Блок питания для любой конструкции

Начинающие радиолюбители собирают в радиокружках самые разнообразные электронные устройства, для питания которых требуется постоянный ток напряжением 1,5; 3; 4,5; 6; 9 и 12 В. Чтобы проверить практически любую из конструкций, можно воспользоваться имеющимся в продаже импортным блоком питания, скажем, типа «ELECA», с набором указанных напряжений либо собрать предлагаемый блок, который, во-первых, обойдется дешевле и, во-вторых, обладает лучшими параметрами.

Простейшие блоки питания, получившие название адаптеров, состоят, как правило, из понижающего сетевого трансформатора, выпрямителя и сглаживающего конденсатора. Большинство импортных адаптеров рассчитано на фиксированное выходное напряжение, но есть модели, например «ELECA», в которых выходное напряжение можно устанавливать ступенями от 1,5 до 12 В при токе нагрузки до 1 А. Правда, как показала практика, это напряжение на холостом ходу и под нагрузкой несколько разнится, но пользоваться таким блоком питания все же допустимо.

Тем не менее наиболее удобным для коллективного пользования в радиокружке следует считать стабилизированный блок питания с регулируемым выходным напряжением. При налаживании и испытании конструкций практически неизбежны ошибки, приводящие к коротким замыканиям по цепи питания. Вряд ли есть смысл тратить время, силы и внимание, надеясь избежать таких ошибок. Целесообразнее изготовить блок питания с защитой от коротких замыканий на выходе.

Именно такой блок (рис. 1) предлагается для повторения. Он позволяет получить выходное напряжение в диапазоне от 1,5 до 15 В, который разбит на четыре поддиапазона. В пределах каждого из поддиапазонов выходное напряжение можно плавно регулировать двумя переменными резисторами. Допустимый ток нагрузки — 0,2 А, но при необходимости его несложно увеличить. Стабилизатор напряжения защищен от короткого замыкания цепи выходного напряжения, причем применена защита триггерного типа — при коротком замыкании стабилизатор отключается и вновь запускается нажатием на кнопку «Пуск».

(нажмите для увеличения)

Рассмотрим устройство и работу блока питания. Переменное напряжение со вторичных обмоток понижающего трансформатора Т1 подается через секцию SA2.1 переключателя поддиапазонов на выпрямитель, собранный на диодах VD1 — VD4. Выпрямленное напряжение сглаживается оксидным конденсатором С1 и поступает через плавкий предохранитель FU2 на стабилизатор напряжения, выполненный на транзисторах VT1 — VT3. Причем транзисторы VT1, VT2 разной структуры образуют составной транзистор, выполняющий роль регулирующего элемента, а на транзисторе VT3 собран узел сравнения, вырабатывающий ток управления составным транзистором.

Конденсатор С2 обеспечивает устойчивость работы стабилизатора. Выходное напряжение можно устанавливать переключателем поддиапазонов SA2 и переменными резисторами R4 (грубо) и R5 (точно).

В качестве источников опорного напряжения на поддиапазоне «1″ (пределы изменения выходного напряжения под нагрузкой с током потребления 0,2 А — от 1,18…2,94В) использованы последовательно соединенные диоды VD6, VD7, на поддиапазоне «2″ (1,8…3,62 В) — свето-диод HL1, на поддиапазоне «3″ (4,04…9,25 В) — последовательно соединенные светодиоды HL1, HL2, на поддиапазоне «4″ (6,25…15,08 В) — светодиоды HL1 — HL3. Как видите, выбирая тот или иной поддиапазон, можно получить любое нужное для питания конструкции напряжение в пределах от 1,18 до 15,08 В.

При коротком замыкании между гнездами разъема Х2, к которым подключают нагрузку, стабилизатор отключается, т. е. практически закрывается составной транзистор. Повторно запускают стабилизатор нажатием кнопки SB1. Ее контакты SB1.1 подключают резистор R1 к составному транзистору, а SB1.2 отключают на это время нагрузку. Но прежде нужно проверить цепь питания и устранить короткое замыкание. Если после отпускания кнопки напряжение на выходных гнездах не появится (стрелка вольтметра PV1 не отклонится), придется повторить поиск замыкания.

В целях упрощения конструкции блока питания в него не введена защита от перегрузки по потребляемому нагрузкой току, при которой может перегреться и выйти из строя транзистор VT2. Для такой критической ситуации введен плавкий предохранитель FU2, «срабатывающий» при токе, превышающем 0,5 А.

В блоке питания применен унифицированный накальный трансформатор ТНЗО с несколькими вторичными обмотками, рассчитанными на питание нагрузки током до 0,58 А. Переключением обмоток (секцией SA2.1) изменяют подаваемое на выпрямитель напряжение. В свою очередь, переключение напряжения необходимо для того, чтобы уменьшить рассеиваемую на транзисторе VT2 мощность — ведь она зависит от падения напряжения между коллектором и эмиттером транзистора и потребляемым нагрузкой током.

Подойдет любой другой понижающий трансформатор мощностью 10…15 Вт с напряжением на обмотках 12,6 В (между выводами 7, 10), 5 В (11, 12 и 14, 15), 1,3 В (15, 16).

Кроме указанных на схеме, на месте VT1 допустимо использовать любые транзисторы серий КТ501, КТ502, КТ3107, на месте VT2 — КТ815, КТ817, КТ805М (в пластмассовом корпусе), на месте VT3 — КТ — 315. Следует помнить, что чем меньше коэффициент передачи транзисторов, тем больше выходное сопротивление стабилизатора. Кроме того, для транзистора VT2 необходимо изготовить из листового алюминия толщиной 1,5…3 мм П-образный теплоотвод (его устанавливают вертикально), ширина и высота которого 30 мм, а ширина отгибов 10 мм. Транзистор на нем крепят так, чтобы его выводы удобно было припаять к проводникам печатной платы.

Диоды VD1- VD4 — любые из серий КД105, КД209, КД258 или другие с допустимым прямым током не менее 300 мА, VD5 — VD7 — любые маломощные кремниевые. Светодиоды HL1 — HL3 — любые из серии АЛ307, важно, чтобы HL1 был красного цвета свечения, а остальные — зеленого. Подойдут светодиоды и других серий соответствующего цвета свечения и с максимальным рабочим током до 20 мА. Конденсаторы С1, C3 — К50 — 16, К50-35 или аналогичные оксидные, С2 — керамический любого типа.

Постоянные резисторы — МЛТ — 0,25 (R2), МЛТ — 0,125 (остальные), переменные — любого типа, возможно, меньших габаритов, обязательно группы А (с линейной зависимостью сопротивления от угла поворота). Можно вообще обойтись без резистора R5, но тогда придется уменьшить сопротивление резистора R3 до 510 Ом. Переключатель SA2 — галетный (он более надежен по сравнению с кнопочным П2К), кнопка SB1 — КМ1 — 2 или аналогичная с двумя группами контактов. Вольтметр PV1 можно составить из любого микроамперметра (и даже миллиамперметра) и добавочного резистора. Сопротивление добавочного резистора в килоомах определяют делением максимального напряжения, измеряемого вольтметром, на предельный ток использованного стрелочного индикатора в миллиамперах. Часть деталей (в основном стабилизатора) смонтирована на плате (рис. 2) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита.

Плата размещена внутри корпуса прибора (рис. 3), где установлен также трансформатор.

На передней стенке корпуса (рис. 4) укреплены вольтметр, переменные резисторы, кнопка «Пуск». Через отверстие в передней стенке выпущены многожильные проводники в изоляции, подпаянные к разъему Х2.

Работу собранного блока питания проверяют под нагрузкой, обеспечивающей потребление тока до 0,2 А при заданном выходном напряжении на всех поддиапазонах. Пределы регулирования напряжения можно изменить подбором резистора R3, а надежность запуска стабилизатора — подбором резистора R1 (возможно, для этого режима придется сымитировать короткое замыкание выходных проводов блока). Кроме того, резистор R1 должен быть такого сопротивления, чтобы при нажатии кнопки SB1 (при работающем стабилизаторе) выходное напряжение возрастало незначительно.

Автор: Д.Турчинский, г.Москва

diagram.com.ua