При ремонті і конструюванні різної електронної техніки виникає необхідність в потужному лабораторному блоці живлення з регулюванням в широких межах вихідної напруги і струму.
Виходячи з вищесказаного був розроблений і виготовлений відносно нескладний блок живлення, який не потребує дефіцитних деталей, що має наступні параметри і можливості:
- вихідна стабілізовану напругу регулюється в межах 3 ... 18 В, а при струмі 4 А - в межах 3 ... 16 В;
- максимальний вихідний струм 4 А;
- розмах пульсацій і шумів при вихідному струмі 3 А не більше 2 мВ;
- струм короткого замикання не більше 15 мА;
- обмеження вихідного струму регулюється в межах 0,35 ... 4 А;
- самозапуск після усунення короткого замикання і звукова сигналізація виникнення короткого замикання;
- світлова індикація режиму стабілізації струму;
- індикація споживаного струму;
- можливість зарядки акумуляторних батарей напругою від 1,2 до 15 В стабільним струмом від 0,35 до 4 А;
- харчування паяльника ЕПСН-12-25 Вт від окремої обмотки.
Напруга змінного струму з обмоток II і III трансформатора Т1 (рис. 1.1) через запобіжник FU2 і перемикач SB1 надходить на випрямляч на потужних діодах VD1-VD4 (рис. 1.2).
Випрямлена напруга фільтрується конденсаторами С4, С5. На діодах VD5 і VD6 виконаний окремий випрямляч для живлення операційного підсилювача (ОП) DA1 типу К140УД7, що дозволяє живити підсилювач DA1 напругою з меншим рівнем пульсацій.
На цьому ОУ виконаний елемент порівняння вихідної напруги з опорним. Максимальна однополярної напруги живлення для К140УД7-40 В.
Рис. 1.1
Напруга на стабілітрони VD18 і VD19 подається з генератора стабільного струму на польовому транзисторі VT7. Конденсатор С16 зменшує шуми стабилитронов. Вихідна напруга стабілізатора регулюється змінним резистором R20. Підсилювач вихідного струму ОУ виконаний на транзисторах ѴТЗ, ѴТ4, ѴТ5. Діапазони вихідних напруг перемикаються кнопкою SB1. Захист від короткого замикання (КЗ) виконана на транзисторі ѴТ1. При КЗ виходу стабілізатора напруга на емітер ѴТ1 стає менше напруги на його базі, ѴТ1 відкривається, напруга на базі ѴТ5 зменшується майже до нуля, і транзистори ѴТЗ-ѴТ5 закриваються. Невеликий вихідний струм, що протікає по ланцюгу VD15, R10, необхідний для запуску стабілізатора після усунення причини КЗ.
Конденсатор С6 необхідний для запуску стабілізатора в момент включення блоку живлення в мережу, якщо до виходу стабілізатора підключена навантаження. Діод VD13 запобігає пробою переходу база-емітер транзистора ѴТ1, коли напруга на виході стабілізатора більше 6 В.
рис.1.2
Вузол обмеження вихідного струму виконаний на транзисторах ѴТ2 і ѴТ6. При збільшенні падіння напруги на R2 починає відкриватися малопотужний германієвого транзистор VT2. При підході до режиму обмеження вихідного струму починає слабо світитися світлодіод VD14. При подальшому збільшенні вихідного струму транзистор VT2 відкривається ще більше, слідом за ним відкривається VT6, який через резистор R13 шунтирует вихід операційного підсилювача. Напруга на базі VT5 знижується, зменшується напруга на виході стабілізатора, схема входить в режим стабілізації вихідного струму. Конденсатор СЮ умень шает пульсації на навантаженні при працюючому обмежувачі струму. Струм відображається мікроамперметром РА1. Його чутливість встановлюється резистором R3.
Ланцюг С14 R14 служить для усунення самозбудження стабілізатора на високих частотах, С20 - на низьких. Перемикач SB1 на схемі показаний в положенні 7 ... 18 В.
Сигналізатор короткого замикання виконаний на КМОП мікросхемі DD1 і транзисторах VT8 і VT9. При напрузі на виході стабілізатора менше 0,6 В транзистор VT8 закривається, на вив. 1 DD1.1 надходить логічна одиниця. Генератор на DD1.1 і DD1.2 починає працювати з частотою 4 ... 6 Гц, періодично запускаючи другий генератор на DD1.3 і DD1.4, що працює на частоті 300 ... 600 Гц. В результаті на базу VT9 надходять пачки імпульсів, і телефонний капсуль Ва1 видає переривчастий звуковий сигнал.
Мікросхема DD1 живиться від параметричного стабілізатора на елементах R15, VD16, VD17. Стабілітрон VD17 запобігає помилкове спрацьовування сигналізатора при виключенні блоку живлення.
Деталі. Постійні резистори типу МЯТ, С2-23 потужністю не менше зазначеної на схемі. R2 - п'ять резисторів МЛТ-2 по 2,7 Ом кожний. Змінний резистор R5 бажано дротяний, наприклад, ППЗ-12 на 68 ... 220 Ом. Змінний резистор R20 - СПЗ-ЗОА, СП1-1, СПЗ-42 опором 4,7 ... 15 кОм. Оксидні конденсатори К50-16, К50-35, К50-24 або аналогічні імпортні. С4 і С5 можна замінити одним К50-18 на 10000 ... 20000 мкФ, 63 В. Решта конденсатори - К73-15А, К73-9, К73-17, МБМ. Не рекомендується застосовувати вітчизняні керамічні конденсатори через їх низької надійності.
Діоди VD1-VD4, VD20-Kfl202, КД203, Д242, Д243, Д244 з будь-якими індексами. Діоди VD7-VD11, VD21 замінні на будь-які з КД208, КД522, КД102, КД103, КД105, 1 N4001-1 N4007, діоди КД209А - на будь-які з КД208, КД212, КД221, КД105. Стабілітрони: VD16 - будь-який на 10 ... 12 В; VD17 - КС156А, КС147А. VD18 замінимо на будь-який імпортний на 2 ... 3 В, наприклад, 1N5985B, 1N5986B.
Його можна замінити на один світлодіод АП307Б, з'єднаний послідовно з діодом типу КД521, КД522. VD19 - будь-який малопотужний на 5,5 ... 7 В, наприклад, КС156А, КС162А, КС168А, 1N5995B, 1N4735A. Світлодіоди - будь-які видимого спектру, які підходять за габаритами. VD14 - бажано червоний, наприклад КІПД21 (Г-К).
Транзистори КТ503 з індексами Б-Е, або КТ602, КТ608, КТ630, КТ645, КТ646, 2SC2331 з будь-якими індексами. МП26Б замінимо на будь-який з МП25, МП26. Потужний транзистор КТ865А можна замінити на КТ818 з будь-яким індексом в металевому корпусі або на відносно дешеві імпортні - 2SA1106, 2SA1186, 2SA1301. Транзистор КТ805АМ замінюється на будь-який з серій КТ815, КТ817, КТ819, Кт961. Замість КТ3102Б-КТ3102А, КТ315Г, КТ503Г, Кт645а або 2SD734 з коефіцієнтом передачі струму бази не менше 200. КПЗОЗ замінимо на будь-який з цієї серії з початковим струмом стоку не більше 3 мА. Транзистор VT8 - будь-який з серій КТ312, КТ315, КТ3102, SS9014.
Мікросхему DA1 К140УД7 можна замінити на К140УД6, КР140УД708, КР140УД608, КР140УД18. Замість К561ЛА7 можна використовувати мікросхеми 564ЛА7, КР1561ЛА7 або зібрати аналогічний генератор на інших 2-4-входові инверторах цих серій.
Мікроамперметр РА1 - М4387, М4761 або будь-який інший малогабаритний. Ва1 - будь-який телефонний капсуль або малогабаритний динамік з опором котушки не менше 40 Ом.
Кнопка SB1 - П2К з чотирма контактними групами. Для комутації напруги змінного струму три групи контактів слід з'єднати паралельно, а четверту використовувати для перемикання стабилитронов. Кнопка SB2 - така ж, як і SB1 або тумблер на два-три напрямки і ток 2 ... 5 А.
Трансформатор можна виконати на будь-якому сталевому магни-топроводе з габаритної потужністю 90 ... 150 Вт. Використаний трансформатор ТС-90 від телевізора «Каскад 225» (УСТ61-1). З трансформатора попередньо видалені всі вторинні обмотки.
Обмотки II і III включені паралельно, намотані проводом ПЕВ-2 0,68 мм з розрахунку приблизно 4,5 витка на 1 В. Вони попарно повинні містити строго однакове число витків. Обмотки IV і V призначені для харчування низьковольтного паяльника ЕПСН-12-25 Вт або аналогічного. Вони намотані проводом ПЕВ-2 діаметром 0,75 мм. Первинна обмотка трансформатора включена на напругу 237 В, що знижує струм холостого ходу трансформатора та, відповідно, підвищує надійність блоку живлення в цілому.
Діоди VD1-VD4 розміщуються на загальних тепловідводу 150 см2 через ізолюючі прокладки. Транзистор ѴТЗ встановлюється на ребристий або голчастий радіатор площею не менше 500 см2, транзистор ѴТ4 - на радіатор площею 10 см2. Якщо довжина проводу від вив. 2 DA1 до R20 більше 15 см, то необхідно застосувати екранований провід.
Провід від виходу випрямляча VD1-VD4 припаиваются безпосередньо до висновків оксидних конденсаторів С4 і С5. До них же припаивается окремим проводом лівий (за схемою) висновок резистора R2.
Стабілізатор блоку живлення являє собою пристрій з великим посиленням і глибокими ООС, тому, при його монтажі слід дотримуватися тих же правил, що і при монтажі пристроїв високоякісного звуковідтворення.
При експлуатації блоку живлення потрібно стежити за тим, щоб сумарна потужність споживання по всіх вторинних обмоток не перевищувала максимально допустиму для застосованого трансформатора.
Також слід виключити підігрів трансформатором і радіатором транзистора ѴТЗ оксидних конденсаторів, особливо СЗ і С4. Якщо корпус буде типу «міні-вежі», то транзистор Т1 слід розмістити у верхній її частині, а потужний радіатор частково винести за межі корпусу, наприклад, оформивши його у вигляді задньої стінки. Елементи налагодження пристрою. R3 - чутливість мікроамперметра; R4 - верхній поріг обмеження струму навантаження; R19 і R21 - мінімальне і максимальне напруження діапазону 7 ... 18 В; R23 - тон звукового сигналу; R25 - гучність.
Література: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов - Радіоаматорам схеми, Москва 2008
