МОЩНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ РЕЗЕРВНОГО ПИТАНИЯ

July 30, 2014 by admin Комментировать »

В случаях, когда требуется стабилизированный источник питания с выходным напряжением 12.5 В и полезным током до 7 А, например в лаборатории радиолюбителя, оптимальным вариантом может быть устройство, электрическая схема которого показана на Рис. 1.1.

Рис. 1.1. Электрическая схема мощного источника питания для лаборатории радиолюбителя

Устройство, работающее от сети переменного тока, позволяет питать мощную нагрузку, а также подзаряжать аккумуляторную батарею автомобиля (АКБ). Это же устройство подойдет для питания механизмов и электрооборудования автомобиля и установленной в нем радиоэлектронной аппаратуры во время ремонтных и профилактических работ. От него можно также круглосуточно питать радиостанцию или усилитель радиостанции с выходной мощностью до 80 Вт. Напряжение пульсации предлагаемого источника, замеренное на выходе, даже при максимальной нагрузке по току не превышает 0.8 В.

Элементы схемы и их назначение

Транзисторы VT1…VT4. В качестве транзистора VT1 помимо КТ805Б, указанного на электрической схеме, могут быть использованы транзисторы КТ601, КТ605 с любым буквенным индексом, в качестве VT2…VT4 — транзисторы КТ819 с любым буквенным индексом. На этих транзисторах собраны: стабилизатор напряжения, который питается от сети 220 В через понижающий трансформатор Т1, и эмит- терный повторитель. Сетевое напряжение подается на первичную обмотку трансформатора через плавкий предохранитель FU1, включатель SB1 и фильтр-локализатор радиопомех на конденсаторе С\. Напряжение со вторичной обмотки трансформатора ΤΙ (II) подается на выпрямительный диодный мост, или основной выпрямитель VD1…VD4.

Диоды VD1…VD4. Диодами выпрямителя могут служить германиевые диоды типа Д214, Д231, Д242, Д243, Д245, Д112-16 с индексами Б…Г, Д132-50, Д302, Д305. По сравнению с кремниевыми диодами падение напряжения на них существенно меньше, что способствует уменьшению выделяемого тепла при продолжительной работе источника под нагрузкой. Если требуется источник питания для нагрузки меньшей мощности, можно использовать диоды КД258Б, КД2996В, КД2997. Совместно со вторичной обмоткой (II) трансформатора Т1 мостовая схема образует двухполупериодный выпрямитель.

Диод VD10. Через диод VD10 ток с обмотки (III) поступает на узел формирования опорного напряжения. С выхода стабилизатора, собранного на транзисторе VT1, постоянное напряжение составляет около 12 В, поступает на базу эмиттерного повторителя в виде трех параллельно соединенных мощных транзисторов VT2…VT4.

Стабилитроны VD8, VD9. Стабилитроны КС213Ж, показанные на электрической схеме, могут быть заменены стабилитронами КС213Б, КС210В, Д814В, Д814Д. VD8 и VD9 обеспечивают опорное напряжение, от которого зависит выходное напряжение стабилизатора, т. е., выходное напряжение источника питания определяется параметрами стабилитронов. Подбирая стабилитроны VD8, VD9 с меньшим напряжением стабилизации, можно установить на выходе источника питания напряжение от 8 до 15 В.

Диоды VD5…VD7. Помимо диодов Д220Б, могут быть использованы диоды типа Д220, КД519, КД513 с любым буквенным индексом. VD5…VD7 служат для термокомпенсации и регулировки величины опорного напряжения.

Резистор Яд. Задает ток через стабилитроны VD8, VD9. Тип резистора — МЛТ-0.5.

Резисторы Яб…Я$. Предназначены для выравнивания тока через транзисторы VT2…VT4.

Конденсатор С3. Устраняет самовозбуждение стабилизатора. Тип конденсатора— К10-17, МБМ, К76-3, КТ4-23 или аналогичные

Оксидный конденсатор С¢. Выполняет функции выходного фильтра-стабилизатора. На конденсаторе Q и диоде VD10 собран однопо- лупериодный выпрямитель переменного напряжения обмотки (III). Он питает светодиод HL — индикатор подключения устройства к сети, и служит источником опорного напряжения для стабилизатора. Тип конденсатора — К10-17, МБМ, К76-3, КТ4-23 или аналогичные.

Для оксидных конденсаторов характерен значительный разброс емкости в пределах номинального значения, которая, к тому же, может со временем самопроизвольно уменьшаться. Поэтому в данном источнике питания желательно использовать конденсатор выпуска последних лет максимальной емкости.

Резистор Я10. Ограничивает ток через светодиод HL1. Тип резистора — МЛТ-0,5.

Светодиодный индикатор HL1 можно подключить и к выходу основного выпрямителя (VD1…VD4), но тогда из-за длительной разрядки фильтрующего конденсатора С2 он будет еще некоторое время светиться после размыкания контактов сетевого включателя SB1.

Оксидный конденсатор С2. Это фильтрующий конденсатор для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. Тип конденсатора — К50-18, К50-32, К50-35 или аналогичные на рабочее напряжение не менее 25 В.

Конденсатор С4. Служит для уменьшения пульсации на выходе стабилизатора. Тип конденсатора — К50-18, К50-32, К50-35 или аналогичные на рабочее напряжение не менее 25 В.

Конденсатор С5. Служит для уменьшения амплитуды переменного напряжения на выходе стабилизатора. Тип конденсатора — К10-17, МБМ, К76-3, КТ4-23 или аналогичные.

Чтобы обеспечить более высокий коэффициент стабилизации источника питания при изменении в широких пределах напряжения сети 220 В и тока нагрузки, была использована схема подачи напряжения на вход стабилизатора с вольтодобавкой. При этом пределы возможных колебаний сетевого напряжения, которые гасятся электронным узлом стабилизации, составляют ±20% от 220 В.

Устройство предусматривает работу в режиме автономного питания — АКБ с напряжением 12 В (автор применял автомобильную аккумуляторную батарею типа 55СТ с максимальным током 55 А). Кроме указанного типа аккумуляторов, устройство может применяться для подзарядки любых других АКБ с номинальным напряжением 12 В, например батарей, состоящих из дисковых портативных аккумуляторов малой энергоемкости Д-0,115, Д-0,26.

Питание для подзарядки АКБ осуществляется включением SB2.

Транзисторы VT5, VT6. Вместе с постоянными резисторами R2-R5 образуют электронный ключ для подключения резервного аккумулятора. В качестве VT5 и VT6 могут быть использованы транзисторы КТ827А…В, КТ947А…Г.

Резистор Щ Так же как и резистор 7?10, задает ток через светодиодный индикатор HL2.

Светодиод HL1. Служит для индикации наличия сетевого напряжения.

Светодиод HL2. Служит для индикации включения аварийного питания.

Желаемая яркость свечения светодиодов устанавливается с помощью резисторов 7?10 и Rx. Тип индикаторов — АЛ310АМ, АЛ311А, АЛ336А, АЛ307АМ, L63SRC.

Включатели SB1, SB2. Тип включателя — П2К с фиксацией. Могут быть заменены любыми аналогичными кнопками с фиксацией положения, рассчитанными на ток до 6 А, например: ПКН-125, ПКН-41, ПГ2-22-2П8НВК.

Плавкий предохранитель FU1. Тип предохранителя — ВП-1-4 или аналогичный.

Конденсатор Су. Рассчитан на рабочее напряжение не менее 300 В. Тип конденсатора — К73-9.

Компенсационные (выравнивающие) резисторы         Тип ре зисторов ВЗР, С5-5 (на 5 Вт), С5-16В (на 5 Вт).

Трансформатор Т1. Может быть заменен аналогичным по электрическим характеристикам, при этом выходное переменное напряжение на объединенной обмотке (II) под нагрузкой (устройство нагрузки, потребляющее ток 7 А) должно составлять 15…17 В, (например, унифицированные трансформаторы типа ТН61, ТПП266, ТПП267, ТПП278). Объединенная обмотка (III) имеет выходное переменное напряжение 15 В. Если выходная мощность стабилизатора рассчитывается на нагрузку с током потребления менее 2 А, указанный на электрической схеме трансформатор можно заменить трансформатором ТС-26-1 с соответствующим соединением обмоток.

Если источник питания предполагается использовать в широком интервале температур (-60…+90°С), для получения хороших технических характеристик следует повысить стабильность опорного напряжения. Для этого необходимы стабилитроны VD8, VD9 и диоды VD5…VD7 с минимальным температурным коэффициентом напряжения (ТКН). Наилучшая термостабильность напряжения, обеспечиваемая стабилитронами, соответствует определенной точке их вольт-ам- перной характеристики (ВАХ), т.е. значению тока, которое обычно указывается в паспорте (справочные данные) на прецизионные стабилитроны. При этом стабильность достигается за счет последовательно включенных диодов VD5…VD7. Такая стабилизация может быть достигнута и с помощью полевого транзистора, или дополнительной микросхемы, работающей в режиме стабилизации тока через стабилитрон. Однако для радиолюбительской практики приведенное решение оказывается вполне приемлемым.

Не исключено, что при длительной работе источника питания под нагрузкой один из однотипных диодов VD1…VD4 будет нагреваться больше, чем остальные. Это означает, что его сопротивление в открытом состоянии больше, чем сопротивление других диодов выпрямительного моста. Такой диод подлежит замене.

Элементы сборки

Транзисторы VT2…VT4 устанавливаются на изолированные от общего провода теплоотводы, причем площадь охлаждения каждого теплоотвода должна быть не менее 120 см2. В режиме отключенной АКБ и нагрузки ток покоя выходных транзисторов незначителен. При максимальной нагрузке 7 А рабочая температура теплоотводов выходных транзисторов может достигать +60…+70°С.

Диоды VD1…VD4 также устанавливаются на изолированные теплоотводы, площадь охлаждения которых должна быть не менее 60 см2.

Все элементы схемы закрепляются внутри любого подходящего корпуса, например, корпуса зарядного устройства для автомобильных АКБ.

Резисторы Rq-Rs, теплоотводы диодов и выходных транзисторов закрепляются на задней стенке корпуса с обязательной изоляцией.

Общий провод может быть подключен к общему заземляющему контуру на рабочем столе радиолюбителя.

Данный источник питания большой мощности не имеет узла защиты от перегрузок. Поэтому, пользуясь им, необходимо избегать случайных замыканий в цепях питания подключаемых к нему устройств.

Источник: Кяшкаров А. П., Собери сам: Электронные конструкции за один вечер. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2007. — 224 с.: ил. (Серия «Собери сам»).

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