Два блока питания для портативной аппаратуры. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

На базе сетевого адаптера от ненужного устаревшего телефонного аппарата с функцией автоматического определения номера звонящего абонента, собранного на микропроцессоре Z80A, можно изготовить несложный блок питания с линейным стабилизатором, обеспечивающий на выходе два стабилизированных напряжения +5 В и +8 В при суммарном токе нагрузок до 500 мА. Он может использоваться для питания цифровых и аналоговых устройств, для подзарядки аккумуляторных батарей мобильных устройств, для питания детских игрушек.

Принципиальная схема такого БП представлена на рис. 1.

(нажмите для увеличения)

Напряжение сети переменного тока 220 В через замкнутые контакты выключателя SA1 и защитные резистор R1 и плавкий предохранитель поступает на первичную обмотку сетевого трансформатора Т1.

Со вторичной обмотки этого трансформатора снимается пониженное до 11 В напряжение переменного тока, которое выпрямляется мостовым выпрямителем, собранным на диодах Шоттки VD1 - VD4. Использование таких диодов уменьшает потери мощности на диодном выпрямителе и примерно на 1 В повышает напряжение на конденсаторе фильтра С7. Самовосстанавливающийся предохранитель FU2 защищает понижающий трансформатор от перегрузки.

Поскольку блок питания был смонтирован в компактном корпусе, максимальный ток нагрузки для данного трансформатора с целью повышения надежности снижен с 0,8 А до 0,5 А. Диоды VD5, VD6 защищают микросхемы от повреждения обратным напряжением, которое может быть на выходах микросхем, если напряжение на обкладках конденсатора С7 будет понижаться быстрее, чем напряжение на выходе стабилизатора, например, из-за короткого замыкания на выходе выпрямителя или потери емкости конденсатора С7. Варистор RU1 защищает трансформатор и диоды Шоттки от всплесков сетевого напряжения.

Блок питания по схеме рис. 1, содержит два линейных стабилизатора, собранных на интегральных микросхемах DA1 и DA2. Первая обеспечивает стабилизированное выходное напряжение +5 В, вторая - стабилизированное напряжение +8 В. Суммарный ток подключенных нагрузок может достигать 0,5 А.

При большем токе полимерный самовосстанавливающийся предохранитель FU1 разогревается и переходит в состояние высокого сопротивления. Переключателем SB1 можно выбрать напряжение, поступающее на нагрузку: +5 В или + 8 В. При этом, если SB1 находится в положении "+5 В", светится светодиод HL2, если в положении "+8 В", то будет светить HL3. Также, кроме максимально допустимого суммарного тока подключенных нагрузок, нет ограничений на одновременное использование двух стабилизаторов.

Например, на выход канала "+5 В" можно установить USB-розетку и заряжать от него карманный Flash плеер, аккумуляторную батарею мобильника, фотоаппарата, а канал "+8 В" может в это время использоваться для питания радиоприемника. В этот БП установлен самовосстанавливающийся предохранитель на номинальный рабочий ток чуть больше, чем заявленные максимальные 0,5 А.

Дело в том, что в малогабаритном корпусе при таком токе понижающий трансформатор заметно нагревается, температура в компактном корпусе повышается, что приводит к тому, что самовосстанавливающийся предохранитель срабатывает при меньшем токе.

При сработавшем предохранителе остается включенным светодиод HL1, который сигнализирует о наличии сетевого напряжения питания.

Блок питания с регулируемым выходным напряжением постоянного тока от 1 до 9 В, собранный по схеме рис. 2, позволяет подключать нагрузку, потребляющую до 1,6 А.

(нажмите для увеличения)

Блок имеет защиту от перегрузки и короткого замыкания в цепи нагрузки, а также защиту от повышенного напряжения сети переменного тока. Работает этот блок питания следующим образом. Напряжение сети переменного тока через плавкий предохранитель FU1 поступает на первичную обмотку понижающего трансформатора Т1. Пониженное до 9 В напряжение переменного тока снимается с одной из вторичных обмоток трансформатора и через один из полимерных самовосстанавливающихся предохранителей FU2 или FU3 поступает на мостовой выпрямитель, собранный на диодах Шоттки VD2 - VD5. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются оксидным конденсатором большой емкости С5, после чего напряжение поступает на компенсационный стабилизатор напряжения, реализованный целиком на дискретных компонентах.

Регулируемый компенсационный стабилизатор реализован по гибридной технологии - на полевом и биполярных транзисторах [1]. Его отличительная особенность - очень малое напряжение насыщения (минимальное напряжение между входом и выходом), которое при испытании этого стабилизатора током нагрузки 2 А, не превышало 60 мВ. Это в десятки раз меньше, чем у компенсационных стабилизаторов традиционного типа, например, популярных серий КР142ЕНхх, **78хх и значительно меньше (в 10...30 раз), чем у микросхем линейных стабилизаторов напряжения с малым минимальным напряжением между входом и выходом.

Выпрямленное напряжение поступает на исток мощного полевого МДП транзистора VT2. Поскольку приобрести n-канальный мощный полевой транзистор с малым пороговым напряжением открывания затвор-исток значительно легче, чем р-канальный, то этот транзистор пришлось установить в минусовую цепь питания.

Открывающее напряжение поступает на затвор этого VT2 через R4, подключенного к общему плюсу цепи питания. Такой способ управления полевым транзистором в компенсационном стабилизаторе не требует принятия специальных мер для запуска, что значительно упрощает конструкцию.

Работает компенсационный стабилизатор следующим образом. При увеличении входного напряжения или уменьшении тока нагрузки выходное напряжение также стремиться увеличиться. Это приводит к тому, что VT3 открывается сильнее, следовательно, сильнее будет открываться и VT1, который, шунтируя цепь затвор-исток VT2, понижает открывающее VT2 напряжение, сопротивление канала сток-исток VT2 увеличивается, выходное напряжение стабилизатора понижается. Регулировку выходного напряжения выполняют переменным резистором R.9.

Стабилитрон VD6 с напряжением стабилизации около 8,2 В защищает полевой транзистор от повреждения. Переключателем SB2можно выбрать диапазон выходных напряжений 1...4 В или 2,3...9 В. При разомкнутых контактах SB2 в качестве источника опорного напряжения работает светодиод HL4 красного цвета свечения, выходное напряжение можно установить в пределах 2,3...9 В. При замыкании контактов SB2 источником опорного напряжения станет кремниевый диод VD7, а выходное напряжение можно установить от 1 до 4 В.

Следует заметить, что конструкций лабораторных блоков питания с минимальным выходным напряжением от 1 В относительно немного. На стрелочном микроамперметре PV1 сделан вольтметр выходного напряжения. Переключателем SB1 можно

выбрать ток срабатывания защиты. Светодиод HL3 зеленого цвета сигнализирует о срабатывании самовосстанавливающегося предохранителя. Варистор RU1 защищает понижающий трансформатор и диодный выпрямитель от всплесков напряжения сети.

Сверхъяркие светодиоды HL1 и HL2 синего цвета свечения индицируют то, что блок питания включен в сеть, а также, подсвечивают шкалу вольтметра. использованный в блоке питания (рис. 2) стабилизатор напряжения при незначительной модификации можно применять в блоках питания, рассчитанных на нагрузку 10...15 А.

Для этого необходимо установить параллельно С5 еще два таких же конденсатора, диоды Шоттки использовать на соответствующий ток, например, 16-амперные MBR1645, закрепленные на теплоотводы. Разумеется, что все сильноточные соединения должны быть выполнены "толстыми" проводами, а понижающий трансформатор должен быть соответствующей габаритной мощностью с сильноточной вторичной обмоткой.

О деталях конструкций. Постоянные резисторы можно применить малогабаритные общего применения любого типа, например, С1-4, МЛТ, С2-23 соответствующей мощности. Подстроечный резистор R7 (рис. 2) - любой малогабаритный, желательно закрытой конструкции. На месте переменного резистора R9 применен подстроечный СП4-1 в полугерметичном корпусе. Хорошую стабильность выходного напряжения можно получить и с другими аналогичными резисторами, например, СПЗ-96, СП4-2М, СГТО-1 или малогабаритными проволочными. ППБ-1А, ППБ-ЗА. Варисторы MYG10-471 можно заменить на FNR-10К471, FNR-14K471, FNR-20K431, TNR10G471.

Оксидные конденсаторы - импортные аналоги К50-35, К50-68. Остальные - керамические на рабочее напряжение не ниже 16 В типа К10-17, К10-50 или в SMD исполнении для поверхностного монтажа. Конденсаторы С8 - СП (рис. 1) установлены непосредственно на выводах микросхем. Вместо диодов с барьером Шоттки 1N5819 можно установить аналогичные SM5819, MBRS140TR, MBRS140TRPBF, SR360, 1N5822.

Мощные диоды Шоттки 1N5822 (рис. 2) можно заменить трехамперными SB360, MBRS360T3, MBRD350, MBR340 и другими аналогичными. Упомянутые типы диодов Шоттки выполнены в различных корпусах. Диоды КД208А можно заменить любыми из серий КД209, КД243, КД247, 1N4001 - 1N4007. Диоды 1N4148 можно заменить на 1N914, 1SS176S или любыми из серий КД510, КД521, КД522 Вместо стабилитрона 1N4738A подойдут BZV55C-8V2, TZMC-8V2, 2С182К1, 2С182Х, 2С182Ц. Светодиоды можно применить любых типов общего применения, например, серий . КИПД21, КИПД40, КИПД66, L-1503. Вместо микросхемы L7805ACV можно установить КР142ЕН5 А, В, МС7805, МС32267, LM330T-5,0, LM2940T-5,0, LM9073 и другие аналогичные [2]. Вместо микросхемы L7808CV подойдут интегральные стабилизаторы МС7808, UVI2940-8,0, и другие аналогичные на выходное напряжение +8 В и ток нагрузки не менее 0,5 А.

Обе микросхемы установлены на общий теплоотвод из дюралюминиевой пластины 80x50x2 мм. Теплоотводящие фланцы микросхем изолированы от теплоотвода слюдяными прокладками.

Это сделано для предотвращения случайных нежелательных замыканий.

Кроме того, тепло-отвод, представляющий собой часть стенки корпуса, с внешней стороны покрыт черным изоляционным лаком.

Перед окраской металлическую пластину обрабатывают наждачной бумагой и очищают ацетоном.

В качестве лака можно использовать черный лак для ногтей или автоэмаль. Вместо транзистора КТ3102В можно установить любой из серий КТ3102, КТ6111, SS9014, ВС547 Вместо КТ3107Б подойдет любой из КТ3107, КТ6112, SS9015, ВС556. Транзисторы разных серий имеют различия в цоколевке.

На месте транзистора VT2 применен мощный n-канальный полевой транзистор с изолированным затвором типа IRL2505N.Транзистор этого типа управляется напряжением логического уровня, имеет сопротивление открытого канала 0,008 Ом, максимальный постоянный ток при температуре 25°С 104 А (следует понимать, как постоянный ток в течение не более 1 мс), максимальное напряжение сток-исток 55 В, выполнен в металлопластмассовом корпусе. ТО-220 В этой конструкции его можно заменить, например, такими, как IRL3705N, IRLZ44 или подобрать подходящий по таблице [3]. Полевой транзистор устанавливают на теплоотвод.

При его монтаже необходимо принимать соответствующие меры для его защиты от пробоя изолятора затвора статическим электричеством.

Цоколевка упомянутых типов полевых транзисторов стандартная - затвор-сток-исток. Микроамперметр использован миниатюрный от индикатора уровня записи/воспроизведения старого отечественного магнитофона. Переключатели - П2К, с фиксацией положения, свободные группы контактов соединены параллельно.

Понижающий трансформатор типа. ТП112-3-1 с напряжением холостого хода на вторичной обмотке около 11 В можно заменить на. ТП114-2, ТП121-17. ТПП112-6.

Понижающий трансформатор типа. ТПП-224М - из старого импульсного блока питания от советского компьютера "Электроника МС". Трансформатор имеет две вторичные обмотки, рассчитанные на разный ток.

Менее слаботочная обмотка с выходным напряжением холостого хода около 5,5 В

использована для питания светодиодов подсветки. Выпрямитель подключен к вторичной обмотке с выводами 6, 7. С таким трансформатором блок питания (рис. 2) способен выдавать напряжение до 6,5 В при токе нагрузки 1,6 А и до 9.10 В при токе нагрузки 0,5 А.

Вместо такого трансформатора можно применить унифицированный типа ТПП115-6 или ТПП114-6.

Литература

1. Бутов А.Л. Резервный источник питания для карманного Flash-плеера. - Радиоконструктор, 2009, № 10, стр. 17 -18.
2. Отечественные интегральные стабилизаторы и их зарубежные аналоги. - Радиоконструктор, 2010, № 10, № И, № 12.
3. Новые N-канальные полевые ключевые транзисторы фирмы IRF. - Радиоконструктор, 2010, №2.

Автор: Бутов А.Л.

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Особенности почек помогают легче переносить высоту 18.01.2025

Высокогорные регионы всегда привлекали внимание исследователей, изучающих, как человек адаптируется к жизни в условиях разреженного воздуха. Недавнее исследование группы ученых из Университета Маунт-Ройал в Канаде, возглавляемое доктором Тревором Деем, проливает свет на важную роль почек в акклиматизации к большим высотам. Работы канадских ученых объясняют, почему представители народности шерпа, которые веками живут в высокогорных районах Тибета, значительно лучше переносят высокогорье. В своем исследовании ученые наблюдали за дыханием и составом крови участников во время их подъема на высоту 4300 метров в Гималаях, в Непале. Эксперимент проводился с участием двух групп: одна состояла из жителей низменностей, не привыкших к горной среде, а другая - из шерпов, чей организм приспособлен к жизни на большой высоте. Основное различие между этими группами было в том, как их организмы реагировали на дефицит кислорода в воздухе. У шерпов наблюдалась более быстрая и масштабная адаптация к ...>>

Производство электричества с помощью термоядерного синтеза 18.01.2025

Американская компания Commonwealth Fusion Systems (CFS) нацелена на создание первой в мире термоядерной электростанции, способной подключаться к электрической сети. Этот амбициозный проект, известный как ARC (Affordable, Robust, Compact), будет построен вблизи города Ричмонд, штат Вирджиния. В соответствии с планами, новая электростанция сможет производить до 400 мегаватт чистой энергии, что вполне хватит для обеспечения электричеством 150 тысяч домохозяйств. Прогнозируется, что станция начнет работу в 2030-х годах. Принцип работы термоядерной электростанции основан на процессе термоядерного синтеза, который происходит в ядре звезд. В отличие от традиционной атомной энергетики, где используется деление ядер атомов с образованием радиоактивных отходов, термоядерный синтез создает в качестве побочного продукта безопасный гелий. Для того чтобы удерживать плазму с температурой свыше 100 миллионов градусов Цельсия, установка будет использовать мощные магнитные поля. Тем не менее, н ...>>

Экологическая защита для овощей и фруктов 17.01.2025

Исследователи из женского колледжа Шри Нараяна в Колламе, Керала, Индия, разработали инновационный способ продления свежести фруктов и овощей. Группа под руководством Пурнимы Виджаян предложила использовать съедобное покрытие, созданное на основе целлюлозных нановолокон (CNF), полученных из луковой шелухи. Этот подход не только продлевает срок хранения продуктов, но и способствует их безопасности благодаря включению нанокуркумина, известного своими антимикробными свойствами. Основным компонентом покрытия являются CNF, полученные из переработанных отходов лука. Эти нановолокна соединяются с синтетическим биополимером, который улучшает структуру покрытия, устраняя проблемы с водостойкостью и термической стабильностью, ранее свойственные материалам на основе CNF. Кроме того, добавление нанокуркумина усиливает антимикробные свойства покрытия, делая его особенно эффективным для предотвращения порчи. Для проверки эффективности этой разработки ученые провели эксперимент с апельсинами. П ...>>

Случайная новость из Архива Logitech PowerPlay - коврик с подзарядкой мышки 14.06.2017 Компания Logitech представила достаточно интересное устройство под названием PowerPlay. Это подключаемый к ПК посредством USB коврик. Но это сделано не для реализации подсветки, а для постоянной подзарядки беспроводных мышей. Коврик, будучи подключенным к ПК, генерирует электромагнитное поле, которое модули Powercore в мишках преобразуют в электричество для зарядки аккумуляторов. Logitech утверждает, что это не сказывается на скорости работы манипуляторов. Коврик оценивается в 100 долларов. Его размеры составляют 320 х 275 мм. Он поставляется в комплекте с двумя поверхностями: мягкой и твердой. Конечно, для работы с таким ковриком нужна соответствующая мышка. На старте продаж будет доступно две модели: G903 за 150 долларов и G703 за 100 долларов. Вероятно, если концепция покажет себя хорошо, Logitech выпустит больше различных моделей с поддержкой модулей Powercore. Купить мышки можно будет в июне, но сам коврик поступит в продажу лишь в августе.

Другие интересные новости:

▪ Полимерные волокна для охлаждения электроники

▪ Кислорода в атмосфере Земли становится все меньше

▪ ИС беспроводного питания полезной мощностью 12 Вт

▪ Политики обсудят роботов-убийц

▪ Часы CASIO G-SHOCK GMD-S5610IT

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Стабилизаторы напряжения. Подборка статей

▪ статья Буржуазные предрассудки. Крылатое выражение

▪ статья Откуда появилась капуста? Подробный ответ

▪ статья Медуница лекарственная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Микросхема динамической памяти DRAM - в качестве видеокамеры. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Нормы испытаний электрооборудования и аппаратов электроустановок потребителей. Наименьшие допустимые значения сопротивления изоляции электродвигателей на напряжение выше 1000 В. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025