Устройство электропитания лабораторное

September 23, 2011 by admin Комментировать »

Электронное комбинированное УЭП с регулируемыми выходными напряжениями, выполненное на пяти транзисторах, относится к числу наиболее простых устройств с высокими техническими характеристиками. Оно имеет два самостоятельных выхода, рассчитанных на выходные напряжения, —12 В и 0… 15 В — с плавной регулировкой. Наличие на выходе регулируемых напряжений делает это устройство практически универсальным прибором, который может быть использован для оснащения рабочих мест в радиолюбительской мастерской, в производствах малых предприятий и кооперативов. Данное УЭП может быть применено в широком диапазоне практических работ: при настройке и регулировке радиолюбительских конструкций, для калибровки шкалы ИП, контроля параметров комплектующих ЭРЭ (диодов, транзисторов, стабилитронов, конденсаторов, резисторов повышенной точности, ИС, катушек индуктивности, согласующих трансформаторов и др.), для электропитания различной бытовой РЭА и электротехнических изделий (переносных радиоприемников, магнитофонов, кассетных магнитол, электрофонов, автомобильной сервисной электронной аппаратуры, работающей в стационарном режиме), а также для электропитания ИП и других электронных устройств, собранных на ППП и ИС. Кроме этого, настоящее устройство можно применить в радиолюбительских конструкциях в качестве встроенного блока питания, как в виде самостоятельной сборочной единицы, так и в виде функционального узла. Простота схемно-технического решения позволяет начинающим радиолюбителям повторить это устройство в домашних условиях и одновременно его можно рекомендовать для повторения в кружках юных техников. В устройстве применены комплектующие ЭРЭ общего назначения, не являющиеся остродефицитными и имеющиеся в торговой сети. Если использовать рассматриваемое УЭП в качестве зарядного устройства для аккумуляторов малой мощности, то в схему необходимо включить два ИП: вольтметр и амперметр типа М4102.

Электропитание устройства осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц.

Принципиальная электрическая схема УЭП лабораторного приведена на рис. 2.4. Оно состоит из входных цепей, сетевого понижающего трансформатора питания 77 самодельной конструкции, двух выпрямителей, работающих на емкостные фильтры, и двух стабилизаторов напряжения.

Входное устройство обеспечивает подключение к сети переменного тока с помощью электрического соединителя XI типа «вилка» с электрическим шнуром, изготовленным из кабеля с двойной изоляцией; включение питания с помощью перекидного переключателя типа «тумблер» S/; защиту входных цепей от коротких замыканий с помощью малогабаритного плавкого предохранителя FI и выходных цепей от броска тока в момент включения с помощью сопротивления резистора R2, который шунтируется после срабатывания электромагнитного реле KI его контактами /(/./..

Сетевой понижающий трансформатор питания TI изготавливается на магнитопроводе броневой конструкции из электротехнической стали с одной катушкой. Моточные данные сетевого трансформатора см. в табл. 2.9. Трансформатор обеспечивает расчетный уровень выходных выпрямленных напряжений, полную гальваническую развязку вторичных цепей устройства и нагрузки от высокого напряжения сети переменного тока и дополнительную электробезопасность при работе с низким напряжением.

В данном устройстве можно применить покупной унифицированный трансформатор серии ТПП или изготовить трансформатор на кольцевом магнитопроводе типа К- Кольцевой трансформатор более предпочтителен в данной конструкции, так как имеет лучшие технико-экономиче-

Рис. 2.4. Схема устройства электропитания с выходным напряжением 12 В и регулируемым выходным напряжением от 0 до 15 В.

Таблица 2.9. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора в лабораторном устройстве электропитания

Обозначение трансформатора на схеме и тип конструкции

Магнитопро- вод, марка стали и толщина, мм

Обмотка

Выводы

Марка и диаметр провода, мм

Число витков

Сопротивление постоянному току, Ом (предельное отклонение ±15%)

77, бро

ШЛ16X32

I

1—2

ПЭВ-1; 0,21

1995

83,6

невой, с од

или

 

 

 

 

 

ной катуш

ШЛ25Х25;

Эк

0

ПЭВ-1; 0,12

500

 

кой

3312; 0,3;

 

ленточный

ран

 

 

 

 

 

 

II

3—4

ПЭВ-1; 0,41

130

19,2

 

 

III

5—6

ПЭВ-1; 0,51

140

1,61

ские и массогабаритные характеристики, чем у трансформатора броневой конструкции. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора на кольцевом маг- нитопроводе приведены в табл. 2.10. Первичные обмотки трансформаторов рассчитаны на подключение к сети с напряжением только 220 В.

Однофазные выпрямители, примененные в УЭП и собранные по мостовой схеме, из всех вариантов двухполу- периодных выпрямителей обладают наилучшими электрическими параметрами. Емкостный фильтр, работающий на выходе выпрямителя, рассчитан на ток нагрузки до 150 мА. Конденсатор, уменьшающий пульсации выпрямленного напряжения, включен параллельно нагрузке. Реакция нагрузки на выпрямитель зависит от выбранной емкости конденсатора, сопротивление которого для переменной составляющей много меньше сопротивления нагрузки. Расчет выпрямителя, работающего на емкостный фильтр, изложен в [17].

Первый выпрямитель, собранный на выпрямительных диодах VD1—VD4, обеспечивает на выходе напряжение 15 В при токе нагрузки, не превышающем 100 мА. Второй выпрямитель, собранный на диодах VD5—VD8 малой мощности, обеспечивает на выходе напряжение 12 В при токе нагрузки, не превышающем 120 мА. Оба выпрямителя нерегулируемого типа, собранные по двухполупери-

Таблица 2.10. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора в лабораторном устройстве электропитания

Обозначение трансформатора на схеме и тип конструкции

Магнитопро- вод, марка стали и толщина, мм

Обмотка

Выводы

Марка и диаметр провода, мм

Число витков

Сопротивление постоянному току, Ом (предельное отклонение ±15%)

77, то

К50Х40Х20;

I

1—2

ПЭВ-2; 0,18

3200

146

роидаль

3314; 0,5;

Эк

 

 

 

 

ный

витой

ран

0

ПЭВ-2; 0,21

1 слой

___

 

ленточный

 

 

 

 

 

II

3—4

ПЭВ-2; 0,41

180

4,2

 

 

III

5—6

ПЭВ-2; 0,51

220

3,9

одной мостовой схеме, характеризуются уменьшенными потерями мощности сетевого трансформатора 77, повышенной частотой пульсаций выпрямленного напряжения и низкими значениями обратного напряжения на выпрямительных диодах.

С первого выпрямителя напряжение постоянного тока, сглаженное емкостным фильтром большой емкости, поступает на стабилизатор напряжения компенсационного типа, собранный на транзисторах VT2, VT4 и стабилитроне VD11. Этот стабилизатор обеспечивает высокую стабильность напряжения на нагрузке при помощи цепи ООС, воздействующей на составной регулирующий транзистор. Источник опорного напряжения собран на стабилитроне VD1J. Изменение значения выходного напряжения в пределах от 0 до 15 В регулируется и устанавливается переменным резистором R7. Для устранения резкого нарастания напряжения на выходных транзисторах, когда режимы выходных каскадов еще не установились, используется резистор R2, который выключается с помощью контактов К1.1 реле Л7 после того, как напряжение на фильтре достигнет заданного значения и реле сработает. Чтобы исключить появление большого напряжения на транзисторах при повышении напряжения сети, которое в сельских местностях может превышать максимально допустимое значение, стабилизатор работает одновременно как транзисторный фильтр.

Со второго выпрямителя постоянное напряжение поступает на второй стабилизатор компенсационное типа, собранный на транзисторах VT1, VT3, VT5 и стабилитронах VD9, VD10 и VDI2. В этом стабилизаторе транзистор VT1 является эмиттерным повторителем, который управляет транзистором VT3. Транзистор VT3 является РЭ стабилизатора, режим работы которого определяется сопротивлением резистора R8. Кроме того, напряжение на регулирующий транзистор VT3 поступает через цепь ОС, которую образуют делитель выходного напряжения, собранный на резисторах R12—R14, и УПТ, собранный на транзисторе VT5 и работающий с источником опорного напряжения. Источник опорного напряжения собран на стабилитроне VD12 и резисторе R10. Конденсатор С4, шунтирующий переход коллектор—база транзистора VT5, предохраняет УПТ от самовозбуждения. Стабилизация постоянного напряжения коллекторной цепи транзистора VT5 осуществляется электрической цепью, состоящей из двух стабилитронов VD9 и VDI0 и резистора R4.

При работе часть выходного напряжения постоянного тока в цепи ООС снимается с делителя напряжения и сравнивается с опорным напряжением. Разность сравниваемых напряжений поступает на УПТ, усиливается и подается на РЭ стабилизатора. При увеличении выходного напряжения цепь ООС воздействует на РЭ VT3 таким образом, что падение напряжения на нем возрастает на величину, примерно равную увеличению входного напряжения. В результате этого выходное напряжение остается практически неизменным. Для установки необходимой величины данного напряжения служит переменный резистор /?/<?, которым можно изменять величину напряжения на выходе в небольших пределах.

В УЭП лабораторном применяются следующие покупные и самодельные комплектующие ЭРЭ: сетевой понижающий трансформатор питания 77 самодельной конструкции типа ШЛ; транзисторы VTI типа ГТ403Ж, VT2 — МП42, VT3 — П210, VT4 — 11201, VT5 — МП 16Б; выпрямительные диоды VD! — VD4 типа Д226Б, VD5— VD8 — КД201 К; стабилитроны VD9 типа Д814А, VD/0 — Д814А, VD11 — Д814Д, VD12 — Д814А; конденсаторы С/ тина К50-6-25В- 2000 мкФ, С2 — К50-6-25В-1000 мкФ, СЗ — К50-6-25В-1000 мкФ, С4 — КЮ-7В-0,05 мкФ, С5 — К50-6-25В-1000 мкФ; резисторы RI Iипа ВСа-2-300 кОм, R2 — 11ЭВ-7,5Вт-200 Ом, R3 — самодельный проволочный из констаптановой проволоки, общим сопротивлением 1 Ом, R4 — ВСа-0,5-300 Ом, R5 — ВСа-0,5-1,2 кОм, R6 — ВСа-0,25- 120 Ом, R7 – СПЗ-16-10 кОм, R8 — ВСа-0,5-2 кОм, R9 — ВСа-0,25- 1 кОм, R10 — ВСа-0,25 1,2 кОм, /?// — ВСа-2-4,7 кОм, R12 — ВСа- 0,5-300 Ом, R13 — CI1-1I-470 Ом, R14 — ВСа-0,5-750 Ом; предохранитель F1 типа ПМ-1-0,25А; переключатель «тумблер» типа П2Т-1-1; электрические соединители xi типа «вилка» с электрическим кабелем, х2—х4 типа КМЗ-1.

При монтаже, регулировке и ремонте УЭП могут быть применены и другие комплектующие ЭРЭ, не ухудшающие его основные электрические параметры и эксплуатационные характеристики. Например, самодельный сетевой понижающий трансформатор питания 77 можно заменить на трансформатор типа ТПП287-127/220-50, конденсаторы типа К50-6 — на К50-3, К50-12, К50-20, К50-16, резисторы типа ВСа — на ВС, МЛТ, МТ, ОМЛТ, УЛИ, С1-4, С2-1, стабилитроны типа Д814А — на Д814Г, выпрямительные диоды типа Д226Б — на Д237Б, КДЮ5Б, КД205Б, транзистор типа ГТ403Ж — на ГТ403И, МП16 — на МП25Б.

Техническая характеристика устройства электропитания лабораторного

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока, В …………………………….. 220

Номинальная частота питающей сети

переменного тока, Гц …………………………… 50

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, В …………………………….. 190—240

Пределы изменения частоты питающей сети

переменного тока, Гц …………………………… 49—51

Выходное напряжение, В:

стабилизированное нерегулируемое ……………….  12

стабилизированное регулируемое …………………. 0—15

Мощность УЭП, Вт ………………………………… 50

Мощность, потребляемая УЭП в режиме

холостого хода, мВт, не более………………… 18

Ток нагрузки, мА:

номинальный…………………………………………….. 200

максимальный в импульсе……………………………. 400

Коэффициент нелинейных искажений

питающей сети переменного тока, %, не более . . 15 Коэффициент нестабильности

по напряжению, %/В ……………………………. 2

Коэффициент стабилизации выходного напряжения:

12 В ………………………………………………………. 150

0—15 В …………………………………………………… 200

Амплитуда пульсаций выходного напряжения, мВ, не более:

12 В ………………………………………………………… 18

0—15 В ……………………………………………………. 12

Переменная составляющая напряжения на выходе, Вэфф, не более          0,15

Изменение напряжения на выходе УЭП при изменении напряжения сети переменного тока

от 190 до 240 В, В, не более:

12 В ……………………………………………………….. 0,6

0—15 В ……………………………………………………. 0,5

Электрическая прочность изоляции между токоведущими частями и корпусом при нормальных условиях эксплуатации, В …. 500 Сопротивление изоляции между токоведущими проводниками и между корпусом в нормальных

климатических условиях, МОм, не менее…………… 20

Вероятность безотказной работы УЭП в течение

1000 ч, не менее ………………………………………. 0,98

Помехозащищенность УЭП при напряженности внешнего электромагнитного поля, дБ, не менее . 120

Кпд, %, не менее …………………………………………. 78

Условия эксплуатации:

температура окружающей среды, °С………………… 5…40

относительная влажность воздуха

при температуре 20°С, %, не более …………………. 85

атмосферное давление воздуха, кПа…………………. 53—107

Литература:

  Сидоров И. Н. С34 Самодельные электронные устройства для дома: Справочник домашнего мастера.— СПб.: Лениздат, 1996.- 352 е.. ил.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты