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:

Преимущества апельсинового сока перед свежими фруктами 13.01.2025

Апельсиновый сок - один из самых популярных напитков во всем мире, ассоциируемый с пользой для здоровья и укреплением иммунитета. Однако ученые продолжают изучать, как его свойства соотносятся с эффектами употребления самих свежих апельсинов. Недавние исследования показали, что сок может обладать даже большими преимуществами для организма, чем цельные плоды. Апельсины известны высоким содержанием витамина C, который является важным элементом для поддержания иммунной системы. Кроме того, в их составе присутствуют каротиноиды и флавоноиды, которые оказывают антиоксидантное действие и помогают организму бороться с воспалительными процессами. Один средний апельсин покрывает суточную потребность организма в этом важнейшем витамине. Несмотря на это, исследователи Университета Хоэнхайма в Германии пришли к выводу, что апельсиновый сок может быть более полезным, чем сами плоды. Под руководством доктора Джулиана Ашоффа ученые изучали, как организм усваивает питательные вещества из свежих ...>>

Домашние устройства для майнинга и обогрева от Canaan Inc 13.01.2025

Компания Canaan Inc, лидер в производстве оборудования для майнинга криптовалют, представила два инновационных устройства - Avalon Mini 3 и Avalon Nano 3S. Эти новые модели открывают возможности для эффективной добычи биткоина в домашних условиях, предлагая при этом дополнительные функции, которые делают их привлекательными для широкого круга пользователей. Avalon Mini 3 выделяется своим уникальным подходом, объединяющим добычу криптовалюты и функцию обогрева. Устройство имеет хешрейт 37,5 Th/s, что позволяет эффективно добывать биткоин, а выделяемое тепло может использоваться для обогрева жилых помещений. Этот подход делает устройство двойного назначения особенно актуальным в холодное время года, помогая снизить затраты на электроэнергию. Управление установкой осуществляется через мобильное приложение, что делает ее использование удобным и интуитивным. Компания подчеркивает экологическую составляющую своего продукта. По словам представителей Canaan, Avalon Mini 3 способствует ум ...>>

Мозг сохраняет старые воспоминания, не вытесняя их новыми 12.01.2025

Новое исследование нейробиологов проливает свет на удивительный процесс, благодаря которому новые воспоминания не замещают старые. Ученые обнаружили, что в мозге млекопитающих процессы формирования новых воспоминаний и закрепления старых происходят в разные моменты, чередуясь во время медленной фазы сна. Хотя исследования проводились на мышах, ученые предполагают, что аналогичные механизмы действуют и у человека, что открывает перспективы лечения таких нарушений памяти, как деменция. Известно, что во время сна мозг активирует воспоминания, способствуя их закреплению. В этом процессе ключевую роль играет гиппокамп - структура мозга, которая воспроизводит воспоминания, передавая их для долгосрочного хранения в неокортекс. Активность гиппокампа можно отслеживать по так называемым резким мозговым волнам, которые сигнализируют о воспроизведении определенной информации. Однако долгое время оставалось загадкой, как мозг разделяет новые и старые воспоминания, чтобы избежать их смешивания. ...>>

Случайная новость из Архива Навигация на атомных часах заменит GPS 17.10.2012 В армии США начался заключительный этап разработки прототипов микрочипов, которые обеспечат устойчивость армии США к отключению системы навигации GPS. Угроза потери ситуационной осведомленности и возможности наносить высокоточные удары в отсутствие GPS давно беспокоит американских военных. При этом для большинства стран сбои в работе GPS являются единственной надеждой оказать хоть какое-то эффективное сопротивление высокотехнологичной военной машине США. В военном научном центре CERDEC армии США начался важный этап программы по разработке устройств, позволяющих сохранить высокую точность навигации в отсутствие сигнала GPS. Речь идет о создании партии из 500 прототипов атомных часов на чипе или сокращенно CSAC. Цель программы CSAC состоит в обеспечении функционирования систем навигации и оружия каждой боевой единицы армии США в любых условиях. При этом будут снижены затраты на оборудование и уменьшено энергопотребление систем навигации. Атомные часы являются важным элементом навигационной системы, независимой от GPS. В сочетании с другими датчиками CSAC могут обеспечить синхронизацию времени в боевой тактической сети, например, в случае спуфинга (попытки подменить истинный сигнал ложным), и выявить ошибочную информацию. Сверхточные атомные часы позволяют повысить точность инерциальных навигационных систем и создать локальные навигационные сети. До сих пор громоздкие атомные часы можно было установить лишь на крупных платформах: кораблях, самолетах и т.д. Однако для боеприпасов и снаряжения пехотинца этот вариант не подходит. Поэтому и были созданы миниатюрные CSAC объемом примерно 15 кубических сантиметров. Данные атомные часы можно легко интегрировать в носимое оружие, мобильный компьютер или управляемый боеприпас. Специалисты CERDEC надеются, что каждый поставщик новых атомных часов в конечном итоге будет в состоянии производить более 20 тыс. единиц CSAC в год, в ценовом диапазоне от 300 долл. или меньше.

Другие интересные новости:

▪ Арахис против меди

▪ Процессор на сверхпроводниках

▪ Автомобиль для пожилых

▪ Сверхкомпактный светодиод

▪ Реле контроля уровня жидкости 72 серии от Finder

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Опыты по химии. Подборка статей

▪ статья Не жалею, не зову, не плачу. Крылатое выражение

▪ статья За счет чего достигается лечебный эффект при применении медицинских пиявок? Подробный ответ

▪ статья Лук репчатый. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Тревожный сигнализатор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Ремонт и доработка зарядных устройств Сонар УЗ 205. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025