Сетевые блоки питания

А в этой части беседы я расскажу тебе о двух законченных блоках, один из которых предназначен для питания от сети транзисторных, второй — для пита­ния ламповых радиотехнических устройств. Конструкции приемников или уси­лителей могут изменяться, упрощаться или усложняться, а для их питания будут использоваться одни и те же блоки питания.

Рис. 129. Принципиальная схема сетевого блока питания транзисторных кон­струкций.

Блок питания транзисторных конструкций (рис. 129), который я предлагаю тебе для повторения, представляет собой двухполупериодный выпрямитель со стабилизатором и регулятором выпрямленного напряжения. Напряжение постоянного тока на его выходе можно плавно изменять примерно от 1 до 12 В. Это значит, что такой блок можно использовать для питания практически любого транзисторного приемника или маломощного усилителя, измерительных прибо­ров.

Разберемся в устройстве и работе блока. Трансформатор питания Тр1 обмоткой I подключается к электроосветительной сети напряжением 220 В через плавкий предохранитель Пр1 и выключатель В1, Обмотка II трансформатора и диоды Д1 — Д4, включенные по мостовой схеме, образуют двухполупериодный выпрямитель. Эта часть блока питания тебе уже знакома по предыдущей части этой беседы (см. рис. 125). Здесь изменена лишь полярность включения дио­дов : если там в точке соединения диодов Д2 и Д4 получался плюс выпрямленного напряжения, то здесь в этой точке получается минус выпрямленного напряже­ния.

К выпрямителю подключен электролитический конденсатор C1, частично сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения (как конденсатор С1 в выпрямителе по схеме на рис. 124, а), С него выпрямленное напряжение подается к нагрузке Rн через стабилизатор напряжения, выполняющий роль фильтра выпрямителя и одновременно регулятора выходного напряжения блока питания.

Проследи цепь питания нагрузки Rн (приемник, усилитель), подключаемой X зажимам «+» и «-» блока. Ток в этой цепи, а значит, и напряжение на нагрузке зависят от состояния транзистора Т2, включенного в эгу цепь. Когда этот транзистор открыт и сопротивление участка эмиттер — коллектор мало (несколько ом), все напряжение выпрямителя падает на нагрузке Rн. Когда же транзистор закрыт и сопротивление его участка эмиттер — коллектор ста­новится очень большим, то почти все напряжение выпрямителя падает на этом участке, а на долю нагрузки практически ничего не остается. Состоянием же этого транзистора управляет транзистор Т1 у который в свою очередь управ­ляется напряжением, подаваемым на его базу с движка переменного рези­стора R2. Оба транзистора включены по схеме ОК (эмиттерные повторители) и работают как двухкаскадный усилитель тока. Нагрузкой транзистора Т1 яв­ляются эмиттерный р-п переход транзистора Т2 и резистор Ry а нагруз­кой транзистора Т2 — цепи приемника или усилителя, подключенные к выходу блока.

Управляющую цепь стабилизатора образуют резистор R1, стабилитрон Д5 и подключенный к нему переменный резистор R2. Благодаря стабилитрону и конденсатору С2 на переменном резисторе R2 (по отношению к стабилитрону он включен потенциометром, т. е. делителем напряжения) действует постоян­ное напряжение, равное напряжению стабилизации Uст используемого в блоке стабилитрона. В описываемом блоке это напряжение равно 12 В. Когда движок переменного резистора находится в крайнем нижнем (по схеме) положении, транзистор Т1 закрыт, так как напряжение на его базе (относительно эмиттера) равно нулю. Транзистор Т2 в это время тоже закрыт. По мере перемещения движка переменного резистора вверх на базу транзистора Т1 подается откры­вающее отрицательное напряжение и в его эмиттерной цепи появляется ток. Одновременно отрицательным напряжением, падающим на эмиттерном рези­сторе R3 транзистора Т1, открывается транзистор Т2» и во внешней цепи блока питания появляется ток. Чем больше отрицательное напряжение на базе тран­зистора Т1, тем больше открываются транзисторы, тем больше напряжение на выходе блока питания и ток в его нагрузке.

Наибольшее напряжение на выходе блока равно напряжению стабилизации стабилитрона, а наибольший ток, потребляемый нагрузкой от блока, наиболь­шему прямому току диодов выпрямителя. В выпрямителе описываемого блока используются диоды Д226, максимальный выпрямленный ток которых равен 300 мА (0,3 А). Значит и наибольший ток, потребляемый от блока питания нагрузкой, будет не более 300 мА. При изменении тока в нагрузке от несколь­ких миллиампер до 250 — 280 мА напряжение на нагрузке остается практически постоянным.

Возможная конструкция блока питания показана на рис. 130 (вверху). Штриховыми линиями условно обозначены углы фанерного ящичка-корпуса блока. Все детали, кроме переменного резистора R2 с выключателем питания В1, резистора R4 и выходных зажимов, смонтированы на гетинаксовой панели, которая винтами укреплена на дне корпуса. Ориентировочные размеры этой панели, схема размещения и соединения деталей на ней показаны в нижней части рис. 130. На этом чертеже детали изображены так же, как на принци­пиальной схеме, — символически, а соединительные проводники, находящиеся снизу панели,—штриховыми линиями (о технологии монтажа см. десятую бе­седу). Корпус транзистора Т1 находится в отверстии (диаметром 10 мм) в плате. Нижняя часть корпуса транзистора Т2 также находится в отверстии в плате (диаметром 17 мм), сверху транзистор Т2 прижат к плате фланцем. Перемен­ный резистор R2 с выключателем В1 (переменный резистор ТК или ТКД) и выходные зажимы блока укреплены на другой панели, выпиленной из листо­вого гетинакса, стеклотекстолита или эбонита толщиной 2 — 3 мм (в крайнем случае — из фанеры), являющейся крышкой ящика.

Рис. 130. Конструкция блока питания и схема соединения деталей на монтажной плате.

Они соединяются с соответствующими им точками монтажной панели многожильными проводниками в надежной изоляции. Резистор R4 подпаян к выходным зажимам.

Резистор R2 должен быть группы А, т. е. резистор, у которого сопротив­ление между выводом движка и любым из крайних выводов прямо пропор­ционально углу поворота оси. Это необходимо для того, чтобы его шкала выходных напряжений была возможно более равномерной. Коэффициент h21э тран­зисторов может быть небольшим, например 15—20, важно лишь, чтобы тран­зисторы были исправными. Причем вместо транзистора МП39 можно исполь­зовать любые другие маломощные низкочастотные транзисторы (МП40 —МП42), а вместо П213Б — транзисторы П214—П217, П201, П4 с любым буквенным индексом. Резисторы R1 R3 — MЛT на любую мощность рассеяния. Электролитические конденсаторы типа К50-6. Их емкости могут быть больше 500 мкФ, что лучше скажется на сглаживании пульсаций выпрямленного тока. Что же касается их номинальных напряжений, то для конденсатора С1 оно должно быть не менее 25 В, а для конденсатора С2 — не менее 15 В. Стабилитрон Д5 — типа Д813 или подобные ему Д811, Д814Г с напряжением стабилизации 12 В. Для самого выпрямителя кроме диодов серии Д226 можно использовать диоды Д7 с любым буквенным индексом.

Роль трансформатора питания Тр1 выполняет трансформатор ТВК-70 (вы­ходной трансформатор кадровой развертки телевизора), первичная обмотка которого используется как сетевая. При напряжении сети 220 В на его вторичной обмотке получается переменное напряжение около 12 В, что и необходимо для выпрямителя нашего блока питания.

Можно также использовать выходной трансформатор лампового радиопри­емника, площадь сечения магнитопровода которого составляет 4 — 6 см2. Вклю­чив первичную обмотку в сеть (через предохранитель на ток 0,5 А), измерь вольтметром переменного тока напряжение на вторичной обмотке. Если оно значительно меньше 10 — 12 В, например 7—8 В, то число витков во вторичной обмотке надо будет увеличить. Это необходимое число витков во вторичной обмотке легко подсчитать по числу витков в имеющейся вторичной обмотке трансформатора, которую нужно смотать. Например, вторичная обмотка содер­жит 96 витков и дает напряжение 8 В. В этом случае на 1 В напряжения при­ходится примерно 12 витков (96:8 = 12). Чтобы вторичная обмотка давала напряжение 12 В, она, следовательно, должна содержать 144 витка.

Для вторичной обмотки подойдет провод ПЭВ или ПЭЛ 0,3—0,5. Ш-образные пластины магнитопровода переделанного трансформатора собирай вперекрышку.

Монтируя детали блока питания, особое внимание удели правильной полярности включения диодов, электролитических конденсаторов и выводов транзисторов. А закончив монтаж, проверь его по принципиальной схеме — нет ли ошибок, ненужных соединений. Только после этого подключай его к сети и проверяй его работоспособность. Включив питание, сразу же измерь вольт­метром постоянного тока .напряжение на выходе блока. В положении движка переменного резистора R2 в крайнем верхнем (по схеме) положении оно должно соответствовать номинальному напряжению стабилизации стабилитрона (в на­шем случае 12 В) и плавно уменьшаться почти до нуля при вращении оси переменного резистора против направления движения часовой стрелки. Если, наоборот, при таком вращении оси резистора напряжение увеличивается, то поменяй местами проводники, идущие к крайним выводам этого регулятора выходного напряжения блока.

Затем в разрыв цепи стабилитрона, отмеченный на схеме крестом, включи миллиамперметр и, подбирая резистор, установи в этой цепи ток, равный 12 — 15 мА. При подключении к выходу выпрямителя нагрузки, роль которой

может выполнять резистор сопротивлением 100-120 Ом, ток через Стабилитрон должен уменьшаться до 8 — 10 мА, а выходное напряжение оставаться практи­чески неизменным.

После этого займись градуировкой шкалы переменного резистора, по которой в дальнейшем будешь устанавливать напряжение, подаваемое к той или иной нагрузке. Делай это так. К выходным зажимам подключи резистор сопро­тивлением 430—470 Ом, чтобы замкнуть внешнюю цепь блока, и вольтметр постоянного тока. Затем плавно вращай ось переменного резистора и на дуге, начерченной вокруг оси, делай отметки, соответствующие напряжениям, пока­зываемым вольтметром.

Рис. 131. Введение в блок индикатора включения питания (а) и вольтметра выходного напряжения (б).

На этом налаживание блока питания можно считать законченным.

Какие изменения или дополнения можно внести в этот блок питания?

Может случиться, что у тебя не окажется транзистора П213Б или другого транзистора средней или большой мощности. Тогда на его место поставь транзистор МП42. Но в этом случае наибольший ток, потребляемый нагрузкой от блока питания, не должен превышать 25 — 30 мА. На первое время это тебя вполне устроит, а в дальнейшем ты его заменишь более мощным тран­зистором.

Ко вторичной обмотке трансформатора можно подключить коммутаторную лампочку накаливания JI{ (на рис. 131, а), рассчитанную на напряжение 12 В, и укрепить ее на верхней лицевой панели. Она, загораясь, будет служить индика­тором подключения блока к сети.

Блок можно дополнить вольтметром и по нему, вместо шкалы перемен­ного резистора, устанавливать необходимое выходное напряжение. Схема под­ключения такого измерительного прибора к выходу блока показана на рис. 131,5. Для этой цели подойдет любой малогабаритный прибор магнитоэлектрической системы (об этом я расскажу в тринадцатой беседе), например М5-2, на ток 1 — 5 мА. Примерное сопротивление добавочного резистора Rдоб ограничивающего ток через измерительный прибор МПl9 рассчитай по формуле, вытекающей из закона Ома: R=U/I, здесь U — наибольшее напряжение на выходе блока питания, а I — наибольший ток, на который рассчитан измерительный прибор. Так, например, если прибор на ток 5 мА, а напряжение на выходе блока 12 В, рези­стор Ядоб должен быть сопротивлением около 2400 Ом. Шкалу прибора гра­дуируй по контрольному вольтметру.

Вольтметр, как и переменный резистор, можно разместить на лицевой панели блока.

Пользуясь этим блоком питания, не забывай о том, что в его стабилизаторе напряжения работают транзисторы, а они не выдерживают перегрузок. Наиболее опасно короткое замыкание между выходными зажимами или между токоне­сущими проводниками конструкции, подключенной к блоку. В этом случае через транзистор Т2 блока может течь недопустимо большой для него ток, из-за чего может произойти тепловой пробой транзистора и он выйдет из строя.

Блок питания ламповых конструкций должен давать: постоянное напряжение 180-220 В при токе до 60-80 мА — для питания цепей анодов и экранирую­щих сеток и переменное напряжение 6,3 В при токе 1 -1,5 А — для питания нитей накала ламп. Такой блок питания можно собрать по схеме, показанной на рис 132, а. Трансформатор питания Трх имеет три обмотки: сетевую I, рас­считанную на напряжение сети 220 и 127 В, обмотку выпрямителя II и обмотку накала ламп III.

В двухполупериодном выпрямителе Дх работает выпрямитель­ный столб АВС-80-260 (рассчитан на выпрямленное напряжение до 260 В при токе до 80 мА), представляющий собой четыре группы селеновых выпрямителей, включенных по мостовой схеме. Импульсы выпрямленного тока сглажи­ваются фильтром, состоящим из низкочастотного дросселя Др1 и электролити­ческих конденсаторов С1 и С2.

В ламповых приемниках минус выпрямителя обычно соединяют с одним из выводов обмотки накала ламп и идущий от них проводник является общим для всех цепей питания электродов ламп. Так сделано и в предлагаемом тебе блоке питания. В нем зажим, соединенный с этим проводником, обозначен «Общ.». Высокое выпрямленное напряжение снимается с зажимов «+А» и «Общ.»

Конструкция блока питания может быть такой, как показана на рис. 132, б. Несущим элементом блока служит шасси, согнутое из «мягкого» листового дюралюминия толщиной 1 —1,5 мм. Чтобы углы получились ровными, металл по линиям сгиба с внутренней стороны прорежь примерно на треть толщины. Ориентировочные размеры шасси: 160 х 150 х 40 мм. Прежде чем сгибать, разметь, просверли и выпили в заготовке все необходимые отверстия.

Трансформатор питания Трх — от приемника «Рекорд-53». Ненужные отводы первичной обмотки, рассчитанные на напряжения сети 110 и 127 В, изолиро­ваны. Вторичных обмоток у этого трансформатора три, одна из которых (на схеме не показана) предназначена для питания накала выпрямительной лампы кенотрона. В описываемом блоке она не используется.

Можно, разумеется, применять и другие трансформаторы питания, например от радиол «Рекорд-66», «Рекорд-311», «Сириус-308», а также трансформаторы многих устаревших моделей ламповых приемников III класса.

Другие детали блока. Дроссель Др1 — от любого лампового приемника или телевизора. В крайнем случае его можно заменить резистором сопротивлением 1-1,5 кОм на мощность рассеяния 2 — 5 Вт. Конденсаторы С1 и С2 типа К50-12 на номинальное напряжение не менее 300 В (лучше на 450 В). Выключатель питания В1 — тумблер ТВ2-1, держатель предохранителя Пр1 типа ДПБ (или любой другой).

Металл шасси используется как общий проводник. Зажим «Общ.», с кото­рым соединены вывод « — » выпрямительного столба и один из выводов обмотки накала ламп, имеет надежный электрический контакт с шасси. Другие зажимы изолированы от металла шасси.

Выпрямительный столб можешь заменить четырьмя диодами Д226А или Д7Ж, соединив их по мостовой схеме (рис. 132, в). Их можно смонтировать на гетинаксовой пластинке размерами примерно 50×40 мм и разместить ее на шасси сзади дросселя.

Закончив монтаж, сверь его с принципиальной схемой блока, просмотри внимательно все контакты, изоляцию незаземленных проводников, проверь полярность включения выпрямительного столба (или диодов). Если все в порядке, включи между зажимами « + А» и «Общ.» резистор сопротивлением 2 — 2,7 кОм на мощность рассеяния 20 Вт (проволочный), включи питание и сразу же измерь напряжение на этой временной нагрузке выпрямителя. Оно, в зависимости от используемого трансформатора питания, может быть 180 — 220 В и даже немного больше. При подключении к трансформатору приемника или усилителя, по­требляющего ток более 50 — 60 мА, напряжение будет меньше.

В дальнейшем, пользуясь блоком, никогда не включай его без нагрузки. Без нагрузки на конденсаторах фильтра может развиться столь высокое напря­жение, что они могут пробиться. А пробитый конденсатор может стать при­чиной теплового пробоя элементов выпрямителя.

Расскажу еще об одном выпрямителе — для зарядки аккумуляторов.

В. Г. Борисов. Юный Радиолюбитель