Блок питания 220/13,8 вольт 10 ампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

Предлагаемый блок питания (рис.1) предназначен для работы с мощной низковольтной нагрузкой, например, с УКВ ЧМ радиостанциями, имеющими выходную мощность порядка 50 Вт ("Alinco DR-130"). Его достоинства - низкое падение напряжения на выпрямительных диодах и регулирующем транзисторе [1] и наличие защиты от короткого замыкания [2, 3].

(нажмите для увеличения)

Напряжение сети через замкнутые контакты выключателя SA1. предохранитель FU1 и сетевой фильтр C5-L1-L2-C6 поступает на обмотку I силового трансформатора Т1. Со вторичной обмотки II Т1, имеющей отвод от середины, положительные полуволны напряжения через выпрямительные диоды VD2 и VD3 поступают на конденсатор сглаживающего фильтра С9.

К фильтру подключен линейный стабилизатор с регулирующим элементом на полевом транзисторе (ПТ) VT2. Для управления этим транзистором требуется напряжение 2,5.. .3 В, поэтому отпадает необходимость в отдельном выпрямителе для питания управляющих цепей ПТ, как например, в [4]. Для увеличения коэффициента стабилизации в стабилизаторе применен "регулируемый стабилитрон" - микросхема DA1 TL431 (отечественный аналог - КР142ЕН19). Транзистор VT1 - согласующий, стабилитрон VD1 стабилизирует напряжение в его базовой цепи. Выходное напряжение стабилизатора можно рассчитать по приближенной формуле

Стабилизатор работает следующим образом. Допустим, при подключении нагрузки выходное напряжение снизилось. Тогда уменьшается напряжение в средней точке делителя R5-R6, микросхема DA1 (как параллельный стабилизатор) потребляет меньший ток, и на ее нагрузке (резисторе R2) уменьшается падение напряжения. Этот резистор стоит в эмиттерной цепи транзистора VT2 и, поскольку напряжение на его базе стабилизировано стабилитроном VD1. транзистор открывается сильнее, обеспечивая увеличение напряжения на затворе регулирующего транзистора VT2. Последний больше открывается и компенсирует падение напряжения на выходе стабилизатора. Таким образом обеспечивается стабилизация выходного напряжения. Выходное напряжение устанавливается резистором R6. Стабилитрон VD6. включенный между истоком и затвором VT2. служит для защиты ПТ от превышения допустимого напряжения затвор-исток и является обязательным элементом в стабилизаторах с входным напряжением от 15 В и выше.

Данный блок питания является вариантом устройства, описанного в [3]. Здесь применен такой же стабилизатор с защитой, но исключены двухступенчатый пуск БП и схема защиты от перенапряжения. В БП добавлен измеритель выходного напряжения и тока нагрузки на стрелочном приборе РА1 (головке микроамперметра М2001 с током полного отклонения 100 мкА), дополнительном резисторе R7, шунте RS1, помехоподавляющем конденсаторе С12 и переключателе SA2 ("Напряжение/ток"). Поскольку температурный режим работы ПТ в данном БП облегченный, применен ПТ типа IRF2505 в корпусе ТО-220, обладающий более высоким тепловым сопротивлением, чем IRF2505S [3].

Трансформатор ТН-60 встречается в двух модификациях: с питанием только от сети 220 В и с комбинацией первичных обмоток, позволяющих подключать трансформатор к сети с напряжениями 110.127. 220 и 237 В. Соединение обмоток Т1 на рис.1 показано для напряжения 237 В. Это сделано с целью снижения тока холостого хода Т1, уменьшения поля рассеяния и нагрева трансформатора, повышения КПД. В сетях с пониженным напряжением (относительно 220 В) между собой соединяются выводы 2 и 4 первичных обмоток. Вместо трансформатора ТН-60 можно применить ТН-61.

Для уменьшения "просадки" напряжения под нагрузкой применена схема выпрямителя со средней точкой с использованием диодов Шот-ки. включение обмоток Т1 оптимизировано с целью равномерного распределения на них нагрузки. Монтаж силовых цепей БП выполнен проводом с сечением жилы не менее 1 мм2. Диоды Шотки установлены без прокладок на небольшом общем радиаторе от старого компьютерного монитора (алюминиевой пластине), который с помощью имеющихся штырьков впаян в ппату, на которой размещен набор конденсаторов С9 (4 шт. по 10000 мкФх25 В). Шунтом RS1 для измерения тока нагрузки служит "плюсовой" провод, соединяющий шину на печатной плате от выводов С9 до клеммы подключения нагрузки.

Конструктивно БП выполнен очень просто (рис.2).

Задней его стенкой является радиатор, передней стенкой (панелью) служит такой же по длине и ширине кусок дюралюминия толщиной 4 tAtA. Стенки скреплены между собой 4 шпильками 07 мм из стали. В них имеются торцевые отверстия с резьбой М4. К нижним штырям привернута (4 винтами М4) полочка из дюраля толщиной 2 мм по размерам трансформатора. Таким же образом прикреплена пластина из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. на которой смонтированы конденсаторы С9 и радиатор с диодами VD2, VD3. На передней панели расположены две пары выходных клемм (параллельных), измерительная головка РА1. регулятор выходного напряжения R6, переключатель ток/напряжение SA2. держатель предохранителя FU1 и выключатель питания SA1. Корпус для БП (П-образную скобу) можно согнуть из мягкой стали или собрать из отдельных панелей. Радиатор под ПТ (123x123x20 мм) применен готовый, от блока питания старой УКВ радиостанции "Кама-Р". Длина скрепляющих шпилек - 260 мм. но может быть сокращена до 200 мм при более плотном монтаже. Размеры пластин: дюралевой под Т1 - 117,5x90x2 мм, из стеклотекстолита - 117.5x80x1,5 мм.

Катушки сетевого фильтра L1. L2 наматываются плоским двухпроводным сетевым шнуром на ферритовом стержне (400НН.. .600НН) от магнитной антенны радиоприемника (до заполнения). Длина стержня - 160...180 мм, диаметр - 8. ..10 мм. К выводам катушек припаяны конденсаторы типа К73-17, рассчитанные на рабочее напряжение не менее 500 В. Собранный фильтр заворачивается в негигроскопичный материал, например, электрокартон, поверх которого выполняется сплошной экран из белой жести. Швы экрана пропаиваются, выводы проходят через изолирующие втулки.

Всем хорош стабилизатор, но что произойдет, если ток нагрузки превысит предельное значение для регулирующего транзистора, например, из-за короткого замыкания в нагрузке? Повинуясь описанному алгоритму работы. VT2 полностью откроется, перегреется, и быстро выйдет из строя. Для защиты можно применить схему на оптопаре [2]. В несколько измененном виде эта защита представлена на рис.1.

Параметрический стабилизатор на стабилитроне VD4 обеспечивает опорное напряжение -6,2 В, броски напряжения и шумы блокирует конденсатор СЮ. С опорным напряжением сравнивается выходное напряжение стабилизатора через цепочку светодиод оптопары VU1-VD5-R10. Выходное напряжение стабилизатора выше опорного, следовательно, оно смещает переход диода VD5. запирая его. Ток через светодиод не идет. При закорачивании выходных клемм стабилизатора на правом по схеме выводе R10 отрицательное напряжение исчезает, опорное открывает диод VD5. светодиод оптопары зажигается, и срабатывает фотосимистор оптопары. который замыкает затвор и исток VT2. Регулирующий транзистор закрывается, т.е. выходной ток стабилизатора ограничивается. Для приведения в рабочий режим после срабатывания защиты БП выключают с помощью SA1, устраняют КЗ и снова включают. При этом схема защиты возвращается в дежурный режим.

Применение подобных стабилизаторов с малым падением напряжения на ПТ делает ненужной защиту питаемой аппаратуры от превышения напряжения, возникающего вследствие пробоя регулирующего транзистора. В этом случае выходное напряжение увеличивается всего на 0.5...1 В, что обычно входит в нормы допуска для большинства аппаратуры.

Большая часть элементов БП (обведенная на рис.1 пунктиром) размещена на печатной плате размерами 52x55 мм. чертеж которой приведен на рис.3, а расположение деталей на плате - на рис.4. Плата выполнена из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1... 1.5 мм. Фольга на нижней стороне платы соединена с минусовой выходной шиной стабилизатора ("заземленной" на рис.1) отдельным проводом. Свободные выводы оптопары VU1 можно никуда не припаивать. На плате в местах пайки деталей обозначены отверстия, но монтаж можно вести сверху, со стороны печатных проводников, без сверления отверстий. В этом случае чертеж платы соответствует рис.4. Чертеж платы, на которой расположены теплоотвод с диодами и конденсаторы фильтра, показан на рис.5.

До сборки БП следует обязательно проверить номиналы всех деталей и их исправность. Соединения внутри БП выполняются толстыми проводами минимальной длины. Параллельно всем оксидным конденсаторам прямо на их выводы припаиваются керамические емкостью 0.1...0.22 мкФ.

Градуировку измерителя тока можно выполнить, подключив к выходным клеммам БП регулируемую нагрузку последовательно с амперметром на ток2...5 А. Установив по амперметру ток, например, 2 А, подбираем такую длину провода (шунта), скручивая из него петлю, чтобы отклонение стрелки РА1 составило 20 делений (при шкале в 100).

Переводим SA2 в другое положение, подключаем к выходу БП контрольный вольтметр, подбором сопротивления R7 (вместо него можно включить подстроечный резистор сопротивлением не менее 220 кОм) добиваемся совпадения показаний РА1 с показаниями вольтметра.

При работе с радиопередающей аппаратурой следует исключить наводки на детали стабилизатора, подводящие и отводящие провода. Для этого у выходных зажимов БП следует включить фильтр, подобный сетевому (рис.1), с той лишь разницей, что катушки должны быть намотаны на ферритовом кольце или ферритовой трубке, применяемых в старых мониторах и телевизорах зарубежного производства, и содержать всего 2-3 витка изолированнного провода большого сечения, а конденсаторы можно взять с меньшим рабочим напряжением.

Литература

1. В.Нечаев. Модуль мощного стабилизатора напряжения на полевом транзисторе. - Радио. 2005. №2, С.30
2. Стабилизатор с очень низким падением напряжения. - cqham.nj/uldstab.htm
3. В.Беседин. Защищаемся... - Радиомир, 2008. №3. C.12
4. Прецизионный стабилизатор накала. - klausmobile.narod.ru/appnoIes/an_11_fetreg_r.htm

Автор: В.Беседин, г.Тюмень

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Преобразователи MAX20343/MAX20344 15.07.2021 Компания Maxim Integrated освоила производство новых импульсных стабилизаторов напряжения MAX20343/MAX20344 для использования в компактных портативных устройствах с батарейным питанием. Микросхемы MAX20343/MAX20344 являются полностью интегрированным решением, содержащем в одном корпусе контроллер и силовые транзисторы, с помощью которых можно обеспечить нагрузки тока до 1 А при выходном напряжении 3,5 В. Силовая часть микросхем MAX20343/MAX20344 построена по неинвертирующей понижающе-повышающей схеме, что позволяет использовать их с первичными источниками энергии, напряжение которых может быть как больше, так и меньше требуемого выходного напряжения. При этом особое внимание было уделено функционированию микросхемы в случаях, когда входное напряжение приблизительно равно выходному: благодаря уникальному алгоритму переключения транзисторов в этих режимах удалось избежать резких колебаний напряжения на нагрузке и уменьшить уровень электромагнитных помех. Ключевыми преимуществами микросхем MAX20343/MAX20344 являются высокий КПД (обеспечиваемый возможностью гибкой конфигурации силовой части и адаптивным алгоритмом переключения силовых ключей), ультрамалый ток собственного потребления, начинающийся с 3,5 мкА в рабочем режиме и уменьшающийся до 0,3 мкА в режиме ожидания, малые уровни пульсаций выходного напряжения и электромагнитных помех. Сочетание этих преимуществ делает MAX20343/MAX20344 идеальными для медицинских приложений, например, для портативных фотоплетизмографов, точность измерения которых напрямую зависит от уровней пульсаций и шумов в цепях питания оптической измерительной системы. Высокая скорость реакции на переходные процессы, в том числе и на резкие колебания входного напряжения, позволяет применять данные микросхемы для питания устройств с резкопеременной нагрузкой, например, беспроводных датчиков интеллектуальных автоматизированных систем, использующих сети LPWAN. В подобных приложениях часто используются первичные источники питания с малой удельной мощностью, работающие совместно с ионисторами. В этом случае возможность работы при входном напряжении от 1,9 В позволяет максимально задействовать установочную мощность ионистора и увеличить время автономной работы. Еще одной областью применения микросхем MAX20343/MAX20344 являются беспроводные Bluetooth-наушники Truly Wireless Stereo. При большой разнице напряжений аккумуляторов футляра и наушников последние из-за уменьшения КПД интегрированных зарядных устройств начинают разогреваться, что может вызвать определенный дискомфорт при их использовании и приводит к нерациональному расходу ограниченного количества энергии аккумулятора футляра. В этом случае использование микросхем MAX20343/MAX20344 позволит уменьшить напряжение, подаваемое на зарядные устройства наушников, что приведет к меньшему разогреву их корпусов и более рациональному использованию энергии аккумулятора футляра.

Другие интересные новости:

▪ Говорящий сканер озвучит текст

▪ Влияние урбанизации на насекомых

▪ Платформа для модульных смартфонов Motorola Project Ara

▪ Чем играют в шахматы

▪ Сон удваивает эффективность памяти

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телефония. Подборка статей

▪ статья Цезаристское безумие. Крылатое выражение

▪ статья Какие три государства до сих пор не перешли на метрическую систему мер? Подробный ответ

▪ статья Бухгалтер структурного подразделения. Должностная инструкция

▪ статья Светотелефон. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электроустановки жилых, общественных, административных и бытовых зданий. Защитные меры безопасности. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025