5,48 5,92 6,32
13,А 4,3 4,6 5,2 5,6 6,2 6,5
На основании сказанного — и это подтверждает практика — можно сделать вывод
о нецелесообразности питания обоих усилителей мощности от одного стабилизиро-
ванного источника.
Немаловажным является и вопрос выбора типа системы защиты. Защитные уст-
ройства со стабилизацией тока в аварийном режиме здесь использовать нельзя. Дело в
том, что, как правило, при замыкании цепи нагрузки через регулирующий транзистор
стабилизатора будет протекать очень большой ток. Если немедленно не принять меры
по его ограничению, возможен тепловой пробой регулирующего транзистора стабили-
затора, а вслед за этим часто и выходных транзисторов усилителя мощности.
Устройства защиты с закрыванием регулирующего транзистора обладают срав-
нительно низким, но вполне достаточным быстродействием. Различают две разно-
видности таких устройств — с самовозвратом и с «триггерным эффектом». Первые
автоматически возвращают стабилизатор в рабочий режим после устранения при-
чины перегрузки. Вторые оставляют закрытым регулирующий транзистор стабилиза-
тора, и вернуть его в режим стабилизации после устранения аварии можно только
внешним воздействием.
На наш взгляд, устройства с самовозвратом нежелательно использовать для за-
щиты усилителя мощности. Если перегрузка носит циклический характер (напри-
мер, при воспроизведении фонограммы с максимальным уровнем), питание науси-
198
литель будет поступать прерывисто из-за периодических срабатываний системы за-
щиты. Это приведет к многократному повторению переходного процесса в усилите-
ле, что может вызвать выход его из строя.
Более предпочтительны устройства с «триггерным эффектом». Они весьма эф-
фективны в процессе налаживания, испытания и ремонта усилителей, когда вероят-
ность возникновения аварийной ситуации довольно высока.
С учетом всех приведенных выше рассуждений был разработан стабилизатор,
схема которого показана на рис. 2.
Основные технические характеристики
Выходное напряжение, В...................................................... 2x32
Входное напряжение, В .................................................... 2x51
Пределы регулирований порога срабатывания системы защиты, А ............. 0...6.5
Коэффициент стабилизации при токе/н = 6 А ................................... 100
Выходное сопротивление, Ом ................................................. 0,03
Время срабатывания защиты, мкс, не более...................................... 40
Стабилизатор выполнен по компенсационной схеме с использованием в регулирую-
щем элементе составного транзистора. Оба плеча стабилизатора схемно одинаковы.
Применение в управляющем элементе стабилитрона Д818Б, имеющего от-
рицательный ТКН стабилизации, позволило резко снизить температурный дрейф
выходного напряжения. Использование транзисторов различной структуры в уст-
ройстве сравнения (VT4) и регулирующем элементе (VT1) приводит, с одной сторо-
ны, к необходимости введения цепей запуска стабилизатора. С другой стороны, та-
кое построение дает и некоторые преимущества. В частности, для срабатывания
системы защиты нужен лишь короткий переключающий импульс для надежного
закрывания регулирующего элемента стабилизатора. Это состояние весьма ус-
тойчиво и нет необходимости в том, чтобы транзистор системы защиты VT3 после ее
срабатывания был постоянно открыт.
Цепь запуска представляет собой резистор/?3, шунтирующий регулирующий эле-
мент и подключаемый контактами К1.1 реле времени (рис. 3). В исходном состоянии
(блок питания обесточен) контакты К1.1 и К1.2релеК1 замкнуты. После подачи пита-
ния в течение примерно 1 с происходит запуск стабилизатора. Затем реле сра-
батывает, контакты размыкаются и цепь запуска отключается.
В случае перегрузки или замыкания цепи нагрузки падение напряжения на рези-
сторе R7 приоткрывает транзистор VT3. Из-за этого начинает закрываться транзис-
тор VT4 и вслед за ним транзисторы VT1 и VT2. Уменьшение напряжения на эмиттере
транзистора VT3 приводит к еще большему его открыванию, и регулирующий эле-
мент лавинообразно закрывается (реле К1 при этом остается включенным). После
срабатывания системы защиты выходное напряжение и ток через цепь нагрузки весь-
ма малы. Даже при разогретом до 80 °C корпусе транзистора VT2 они не превышают
соответственно 2 мВ и 100 мкА.
Для перевода стабилизатора в рабочий режим после устранения причины пере-
грузки нужно на короткое время отключить питание усилителя. На рис. 4 и 5 показаны
экспериментально снятые графические зависимости выходного напряжения и тока
нагрузки от сопротивления нагрузки при различных значениях порога срабатывания
системы защиты.
С целью полной развязки по питанию для каждого канала усилителя предусмотрен
отдельный стабилизатор. Выпрямители выполнены по двуполупериодной мостовой
схеме со сглаживающими емкостными фильтрами.
Общий коэффициент передачи тока составного транзистора VT1 и VT2 должен
быть не менее 70000, а транзистора VT4 —- более 100. В целях повышения четкости
срабатывания защиты статический коэффициент передачи тока транзистора VT3
должен быть не менее 150.
199
Рис 2
200
Транзисторы VT2 и VT6 установле-
ны каждый на теплоотвод с полезной
площадью 1000 см2 через изолирую-
щие прокладки. На прокладки с обеих
сторон нанесена теплопроводящая
смазка КПТ-8 (ГОСТ 19 783-74), что
позволило значительно снизить теп-
ловое сопротивление корпус транзи-
стора — теплоотвод. Транзисторы
VT1 и VT5 установлены на теплоотво-
дах, изготовленных из дюралюмини-
евого уголкового профиля 15x15 мм
и имеющих площадь поверхности
около 10 см2.
В стабилизаторе применены подстроечные резисторы СП4-1. Конденсаторы С1 у
С2— КМ-5, остальные — К50-6. Резисторы R7, R20 — проволочные.
Вместо транзистора КТ814В можно использовать КТ816В, КТ816Г, КТ626В,
КТ626Д; вместо КТ827В — КТ827Б; вместо КТ315Г — КТ503Г, вместо КТ503Е —
КТ602Б, КТ603Б, КТ503Б, КТ503Г, КТ3102А-КТ3102В, КТ3102Д, КТ3102Е; вместо
ное напряжение. Реостат переводят
КТ815В —КТ817В, КТ817Г, КТ961А, КТ807А,
КТ807Б, КТ801 А, КТ801 Б; вместо КТ825В —
КТ825А, КТ825Б, КТ825Г; вместо КТ361Г —
КТ501Е, КТ501К, КТ502Б, КТ502Г, КТ3107Б,
КТ3107И; вместо КТ502Е— КТ502Г, КТ502Д,
КТ501М.
Для налаживания стабилизатора необ-
ходимы вольтметр, амперметр, нагрузоч-
ный резистор мощностью 250...300 Вт (на-
пример, реостат РСП-2); желательно иметь
также осциллограф с закрытым входом и
граничной частотой не ниже 1 МГц. Нала-
живают поочередно все плечи стабилиза-
торов. Сначала запускают стабилизатор
без нагрузки кратковременным подключе-
нием резистора R3, устанавливают под-
строечным резистором R12 нужное выход-
максимум сопротивления и через амперметр
подключают к выходу стабилизатора. Если
самовозбуждения нет. В противном случае
придется подобрать конденсатор С1.
Систему защиты налаживают, пред-
варительно установив движок подстроечно-
го резистора R8 в нижнее по схеме положе-
ние. Уменьшая сопротивление нагрузки, до-
биваются показания амперметра, равного
пороговому, затем перемещают движок ре-
зистора R8 до срабатывания защиты. Реос-
тат возвращают в положение максимального
сопротивления, отключают и снова включают
питание стабилизатора и снова уменьшают
сопротивление нагрузки до срабатывания
зашиты. Если необходимо, положение движ-
ка резистора R8 корректируют. Налаживать
показания вольтметра не изменились,
201
систему защиты нужно быстро, чтобы не перегреть мощный транзистор регу-
лирующего элемента.
Многократно проведенные испытания показали высокую надежность работы ста-
билизатора и эффективность системы защиты, что подтверждает правильность под-
хода к проектированию источника питания для усилителя мощности.
Журнал «Радио», 1987, № 2, с. 44
Ю.ГУСЕВ
СЕТЕВОЙ БЛОК ПИТАНИЯ ДЛЯ «СЛАВЫ»
Этот электронно-механический будильник пользуется большой популярностью.
Питается он от одного элемента 373, который не всегда удается заменить из-за
отсутствия его в продаже. Выход из положения — питать «Славу» от сетевого блока,
обеспечивающего стабилизированное напряжение 1,5 В. Схема такого блока приве-
дена на рисунке.
VD1 Д226Д
КТ801А
VT3 КТ361 д
ХТ1
—о
R1 1,1к
С1 =
500мк*
*25В
0,1мк
VT2
КТ315В
R3* 110
Ф/74
КТ315В
ХТ2
—о
Понижающий трансформатор Т1 — ТВК-110ЛМ (унифицированный выходной
трансформатор кадровой развертки телевизора). Снимаемое с его вторичной об-
мотки напряжение выпрямляется диодом VD1 и поступает на стабилизатор, выпол-
ненный на транзисторах VT1 - VT4. С зажимовХТ1 и ХТ2 стабильное напряжение 1,5 В
подается на будильник.
Детали блока питания нужно смонтировать в корпусе из изоляционного материала.
При проверке блока питания к зажимам следует подключить резистор соп-
ротивлением 4,7 кОм и вольтметр постоянного тока, после чего подбором резисто-
ра R3установить выходное напряжение 1,5... 1,7 В.
Журнал «Радио», 1989, №2, с. 69
202
Д. ДАНЮК, Г. пилько
СЕТЕВОЙ БЛОК ПИТАНИЯ
ПЕРЕНОСНОЙ РАДИОАППАРАТУРЫ
В значительной части переносных радиоприемников и магнитофонов работают
динамические головки со звуковыми катушками сопротивлением 8 Ом при на-
пряжении источника питания 9 В. Максимальный ток, потребляемый их бестранс-
форматорными усилителями мощности, достигает 0,4...0,5 А. Тем не менее регули-
рующий транзистор стабилизатора источника насыщается при меньшем токе на-
грузки (/макс^ А). В этом случае резко увеличивается размах пульсаций выходного
напряжения, что является причиной ухудшения качества как радиоприема, так и вос-
произведения звука [1]. Лучшее средство из-
бежания таких явлений — увеличение запаса
мощности источника питания.
На рис. 1 приведены нагрузочные харак-
теристики двух промышленных блоков питания:
БП 9/60 — специализированного источника для
радиоприемников типа «ВЭФ» и ИПС-9/0,1 — ис-
точника общего применения, снабженного
двухпроводным выходным кабелем сопротивле-
нием /?а коколо 0,2 Ом. Для обоих источников ха-
рактерна абсолютная нестабильность выходного
напряжения АС/ВЫХ, увеличивающаяся с ростом
выходного тока /вых. Значение AUBblx у ИПС-9/0,1 больше, чем у БП-9/60, особенно в
области больших значений /вых. Причина тому —• RaK, которое добавляется к выходному
сопротивлению стабилизатора (Явых). Очевидно, что у этих блоков общая относительная
нестабильность «10%. Серьезный недостаток некоторых промышленных блоков
^вых
питания — отсутствие средств защиты при коротких замыканиях в нагрузке.
Предлагаемый источник питания (рис. 2) проверен в работе с различной аппа-
ратурой в течение более десяти лет. Он рассчитан на присоединение двухпроводным
кабелем и обеспечивает выходное напряжение 5...12 В при токе до 0,8 А. Источник,
обладающий повышенной стабильностью выходного напряжения при изменениях
тока нагрузки и надежно защищенный от замыканий, представляет собой последо-
вательный компенсационный стабилизатор напряжения. Цепь обратной связи ста-
билизатора образуют делитель напряжения R4R5R8 и транзистор VT6.
Источник образцового напряжения, выполненный на стабилитроне VD4 и ре-
зисторе R6, питается выходным напряжением стабилизатора. Стабилитрон VD2,
транзистор VT1 и резисторы R1, R2 образуют источник тока, являющийся нагрузкой
транзистора VT6. Устойчивость работы стабилизатора обеспечивается конденсато-
рами С4 и С5.
Подробно работа компенсационного стабилизатора описана в [2].
В блоке использован сетевой трансформатор ТС-14-2 или другой, обмотка // ко-
торого обеспечивает переменное напряжение 16... 18 В при токе до 1 А. На холостом
ходу ток первичной обмотки не превышает 25 мА. Конденсатор С1, шунтирующий
обмотку //, предотвращает возникновение интерференционных помех при закрыва-
нии диодов выпрямительного моста VD1.
Электронная система защиты источника от замыкания выхода выполнена по типу
RS-триггера с запуском в цепи базы транзисторов [3]. Отличается от аналогичных
гем, что функцию нагрузки транзистора VT3 выполняют цепь смещения VD2R1 и
203
204
m KT837K
VD3
КС133А
0,15м к
А/1307В
нз-
1/Z74
КС133А
R9
1,2к
220В
Рис. 2
^5...12 В
С5
ЮОмкх
х16В
Общий
эмиттерный переход транзистора VT2, а транзистор VT2 нагружен источником
тока VT1 и входом регулирующего составного транзистора VT4VT5. Начальную уста-
новку триггера защиты осуществляют кнопкой SB7, а возврат в исходное состоя-
ние — сигналом на базу транзистора VT3 через резистор R7.
Действие системы защиты поясняет нагрузочная характеристика источника, при-
веденная на рис. 3,а. Она соответствует 1/вых=9 В при В70=0. Порог срабатывания
защиты =3,3...4 В задается, главным образом, напряжением открывания стаби-
литрона VD3. Сравнение характеристик на рис. 3,6 для /770=0 и 770=0,2 Ом с рис. 3,а
показывает, что компенсация позволила уменьшить нестабильность 1УВЫХ в интерва-
ле 0< /вых 1 А примерно в 10 раз.
После включения питания тумблером
SA7 (КМ-1 -1) система находится в исход-
ном состоянии: ток через стабилитрон
VD3 и светодиод HL1 и падение напря-
жения на резисторе R9 близки к нулю, а
транзистор VT3 и регулирующий V74VT5
закрыты. Ток, текущий через стабилит-
рон VD2 и резистор R1, поддерживает
транзистор VT2 в насыщении.
При нажатии на кнопку SB 7 транзис-
тор VT2 закрывается, вследствие чего
коллекторный ток транзистора VT1 пере-
ключается в цепь базы транзистора VT5 и
переводит регулирующий элемент в ре-
жим стабилизации выходного напря-
жения. Когда напряжение на конденсато-
ре С5 превысит пороговое, транзисто-
ры VT3 и УТботкрываются. Устройство при
этом изменяет исходное состояние и фик-
сирует режим стабилизации выходного
напряжения. Одновременно загорается
светодиод HL 7.
При перегрузке по току линейный ре-
жим стабилизации нарушается, и на вы-
ходе устройства появляются пульсации
напряжения большой амплитуды. Когда
при пульсациях выходное напряжение
становится меньше порогового, транзис-
тор VT3 закрывается, а транзистор VT2
открывается. В результате регулирую-
щий транзистор VT4VT5 закрывается и
устройство возвращается в исходное со-
стояние, в котором оно было до нажатия
на кнопку «Пуск». Светодиод HL1 гаснет.
Рис. 3
Такая защита удобна для маломощных стабилизаторов, способных при замыка-
нии выхода ограничивать выходной ток на уровне, не позволяющем в течение хотя
бы нескольких секунд выйти из строя регулирующему транзистору из-за превышения
допустимой мощности. Она может быть использована и с микросхемными стабили-
заторами серии К142 [4].
Отличительной особенностью описываемого источника является положительная
ОС по току, компенсирующая падение напряжения на выходном кабеле (рис. 3,6).
Положительная ОС осуществляется через резистор R10, включенный в разрыв об-
щего провода стабилизатора. Компенсация достигается за счет того, что с увеличен
205
нием /ВЬ|Х падение напряжения на резисторе R10 уменьшает напряжение на базе
транзистора VT6 относительно образцового напряжения на стабилитроне VD4. При
снижении напряжения на базе транзистора VT6уменьшается его коллекторный ток и
растет ток базы транзистора VT5. В результате падение напряжения на регулирую-
щем транзисторе уменьшается, тем самым компенсируя падение напряжения на
выходном кабеле, равное /ВЬ|Х Ra.K [2].
При настройке устройства достаточно достичь точной компенсации Д1/вых только
в одной точке нагрузочной характеристики, которую выбирают при /ВыХ=>/маКс- Делают
это подбором резистора R10. Необходимое сопротивление этого резистора можно
ориентировочно выбрать из условия компенсации Д1/вых:
R10
Здесь =30 — коэффициент стабилизации по напряжению при /Вых“/макс=0.8 А;
Нт=10 Ом; /?аж=0,16 Ом; Uo =3,3 В; 1/вых =9 В. Расчетное сопротивление R10 к 0,18 Ом.
Конструктивно резистор R10 выполнен какбифилярная катушка, намотанная про-
водом ПЭВКТ-1 диаметром 0,2 мм на корпусе резистора МЛТ-1. Можно также ис-
пользовать медные провода диаметром меньше 0,1 мм.
Детали источника смонтированы на плате размерами 165x70 мм. Транзистор VT4
установлен на теплоотводе площадью 70 см2.
Для /вых =0 источник обеспечивает: Кц >170, двойную амплитуду пульса-
ции ивык <6 мВ, ток потребления — 27 мА. Интервал регулировки выходного напряже-
ния: 4,5 В< L/Bblx<12,6 В. При L/BbJX =9 В максимальный коэффициент полезного дей-
ствия — 45%.
ЛИТЕРАТУРА
1. Соболевский А. Г. Почему появились искажения? — М.: Радио и связь, 1985.
2. Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Под редакцией: Додик С. Д.,
Гальперин Е. И. — М.: Сов. радио, 1969.
3. Danuk D. L., Pilko G. V. // Flip-Flop PSU Protection.// Electronies World + Wireless World, 1992,
March, R 211.
4,ДанюкД. Л., Пилько Г В, Триггерная защита на К142ЕН1А. — К.: РадиоАматор, 1994, № 12, с. 23.
Журнал «Радио», 1996, № 1, с. 55
И. НЕЧАЕВ
СЕТЕВОЙ БЛОК ПИТАНИЯ
ЭЛЕКТРОННО-МЕХАНИЧЕСКИХ ЧАСОВ С ПОДСВЕТКОЙ
Источником питания бытовых настенных или настольных электронно-механичес-
ких часов-будильников с привычным для нас стрелочным циферблатом обычно слу-
жит гальванический элемент 343. Однако в доме таких часов может быть несколько,
поэтому, естественно, периодически возникает проблема замены отслуживших свой
срок элементов питания. В таких случаях гальванический элемент можно заменить
сетевым блоком питания, о чем рассказывалось неоднократно, например, в [1,2]. Но
здесь возникает другая неприятность — остановка «хода» часов при пропадании
сетевого напряжения.
Более надежными и удобными в эксплуатации являются сетевые блоки питания
с накопителями электроэнергии в виде малогабаритных никель-кадмиевых аккуму-
ляторов Д-0,1, Д-0,125. Они обеспечат нормальную работу часов как при кратковре-
менных, так и длительных пропаданиях напряжения в сети.
206
Предлагаемый блок питания электронно-механических часов, схема которого при-
ведена на рис. 1, является усовершенствованным вариантом блоков, описанных в [3,4].
Основное его отличие — возможность подсветки циферблата в темное время суток.
Конструкция блока соответствует габаритам гальванического элемента 343 (R14), что
позволяет быстро встраивать его в часы без каких-либо доработок.
Рис. 1
Конденсаторы С1 и С2 выполняют функцию балластных реактивных элементов,
гасящих избыточное напряжение сети. Их номинальные емкости определяют значе-
ние тока, протекающего через них. Благодаря тому, что конденсаторы включены
в разные сетевые провода, напряжение на всех других элементах блока по отноше-
нию к земле не превышает половины сетевого. Кроме того, в случае аварийной ситуа-
ции эти элементы окажутся соединенными с землей, ток замыкания будет ограничен
и не приведет к тяжелым последствиям.
Если контакты выключателя SA1 замкнуты, то при отрицательной полуволне сетево-
го напряжения на верхнем по схеме проводе диод VD2 откроется и через него будут
заряжаться конденсаторы С1 и 02. При положительных же полуволнах конденсаторы
станут перезаряжаться, ток потечет, в первую очередь, через открытый диод VD3 и нач-
нет подзаряжать аккумулятор G1 и конденсатор СЗ. Напряжение полностью заряженно-
го аккумулятора будет не менее 1,35 В, а на светодиоде HL1 — около 2 В. Поэтому
светодиод начнет открываться и тем самым ограничивать зарядный ток аккумулятора.
Следовательно, аккумулятор постоянно будет в заряженном состоянии.
Таким образом, при наличии напряжения в сети часы питаются от нее во время
положительных полупериодов, а во время отрицательных полупериодов — энерги-
ей, запасенной аккумулятором G1 и конденсатором СЗ. При пропадании сетевого
напряжения источником питания становится только аккумулятор, энергии которого
хватит на несколько суток и даже недель непрерывной работы часов —• в зависимос-
ти от значения потребляемого ими тока.
Освещение циферблата включают размыканием контактов выключателя SA1. В этом
случае ток зарядки и разрядки конденсаторов С1 и С2 протекает через нити какала
ламп EL1 и EL2, и они начинают светиться. А ранее замкнутый двуханодный стабилит-
рон VD1 теперь выполняет две функции: ограничивает напряжение на лампах до значе-
ния, при котором они светятся с небольшим недокалом (что увеличивает срок их службы),
и в случае перегорания нити накала одной из ламп, пропускает через себя зарядно-раз-
рядный ток конденсаторов, что предотвращает нарушение работы блока питания в целом.
Резистор/?) служит для разрядки конденсаторов С1 и 02 при отключении устрой-
ства от сети
207
Все элементы устройства, кроме ламп накаливания EL1, EL2 и выключателя SA1,
размещаются на печатной плате из двустороннего фольгированного стеклотексто-
лита толщиной 1,5...2 мм (рис. 2). Форма платы с деталями на ней напоминает галь-
ванический элемент 343, который можно вставить в соответствующий отсек часов.
Для имитации контактов плюсового и минусового электродов элемента питания пе-
чатные проводники обеих сторон платы по краю опаяны тонкой фольгой (например,
удаленной с заготовки платы). На плату приклеивают конденсаторы С1 и С2, аккуму-
лятор, а затем распаивают остальные детали блока питания.
Конденсаторы С1 и С2 — К73 на номинальное напряжение не менее 250 В, СЗ —
К52, К50-6. Двуханодный стабилитрон КС213Б (VD1) можно заменить на два вклю-
ченных встречно-последовательно стабилитрона Д814Д, КС213Ж, КС512А. Дио-
ды VD2 и VD3 — любые выпрямительные малогабаритные. Светодиод HL1 — любой
из серии АЛ341, надо только
предварительно отобрать экзем-
пляр, у которого прямое напря-
жение при токе 10 мА составит
1,9...2,1 В. Лампы накаливания
EL1 и EL2 — СМН6,3-20 (на на-
пряжение 6,3 В и ток накала 20
мА) или аналогичные слаботоч-
ные. Выключатель SA1 может
быть любой конструкции, важно
лишь, чтобы его корпус был на-
дежно изолирован от сети.
В один из входных сетевых
проводов устройства, например,
внутри вилки Х1, желательно
включить токоограничительный
резистор /?огр (на рис. 1 обозна-
чен штриховыми линиями) со-
противлением 36...51 Омнамощ-
ность рассеяния 0,5 Вт, предотв-
ращающий возможный выход из
строя элементов устройства в
момент подключения блока пита-
ния к сети.
Смонтированный блок питания можно поместить в цилиндрический корпус из
изоляционного материала или просто обмотать его изоляционной лентой. Лампы
накаливания и малогабаритный выключатель SA1 устанавливают в наиболее подхо-
дящем для них месте корпуса часов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Верхало Ю. Блок питания для «Славы». — Радио, 1992, № 1, с.67.
2. Нечаев И. Блок питания для электронно-механических часов. — Радио, 1990, № 6, с.76.
3. Нечаев И. Блок питания на оптопарах. — Радио, 1996, № 6, с.42.
4. Каревский 8. Блок, заменяющий элемент питания. — Радио, 1996, № 6. с.41
Журнал «Радио», 1998. №9. с 50
208