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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Новогодние украшения делают нас счастливее 01.01.2023 Как считают психологи, новогодние украшения в доме повышают уровень дофамина, гормона хорошего самочувствия. За счет чего мы становимся счастливее? В первую очередь, за счет ярких огней и цветов новогодних гирлянд. Хромотерапия, или цветотерапия повышает уровень энергии и улучшает настроение. Проведя ряд исследований, ученые смогли доказать, что разные цвета имеют свои индивидуальные характеристики, которые благоприятно влияют на нервную систему, внутреннюю работу организма и психику человека. Также немаловажен фактор ностальгии. Для многих из нас Новый год - семейный праздник, наполненных домашним уютом и волшебной атмосферой, это время, когда многие желания могут сбыться. Готовясь к торжеству, мы погружаемся в теплые воспоминания, что, несомненно, повышает наше настроение. Однако если у вас не было теплых моментов в прошлом, связанных с Новым годом, психологи рекомендуют завести новые для себя традиции - будь то выезд загород, просмотр тематических фильмов с родными и близкими или отправьтесь на прогулку, прихватив с собой ледянку. А что, взрослые тоже хотят порой почувствовать себя детьми! Еще один момент - если у вас на окнах красуются новогодние гирлянды или праздничные наклейки и рисунки, соседи будут думать, что вы дружелюбный человек! Исследования показали, что люди интерпретируют рождественские украшения в доме как сигнал о том, что жители этой квартиры общительны. Таким образом, если вы уже сейчас хотите достать с дальних полок шкафов елочные игрушки, гирлянды и мишуру, ни в чем себе не отказывайте!

Другие интересные новости:

▪ От грязного воздуха люди глупеют

▪ SSD 7,68 ТБ от Kingston Technology

▪ Камера OSMO Pocket 3

▪ Управлять яркостью без регулятора

▪ Электрический беспилотный паром MF Estelle с автопилотом

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Основы первой медицинской помощи (ОПМП). Подборка статей

▪ статья Глубоководный обитаемый подводный аппарат. История изобретения и производства

▪ статья Как возник мир, по мнению Гомера и орфиков? Подробный ответ

▪ статья Эксплуатация скважин, оборудованных установками бесштанговых насосов. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Вместо выключателя - гвоздик. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Чудо-столик. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026