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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Лифт в космос 13.07.2024 Современные технологии стремительно развиваются, и одна из самых амбициозных идей будущего - космический лифт - может стать реальностью благодаря усилиям японской корпорации Obayashi. Эта компания, уже известная созданием самой высокой в мире башни Tokyo Skytree, планирует изменить представления о межпланетных путешествиях, сделав их быстрее и доступнее. Компания Obayashi объявила о планах по созданию космического лифта, который сможет доставлять людей и грузы на Марс быстрее, чем это возможно с использованием традиционных ракет. Проект, стоимость которого оценивается в $100 миллиардов, предполагается начать в 2025 году, а завершение и начало работы лифта запланировано на 2050 год. Основой космического лифта станут углеродные нанотрубки, которые будут использоваться для передвижения по тросу, протянутому от Земли к орбитальному пространству. Питание для лифта будет обеспечиваться солнечной энергией или микроволнами, что позволит обойтись без традиционного топлива и значительно снизить затраты. По оценкам компании, стоимость доставки одного килограмма груза составит всего $125, что значительно дешевле текущих затрат, достигающих как минимум $2700 за килограмм. Одним из ключевых преимуществ космического лифта является отсутствие риска взрыва, который присущ ракетам. Лифт будет передвигаться со скоростью 200 км/ч, что делает его безопасным и надежным средством доставки в космос. Однако перед проектом стоят и значительные вызовы. Одним из главных препятствий является создание троса или трубы, способных выдержать нагрузки и обеспечивать безопасное передвижение на огромные расстояния. Сталь для этих целей слишком тяжелая и ее запасов на Земле недостаточно. Обayashi планирует использовать углеродные нанотрубки, которые прочнее и легче стали. Однако современные технологии пока не позволяют производить их достаточно длинными для нужд лифта, которому потребуется трос длиной около 35 000 километров. Запуск объектов в космос с помощью ракет остается дорогостоящим. Например, NASA оценивает, что запуск одной миссии Artemis на Луну стоит $4,1 миллиарда. Космический лифт может значительно снизить эти расходы, сделав космические путешествия и исследования более доступными. Космический лифт от корпорации Obayashi представляет собой революционное решение, которое может кардинально изменить подход к космическим путешествиям. Несмотря на технологические сложности, перспектива создания лифта к 2050 году дает надежду на то, что межпланетные перелеты станут частью нашей повседневной жизни. Успех этого проекта может открыть новую эру в освоении космоса, делая его доступным для широкого круга людей и значительно ускоряя исследования других планет.

Другие интересные новости:

▪ Биокерамика поглощает металлы

▪ Смартфон Huawei Ascend P7

▪ Марсианский вертолет Ingenuity установил рекорд высоты полета

▪ Космические мусорщики на ионных двигателях

▪ Готовится взрыв дамбы

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инструкции по эксплуатации. Подборка статей

▪ статья Основы гармоничного сосуществования общества и природы. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья В честь какого города назван сливочный сыр Филадельфия? Подробный ответ

▪ статья Гальванические источники тока одноразового действия. Справочник

▪ статья Сварочный из электромотора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Законы подключения солнечных элементов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026