Регулируемый блок питания с автоматическим переключением напряжения на входе стабилизатора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

Линейные стабилизаторы напряжения постоянного тока, в отличие от импульсных, обычно имеют низкий уровень пульсаций выходного напряжения и не создают помех радиоприему, но при большой разнице между входным и выходным напряжением обладают низким КПД. Можно повысить средний КПД регулируемого линейного стабилизатора, если переключать его входное напряжение в зависимости от установленного выходного.

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

На рис. 1 представлена схема построенного по такому принципу компактного блока питания с линейным стабилизатором выходного напряжения, регулируемого в широких пределах. Устройство оснащено трехразрядным цифровым вольтметром, выдает стабилизированное выходное напряжение 3,3...18 В при токе нагрузки до 1,2 А. В [1] была описана конструкция, в которой также можно было переключить напряжение на входе стабилизатора, но только вручную. В новом блоке обмотки понижающего трансформатора T1 переключаются автоматически в зависимости от установленного выходного напряжения. Защита устройства от перегрузки по току выполнена, как и в [1], на самовосстанавливающихся предохранителях.

Напряжение сети переменного тока 220 В поступает на первичную обмотку понижающего трансформатора T1 через замкнутые контакты сетевого выключателя с подсветкой SA1 и защитный резистор R2. Резистор R1 ограничивает ток через неоновую лампу подсветки выключателя, уменьшая яркость ее свечения и увеличивая срок службы. Варистор RU1 защищает от всплесков напряжения в сети.

Трансформатор имеет две вторичные обмотки. Переменное напряжение с обмотки 5-6-7 трансформатора, имеющей отвод, поступает на выпрямительный мост VD3 через контакты реле K1.1, переключатель SA2 и самовосстанавливающийся предохранитель FU1 или FU2 (в зависимости от положения переключателя). Конденсаторы C10 и C11 сглаживают пульсации выпрямленного напряжения. Включенный в диагональ выпрямительного моста VD5-VD8 светодиод HL1 сигнализирует о срабатывании любого из самовосстанавливающихся предохранителей, резистор R13 ограничивает ток светодиода.

Обмотка 3-4 предназначена для получения повышенного напряжения, необходимого для эффективного управления полевым транзистором VT6, служащим регулирующим элементом в стабилизаторе напряжения. Напряжение этой обмотки выпрямляет диод Шоттки VD2 и сглаживает фильтр C4R8C9. Этот узел позволяет обойтись без умножителя напряжения, который был использован в аналогичном стабилизаторе, описанном в [2].

В регулируемом стабилизаторе выходного напряжения в качестве узла сравнения и усилителя сигнала рассогласования применена микросхема параллельного стабилизатора напряжения DA1. Она питается током 3 мА, стабилизированным транзисторами VT3 и VT5. Точное значение этого тока зависит от сопротивления резистора R14. Питание параллельного стабилизатора стабильным током позволяет создать для него комфортные условия работы при значительном изменении напряжения на условном катоде (выводе 3). Конденсатор C14 и резистор R15 предотвращают самовозбуждение стабилизатора.

Выходное напряжение стабилизатора регулируют переменным резистором R20. Чем меньше его введенное сопротивление, тем ниже напряжение на выходе блока - истоке полевого транзистора VT6. Стабилитрон VD10 защищает полевой транзистор от повреждения. Микросхема DA1 всегда поддерживает на своем катоде такое напряжение, при котором напряжение между ее управляющим входом (выводом 1) и условным анодом (выводом 2) равно 2,5 В. Резистор R16 - защитный.

К выходу стабилизатора подключен цифровой вольтметр PV1. Диод VD11 защищает его от обратного напряжения, например, в случае подключения к выходу стабилизатора заряженного в обратной полярности конденсатора большой емкости.

На транзисторах VT1, VT2, VT4, реле K1, стабилитронах VD1 и VD4, диоде VD9 собран узел переключения входного напряжения стабилизатора. Пока выходное напряжение стабилизатора меньше 7,4 В, напряжение между базой и эмиттером транзистора VT1 меньше 0,5 В, поэтому он закрыт. Вместе с ним закрыты транзисторы VT2 и VT4, а обмотка реле обесточена. На диодный мост VD3 через контакты реле поступает напряжение около 11 В с выводов 6 и 7 трансформатора, что уменьшает мощность, рассеиваемую транзистором VT6.

При увеличении напряжения на выходе стабилизатора транзистор VT1 открывается, вместе с ним открываются VT2 и VT4. На обмотку реле K1 поступает напряжение, ограниченное стабилитроном VD4. Реле срабатывает, на мост VD3 через его переключившиеся контакты поступает напряжение около 20 В с выводов 5 и 7 трансформатора. Резистор R7 создает положительную обратную связь, необходимую для создания зоны гистерезиса состояния реле от выходного напряжения стабилизатора. В результате реле отпускает якорь только при снижении выходного напряжения до 7 В. Диод VD9 защищает транзистор VT4 от выбросов ЭДС самоиндукции на обмотке реле в моменты прерывания тока в ней. Конденсаторы C5 и C6 предотвращают ложные переключения реле.

Рис. 2

Изготовленный блок питания имеет компактную конструкцию, все детали размещены в готовом корпусе размерами 129x114x47 мм из листовой латуни толщиной 1 мм (рис. 2). Корпус используется и как эффективный теплоотвод. К нему прикреплены пластмассовые ножки высотой около 10 мм, что нужно для лучшего обтекания его воздухом, а следовательно, для лучшего охлаждения. Корпус не имеет непосредственного электрического соединения с общим проводом блока питания, но для выравнивания потенциалов соединен с ним цепью R3C1R4. Передняя панель блока изготовлена из листового полистирола.

Рис. 3

Поскольку почти половина объема корпуса занята трансформатором T1, расположение остальных элементов устройства внутри него довольно плотное. Узел выпрямителя на диодном мосте VD3 собран на отдельной монтажной плате, показанной на рис. 3. На ней также находятся конденсаторы C2, C3, C7, C8, C10, резистор R13, диоды VD5-VD8 и самовосстанавливающиеся предохранители. Остальные узлы размещены на плате, изображенной на рис. 4.

Рис. 4

Монтаж плат двусторонний навесной. Все цепи, по которым течет значительный ток, выполнены монтажным проводом сечением 0,75 мм². Для маломощных цепей применен провод МГТФ сечением 0,03 мм2. Провод, идущий к движку переменного резистора, экранирован, а те провода, которые находятся под напряжением 220 В, имеют двойную изоляцию.

После проверки работоспособности устройства монтажные платы со стороны соединений покрыты лаком ХВ-784 для предотвращения случайных замыканий и повышения механической прочности монтажа.

Резистор R1 - невозгораемый разрывной, он может быть заменен плавкой вставкой на 0,5 А. Остальные постоянные резисторы - МЛТ, РПМ, С1-4, С1-14, С2-23 и другие аналогичные. Переменный резистор R20 - СП4-1, но может быть заменен на РП1-73а, СП3-9а, СП-04а. При использовании переменного резистора, сопротивление которого отличается от указанного на схеме (оно может достигать 2,2 кОм), потребуется пропорционально изменить номиналы резисторов R17 и R19. Следует иметь в виду, что переменные резисторы меньшего сопротивления обычно более надежны. Примененный в устройстве варистор MYG20-471 (RU1) можно заменить на MYG20-431, FNR-20K431, FNR-20K471, GNR20D431K. На корпус варистора надет чехол из стеклоткани.

Конденсаторы C5 и C6 - керамические для поверхностного монтажа. Оксидные конденсаторы - импортные аналоги К50-68. Остальные конденсаторы - малогабаритные пленочные.

Диоды 1N4148 можно заменить любыми из 1N914, 1SS244, КД510, КД521, КД522, а диод 1N4004 - из серий 1 N4001 - 1N4007, UF4001 - UF4007, КД209, КД243, КД247. Вместо диода EGP20A подойдут 1N5401 - 1N5408, FR301 - FR307, диоды серий КД226, КД257, а вместо диода Шотки 1 N5819 - SB140, SB150. Диодный мост RBV-406H заменяется любым из FBU4, KBU6, BR605, КВРС601-КВРС610, RS801-RS807, KBU8. Перед креплением к латунному корпусу блока прижимаемую к нему поверхность моста нужно смазать теплопроводящей пастой.

Стабилитроны 1N4738A заменяются на BZV55C8V2, TZMC8V2. Вместо стабилитрона 1N4736A подойдут BZV55C6V8, TZMC6V8. Светодиод HL1 может быть любого типа и цвета свечения. Микросхему TL431CLP можно заменить на AZ431AZ, LM431ACZ. Транзистор IRLZ44N в этой конструкции можно заменить на IRL2505N, IRL3205, STP65NF06. На время сборки конструкции его выводы соединяют проволочной перемычкой. Через изолирующую прокладку транзистор устанавливают на алюминиевой пластине размерами 125x35x2 мм. Эту пластину затем привинчивают к латунному корпусу устройства, применяя теплопроводную пасту.

Следует заметить, что установка транзистора в корпусе TO-220 на теплоотвод через изолирующую прокладку ограничивает его допустимую максимальную постоянную рассеиваемую мощность приблизительно до 30 Вт. Это следует учитывать, изготавливая блок питания большей мощности. Увеличить ее можно соединением нескольких полевых транзисторов параллельно и применением более мощного трансформатора.

Транзистор 2SD1616 можно заменить на SS8550, 2SC2331 или серии КТ961 с коэффициентом передачи тока базы не менее 50. Вместо транзисторов 2SA733 подойдут 2SA709, SS9012, транзисторы серий КТ6115, КТ3107. Замена транзистора 2SC945 - SS9013, SS9014, 2SC1815, серии КТ3102.

В блоке питания применено реле, найденное в неисправной стиральной машине. Оно рассчитано на работу при напряжении на обмотке 12 В, но срабатывает при значительно меньшем напряжении. Измеренное сопротивление обмотки - 440 Ом. На замену ему подойдет любое реле с приблизительно таким же сопротивлением обмотки и с переключающей группой контактов, способной коммутировать ток не менее 3 А, и срабатывающее при напряжении не более 6 В.

Для применения в блоке питания переделан сетевой тороидальный трансформатор от ленточного ревербератора "Эхо-1". С него удалены все вторичные обмотки и межобмоточный экран. Поверх бумажной изоляции первичной обмотки добавлены четыре слоя полихлорвиниловой ленты. Обмотка 5-6-7 намотана жгутом из шести обмоточных проводов диаметром 0,39 мм каждый, свитых с помощью электродрели. Необходимо заготовить около 25 м жгута. Намотку на тороидальном магнитопроводе ведут виток к витку с помощью самодельного челнока. В секции 5-6 должно быть намотано 123 витка, а в секции 6-7 - 150. Намотав каждый слой, его покрывают слоем бумажной ленты, которую затем пропитывают изоляционным лаком.

Обмотка 3-4 содержит 60 витков обмоточного провода диаметром 0,43 мм. Обе вторичные обмотки укладывают с максимальным усилием, чтобы они плотно прилегали к магнитопроводу. Можно применить другой трансформатор габаритной мощностью не менее 30 ВА, вторичная обмотка которого, используемая в качестве обмотки 5-6-7, рассчитана на ток не менее 1,3 А.

Рис. 5

В качестве вольтметра PV1 применен цифровой встраиваемый прибор V20D-T1 (рис. 5). Он был приобретен в одном из интернет-магазинов за сумму (включая стоимость пересылки), меньшую цены обычного трехразрядного светодиодного индикатора. Вольтметр измеряет постоянное напряжение от 3,2 до 30 В при потребляемом токе около 20 мА.

Готовый блок начинает работать сразу. При необходимости подборкой резисторов R17 и R19 можно установить желаемые верхнюю и нижнюю границы регулировки выходного напряжения.

Литература

1. Бутов А. Лабораторный блок питания с защитой на самовосстанавливающихся предохранителях. - Радио, 2005, № 10, с. 54- 57.
2. Бутов А. Малогабаритный регулируемый блок питания. - Радио, 2012, № 5, с. 55, 56.

Автор: А. Бутов

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 Нетбук ASUS Eee PC X101 29.09.2011 Самый тонкий и легкий нетбук представила компания ASUS. Модель Eee PC Х101 имеет толщину всего 17,6 мм и массу 920 г. Устройство оснащено процессором Intel Atom N435 с интегрированным графическим ядром, оперативной памятью объемом 1 ГБ и SSD 8 ГБ. Интересная особенность Х101 - использование ОС MeeGo с массой предустановленного обучающего, коммуникационного и социального ПО. Наряду с этим предлагается альтернативная конфигурация Х101Н. в ней вместо SSD жесткий диск на 250 ГБ, а вместо MeeGo Windows 7 Starter. Обе модификации доступны в различных цветах. Ожидается, что ASUS Eee PC Х101 поступит в продажу по цене около $170.

Другие интересные новости:

▪ Наночастицы управляют иммунитетом

▪ Мощный антибиотик вырабатывается в носу человека

▪ Лазерные 4К-проекторы Samsung The Premiere

▪ Новый способ пастеризации молока

▪ ADC и DAC в аудиокодеке могут одновременно работать на разных частотах

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Детекторы напряженности поля. Подборка статей

▪ статья Уязвимое место. Крылатое выражение

▪ статья Где находится ресторан, в котором посетители едят в полной темноте? Подробный ответ

▪ статья Кокос. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Коммутатор нагрузки для звуковой карты. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Разноликая монета. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026