Схемы Стабилизированных Блоков Питания

Блок питания -1...29 В

Во многих современных стабилизаторах для улучшения их качественных показателей используют операционные усилители, обладающие большим коэффициентом усиления и стабильными характеристиками. Однако относительно простая модификация тради-цонного по схеме транзисторного стабилизатора позволяет заметно улучшить его технические характеристики и избежать некоторых трудностей, возникающих при конструировании стабилизаторов с применением ОУ (особенно в устройствах с регулированием выходного напряжения в широких пределах). Высокий коэффициент стабилизации описываемого блока питания обусловлен усилителем с динамической нагрузкой. Источник образцового напряжения собран на поленом транзисторе, что дает возможность снизить выходное сопротивление стабилизатора и получить глубокое регулирование выходного напряжения.

Основные технические характеристики

Напряжение на входе сгабилизатора, В .......................................30

Пределы регулирования выходного напряжения, В.....................1...29

Максимальный ток нагрузки, А......................................................2

Коэффициент стабилизации напряжения, дБ ...............................60

Выходное сопротивление, мОм ......................................................0,5...10

Температурная нестабильность выходного напряжения и

ннгервале температур 20...50 °С, не более........................................ 0,5 %

Нестабильность выходного напряжения стабилизатора обычно складывается из нестабильности образцового напряжения и дрейфа ОУ. В описываемом стабилизаторе она определяется в основном только температурным дрейфом первого активного элемента. Стабилизатор (см. схему) состоит из двух усилителей с динамической нагрузкой с последовательным управлением. Первый собран на транзисторах V13, V12, где V13 включен по схеме с общим затвором, а V12 — с общим коллектором; второй — на транзисторах V14, V15 (V14 — с общим эмиттером, а V15 — с общим коллектором). Сигнал обратной связи с движка резистора R9, приложенный к истоку транзистора V13, усиливается без инвертирования фазы и поступает на базу транзистора V14. Транзистор V13 работает в режиме, близком к отсечке тока. Напряжение между истоком и затвором является в стабилизаторе образцовым. Цепь R2R3V11 служит только для температурной компенсации изменения тока стока транзистора V13 (без нее при замкнутом на общий провод затворе этого транзистора выходное напряжение стабилизатора изменяется на З... 5 % в температурном интервале 20.. 50 °С). С коллектора транзистора V14 про-инвертированный и усиленный сигнал передается на базу мощного регулирующего транзистора V15. Управляющий элемент питается от параметрического стабилизатора на стабилитроне V10 и транзисторе V9. Для получения более высокою коэффициента использования напряжения основного выпрямителя (см. статью «Улучшение маломощных стабилизаторов напряжения». -- «Радио», 1981, № 10, с. 56) VI —V4 С1абилизатор на транзисторе V9 питается от умножителя напряжения на диодах V5 —V8 и конденсаторах Cl, C2. Умножитель подключен ко вторичной обмотке трансформатора Т1. Лампа H1 служит для ограничения коллекторного тока через транзисторы V9, V14 и базового тока транзистора V15 при коротком замыкании в цепи нагрузки, а также для индикации перегрузки. В момент перегрузки вследствие возрастания базового тока гранзистора V15 происходит снижение напряжения на входе параметрического стабилизачора до уровня 30 В, где это напряжение почти полностью падает на лампе HI за вычетом падения напряжения на транзисторах V9, V14 и эмиттерном переходе транзистора V15. Ток по этой цепи не превышает 120...130 мА, что меньше предельно допустимого для ее элементов.

Рис.1. Схема Блока питания

В стабилизаторе использован проволочный переменный резистор с допустимой мощностью рассеивания 3 Вт (ППБ-3, ППЗ-40). Транзистор V13 необходимо подобрать с малым значением начального гока стока ~ только тогда нижняя граница выходного напряжения стабилизатора будет близка к 1 В. Ток стока этого транзистора при напряжении между стоком и истоком 10 В и затворе, замкнутом на исток, должен быть в пределах 0,5 . 0,7 мА. При монтаже сгабилизатора между диодом VII и транзистором V13 необходимо обеспечить хороший тепловой контакт, для чего достаточно склеить их корпусы. Транзистор V15 желательно выбрать с большим статическим коэффициентом передачи тока базы. Кроме указанных на схеме, можно использовать кремниевые транзисторы серий КТ203, КТ208, КТ209. КТ501, КТ502, КТ3107 (V12), КТ814, КТ816 (V14), транзисторы КТ815, КТ817 с любым буквенным индексом, КТ807Б (V9),KT803A, КТ808А, КТ819 с любым буквенным индексом (V15). В стабилизаторе можно применить и германиевые транзисторы МП40А, а также любые из серий МП20, МП21, МП25. МП26 (V12), ГТ402, ГТ403, П213-П215 (V14). Вместо КС527А можно применить стабилитроны Д813, Д814Д (по два последовательно), Д810, Д814В (по три последовательно). Транзисторы V9 и V14 желательно установить на небольшие радиаторы (с полезной площадью 20.,. 30 см2). Для транзистора V15 необходим радиатор с полезной площадью не менее 1500 см2. С целью облегчения тепловего режима этого транзистора предусмотрено ступенчатое изменение напряжения на входе стабилизатора тумблером S1, рассчитанным на ток 2 А. В положении 1 на вход стабилизатора подается 15 В, а в положении 2 — 30 В. Когда тумблер находится в положении 2 и сопротивление нагрузки близко к минимуму, стабилизированное напряжение не следует устанавливать менее 15 В. Сетевой трансформатор намотан на магнитопроводе трансформатора ТС-60. Первичная обмотка оставлена без изменения, вторичная перемотана; она содержит 200 витков (по 100 витков на каждую катушку) провода ПЭВ-2 1,16. Для повышения надежности стабилизатора его можно дополнить защитным устройством, описанным в статье «Защитное устройство для транзисторов» («Радио», 1980, № 9, с. 63). Возникающую иногда в стабилизаторе высокочастотную генерацию можно подавить либо увеличением номинала конденсатора С6, либо включением в цепь базы транзистора V15 резистора сопротивлением 5.,. 10 Ом мощностью 1 Вт. Для обеспечения устойчивой работы стабилизатора его монтаж нужно выполнять проводниками минимальной длины, имеющими большое сечение токопроводящей жилы.

А. ГРИГОРЬЕВ, г. Ташкент, РАДИО № 3, 1984 г.

Блок питания с автоматическим зарядным устройстве на компараторе

Блок питания предназначен для питания от сети 220 В напряжением 4 В маломощной нагрузки (током не более 100 мА) и подзаряда трех аккумуляторов типа НКГЦ-0,45 или НКГЦ-0,5 с автоматическим выключением режима заряда.
Когда блок включен в сеть, при наличии напряжения загорается зеленый светодиод. Процесс заряда аккумуляторов контролируется по свечению красного светодиода (при этом переключатель SA1 должен быть включен). Пока идет процесс заряда, он будет постоянно гореть, а при окончании заряда светодиод начинает мигать и интервал его свечения будет меньше, чем пауза,
Схема (рис. 1) автоматически следит за процессом заряда и исключает повреждение аккумуляторов. Если блок используется только для питания устройства, то зарядное устройство можно отключать переключателем SA1.
По сравнению с аналогичными по назначению схемами, опубликованными в литературе, данная содержит меньше радиоэлементов и проще в изготовлении.
Необходимое выходное напряжение источника питания устанавливается резистором R2. Настройка устройства проводится для установки тока заряда 45 мА резистором R4 из ряда 15, 18, 20 Ом.
Для настройки вместо аккумуляторов к контактам Х2/3 и Х2/2 подключается резистор 68 Ом мощностью не менее 1 Вт последовательно с миллиамперметром. При этом светодиод HL2 должен постоянно гореть. После выполнения этой операции проверяется работа компаратора DA2. Для чего к контактам Х2/3 и Х2/2 следует подключить резистор 150 Ом (0,5 Вт) параллельно с осциллографом.

Рис.1

Конструктивно блок питания выполнен на односторонней печатной плате, размещенной в корпусе от стандартного источника типа БП2-3, предназначенного для питания микрокалькуляторов. От этого же источника взят и сетевой трансформатор типа Т8-220-50. При использовании трансформатора другого типа его вторичная обмотка должна быть рассчитана на напряжение 12...15 В при токе нагрузки 200 мА. Светодиоды HL1 и HL2 крепятся на верхней крышке корпуса клеем. Штекер Х1 выполнен на основании корпуса, а Х2 соединен с корпусом проводом длиной около 1 м.
Внутри корпуса к транзистору VT1 крепится теплорассеивающая пластина. Применяемые резисторы могут быть любого типа, конденсаторы С1...СЗ — типа К50-16 или аналогичные малогабаритные, микропереключатель SA1 — типа ПД-9-2. Транзистор VT1 можно заменить на КТ814Б.
При использовании указанных выше деталей габариты всего устройства не превышают 60х60х50 мм (рис. 2).

Рис. 2. Внешний вид устройства

Для заряда аккумуляторных элементов другого типа или большего их количества необходимо выставить соответствующий номинальный ток заряда (R4), верхний (R2) и нижний порог (R8) срабатывания компаратора.

Высокоэффективный преобразователь постоянного напряжения 9v-400v!

Puc/1

Простой, но высокоэффективный преобразователь постоянного напряжения (рис.1) Дж. Вилкинсона содержит минимум элементов, но обеспечивает несколько миллиампер тока напряжением 400...425 В при потребляемом токе 80-90 мА от источника 9 В. На таймере типа 555 выполнен мультивибратор на частоту 14 кГц. КПД устройства сильно зависит от добротности катушки индуктивностью 1 мГ.

Импульсный блок питания 180Вт

ощность блока питания — около 180 Вт, выходное напряжение 2х25 В при токе нагрузки 3,5 А. Размах пульсации при токе нагрузки 3,5 А не превышает 10 % для частоты преобразования 100 Гц и 2 % для частоты 27 кГц. Выходное сопротивление не превышает 0,6 Ом. Габариты блока — 170х80х35 мм; масса — 450 г.

После выпрямления диодным мостом VD1 сетевое напряжение фильтруют конденсаторы С1—С4 (см. схему). Резистор R1 ограничивает ток зарядки конденсаторов фильтра, протекающий через диоды выпрямителя при включении блока. Отфильтрованное напряжение поступает на преобразователь напряжения, построенный по схеме полумостового инвертора на транзисторах VT1, VT2. Преобразователь нагружен первичной обмоткой трансформатора Т1, преобразующего напряжение и гальванически развязывающего выход блока от сети переменного тока. Конденсаторы С3 и С4 препятствуют проникновению в сеть ВЧ помех от блока питания. Полумостовой инвертор преобразует постоянное напряжение а переменное прямоугольной формы с частотой 27 кГц. Трансформатор Т1 рассчитан так, что его магнитопровод не насыщен. Автоколебательный режим работы обеспечен цепью обратной связи, напряжение которой снимается с обмотки , III трансформатора Т1 и подается на обмотку I вспомогательного трансформатора Т2. Резистор R4 ограничивает напряжение на обмотке I трансформатора Т2. От сопротивления этого резистора зависит в определенных пределах частота преобразования (см. примечание в конце страницы). Подробно о работе преобразователей с ненасыщающимся трансформатором можно прочесть в [2].
Для обеспечения надежного запуска преобразователя и его устойчивой работы служит узел запуска, представляющий собой релаксационный генератор на транзисторе VTЗ, работающем в лавинном режиме [3]. При включении питания через резистор R5 начинает заряжаться конденсатор С5 и когда напряжение на нем достигает 50...70 В, транзистор VТЗ лавинообразно открывается и конденсатор разряжается. Импульс тока открывает транзистор VТ2 и запускает преобразователь.
Транзисторы VT1 и VT2 установлены на теплоотводах площадью 50 см.кв каждый. Диоды VD2—VD5 тоже снабжены пластинчатыми теплоотводами. Диоды зажаты между пятью дюралюминиевыми пластинами размерами 40x30 мм каждая (три средние пластины толщиной 2 мм, две крайние — 3 мм). Весь пакет стягивают двумя винтами М3x30, пропущенными через отверстия в пластинах. Для предотвращения замыкания пластин винтами на них надеты отрезки поливинилхлоридной трубки.
Намоточные характеристики трансформаторов сведены в таблицу.

Трансформатор	Обмотка	Число витков	Диаметр провода	Магнитопровод
Т1	I	82	0,5	Феррит 2000НН, два склеенных вместе кольца К31х18,5х7
	II	16+16	1
	III	2	0,3
Т2	I	10	0,3	Феррит 2000НН, кольцо К10х6х5
	II	6	0,3
	III	6	0,3

Провод обмоток — ПЭВ-2. Обмотку I размещают равномерно по длине кольца. Для облегчения запуска преобразователя обмотка III трансформатора Т1должна располагаться на месте, не занятом обмоткой II (см. рисунок). Межобмоточную изоляцию в трансформаторах выполняют лентой из лакоткани. Между обмотками I и II трансформатора Т1 изоляция трехслойная, между остальными обмотками трансформаторов — однослойная.
Конденсаторы С3, С4 в блоке — К73П-3; С1,С2 — К50-12; С5 — К73-11; С8,С9 — КМ-5; С6,С7 -- К52-2. Транзисторы КТ812А можно заменить на КТ812Б, КТ809А, КТ704А—КТ704В, диоды КД213А — на КД213Б.
Правильно собранный блок питания обычно в налаживании не нуждается, однако в отдельных случаях может потребоваться подборка транзистора VТ3. Для проверки его работоспособности временно отключают вывод эмиттера и присоединяют его к минусовому выводу сетевого выпрямителя. На экране осциллографа наблюдают напряжение на конденсаторе С5 — пилообразный сигнал с размахом 20...50 В частотой несколько герц. Если пилообразное напряжение отсутствует, транзистор необходимо заменить.
Применение этого источника питания не исключает необходимости блокирования выходных цепей питания усилителя конденсаторами большой емкости. Подключение таких конденсаторов в еще большей степени уменьшает уровень пульсации.

Литература

1. В. Цибульский Экономичный блок питания. Радио, 1981, № 10, с. 56.
2. Ромаш Э. М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.— М.: Радио и связь, 1981.
3. Бирюков С. Блок питания цифрового частотомера,— Радио. 1981. № 12, с. 54, 55.

Д. БАРАБОШКИН
Радио, 6/85г.

ПРИМЕЧАНИЕ

При включении блока питания измерьте частоту преобразования (на выводах обмотки II) - она может оказаться значительно ниже, чем 27 кГц (например 9 - 12 кГц). И хотя устройство будет работать, силовые транзисторы выйдут из строя от перегрева. Подгонка частоты осуществляется резистором R4. Причем номинал может отличатся от указанного на схеме на десятки Ом.
Правильно настроенный блок питания отлично работает, при нагрузке в 50 - 70% силовые транзисторы остаются холодными !!!