Блоки питания
Данный блок питания (далее БП) может повторить даже начинающий. БП имеет три системы защиты: внутренняя защита (ВЗ), тепловая защита (ТС) и внешнюю защиту (ВН3). БП имеет интервал выходных напряжений 0 ... 15 В при токе нагрузки 2 А, сети подключается с помощью вилки ХР1 (см. Рисунок).
Трансформатор Т1 понижает сетевое напряжение до 14-16 В, которое выпрямляется диодным мостом VD1-VD4, составленным на достаточно мощных диодов. Пульсации постоянного тока сглаживаются с помощью конденсатора С2. Светодиод HL1 служит индикатором работы БП.
БП включается с помощью кнопки SB1. При замыкании контактов кнопки SB1 на БП подается напряжение, включается реле К1, которое замыкает свои контакты К1.1 и К1.2 и надежно блокируют контакты кнопки SB1; потому после отпускания кнопки SB1 БП продолжает работать. Чтобы выключить БП, необходимо каким-либо образом обесточить реле К1, например, разорвав цепь питания или замкнув накоротко его обмотку (этот способ и будет использован в двух первых системах защиты). Для этого и служит кнопка SB2. При ее нажатии разрывается цепь питания реле К1, которое, в свою очередь, выключает БП. То есть, кнопка SB1 включает, а кнопка SB2 выключает БП. Пользоваться кнопками будет гораздо удобнее, чем обычным тумблером. Эта схема отключения БП играет большую роль в защите БП от коротких замыканий, которые часто допускают начинающие радиолюбители.
Выпрямленное напряжение далее поступает на схему стабилизации и регулирования, которая состоит из элементов R7, R10, R11, VD1, VT2, VT3. Напряжение на выходе регулируют в пределах 0 ... 15 В с помощью резистора R10. Конденсатор СЗ на выходе стабилизатора сглаживает пульсации, которые еще немного остались. Выходное напряжение снимается с гнезд XS1 и XS2. Постоянное напряжение на выходе контролируют вольтметром PV1, который подключен через дополнительные резисторы R12, R13. Резистор R14 ускоряет разрядку конденсатора СЗ после отключения БП и уменьшает инерционность стрелки индикатора PV1. Конденсаторы C1, С4 нужны для предотвращения протекания ВЧ тока через БП от сети.
БП, как указывалось выше, имеет три системы защиты. Первая система защиты ВЗ составлена на реле К1 и резисторах R2, R3. Она следит за исправностью трансформатора Т1, выпрямителя VD1-VD4, конденсатора фильтра С2. Например, если пробьется конденсатор С2, то на обмотке реле К1 уменьшится напряжение, из-за чего оно обесточится, выключив за собой БП. То же самое будет, если есть какие-то неполадки в трансформаторе Т1 или диодах VD1-VD4. Резисторы R2, R3 нужны для уменьшения тока через реле К1, от чего система становится более чувствительной к коротким замыканиям.
Вторая система защиты ТС составлена на тринистори VS1 и резисторах R5, R6 (резистор R5 размещают на теплоотводе транзистора VT3). Эта система следит за тепловым режимом транзистора VT3. При увеличении его температуры (например, после длительных нагрузок) сопротивление резистора R5 уменьшается прямо пропорционально. Это продолжается до тех пор, пока сопротивление резистора R5 не достигнет определенного значения, при котором тринистор VS1 откроется, обесточив реле К1, которое, в свою очередь, отключает БП. БП нельзя будет включить до тех пор, пока радиатор транзистора VT3 не остынет, и сопротивление резистора R5 не нормализуется. Резистором R6 устанавливают порог срабатывания системы защиты.
Третья система защиты ВН3 составлена на R4, VD5, VT1, VS2. Она следит за состоянием нагрузки на выходе. Если нагрузка превышает 0,5 А, то открывается транзистор VT1, который, в свою очередь, откроет тринистор VS2. Он зашунтирует стабилитрон VD6, зажжет светодиод HL2 и снимет напряжение с выхода. Подобная схема защиты описана в [1].
Чтобы питать более мощную нагрузку, систему защиты ВН3 выключают (SA1). После выключения системы ВН3 остаются следить за нагрузкой только две первые системы защиты.
Рис.1 Схема блока питания с защитой
Контактная группа реле К1-К1.3 предотвращает самопроизвольное включению ВН3 в первый момент включения БП. Замена их на ограничивающий резистор не дает хороших результатов. Светодиод HL2 нужен для индикации состояния системы ВН3. Если система защиты находится в следящем режиме, то светодиод едва светится, а если защита сработала, светодиод светится полностью.
Кое-что о деталях. Резисторы и конденсаторы любые с указанными на схеме параметрами (желательно брать малогабаритные детали). В БП можно использовать любой трансформатор с выходом на вторичной обмотке 14-20 В и мощностью 30-40 Вт.
Реле РЭС-22 можно заменить на более компактное РЭС-9 (надо только параллельно кнопке SB1 подключить одну контактную группу).
Диоды VD1-VD4 типа Д202, В, Д, Ж, К, М, Р; КД213 (необходимо только, чтобы прямой ток через них был не менее 2 А). Диод VD5 можно заменить на Д226, КД102, 1N4004 с любым буквенно индексом. Стабилитрон любой на напряжение стабилизации 14-16 В. Тиристоры VS1, VS2 желательно брать такие, которые указаны на схеме, но можно более мощные, а это увеличит размеры монтажной платы. Светодиоды HL1, HL2 типа АЛ 307 (желательно разноцветные).
Транзистор VT1 из серии МП или КТ с как можно большим коэффициентом передачи по току. На современных транзисторах защиту работать будет плохо. VT2 маломощный и обязательно структуры p-n-р. Транзистор VT3 типа КТ818, КТ828Б, КТ837 с любым буквенным индексом. В крайнем случае подойдут несколько старше П4Б, П210Б, П216, П217.Транзистор VT3 должен быть размещен на теплоотводе площадью не менее 150 см2.
Терморезистор R5 любой, но лучше дисковый, он может быть сопротивлением 270-910 Ом. Терморезистор R5 закрепляют (например, приклеивают) на теплоотводе транзистора VT3 (необходимо смотреть, чтобы выводы резистора никогда не замыкали на теплоотвод, иначе может выйти из строя транзистор VT3), причем его надо размещать на расстоянии не менее 5 мм от транзистора VT3.
Если использовать малогабаритные детали и продумать монтаж, то БП можно разместить в корпусе размерами 110x90x70 мм.
БП начинает работать сразу, если монтаж сделан правильно и все детали исправны, но он еще требует наладки. Наладка БП очень простая. Перед наладкой движки резисторов R6, R9, R13 должны стоять в крайнем нижнем положении по схеме, а движок резистора R10 - в крайнем верхнем. Выключатель SA1 нужно поставить в положение "Защита выключена". Только после этого нажимаем кнопку SB1 и держим ее в нажатом положении некоторое время, за которое нужно проанализировать работу БП. Это легко сделать, если взглянуть на светодиод HL1 и HL2: HL1 должен ярко светиться, а HL2 наоборот. После этого можно отпустить кнопку SB1, БП должен оставлять работать. Если после отпускания кнопки БП выключается, то нужно сопротивление резисторов R2, R3 несколько уменьшить. Если БП будет выключаться, когда сопротивление резисторов R2, R3 будет уже равняться 10- 20 Ом, то нужно искать неисправность в самом реле или в его контактных группах (неисправность может проявляться и тогда, когда пробит тринистор VS1. В этом легко убедиться, если его выпаять с схемы: при его неисправности БП должен заработать). Когда БП включается нормально, нужно попробовать отключить его кнопкой SB2. Если при ее нажатии БП выключился, то все в порядке.
Далее к гнездам XS1 и XS2 нужно подключить вольтметр постоянного тока с пределом измерения не менее 15-20 В. При включении БП вольтметр должен показывать напряжение около 15 В (при этом надо проверить, чтобы движок резистора R10 стоял в крайнем верхнем положении по схеме) , затем плавно смещают движок резистора R10 вниз по схеме. Так же плавно должно уменьшаться напряжение на выходе. Если это так, то стабилизатор и регулятор напряжения работают исправно.
После проверки стабилизатора и регулятора градуируют индикатор PV1 с помощью резистора R13 и контрольного вольтметра, который подключается к гнездам XS1, XS2. Шкала должна выйти линейной. И вообще, можно отказаться от индикатора PV1 и нанести деления прямо на ось резистора R10, но тогда точность выставления напряжения на выходе будет хуже.
Наладка систем защиты. Первая система защиты наладки не требует. Вторая система защиты ТС должна срабатывать при перегреве транзистора VT3. Датчиком перегрева служит резистор R5, а исполняющим элементом - тринистор VS1. Чтобы наладить эту систему защиты, нужно теплоотвод у транзистора VT3 подогреть до температуры 50-65 ° С (например, с помощью паяльника), а затем, очень медленно перемещая движок резистора R6 в верхнее по схеме положение, добиться полного выключения БП. После того как температура теплоотвода придет до 20-30 ° С, включают БП. Если он снова выключится, надо повторить эту процедуру. Нормально выставлена система должна свободно срабатывать при температуре теплоотвода в пределах 50-70 ° С.
Третья система защиты ВНЗ не требует большого наладки. Надо только подобрать яркость свечения светодиода HL2 с помощью резистора R9. Светодиод не должен светиться в нормальном режиме защиты и ярко вспыхивать, когда, например, замкнуть накоротко гнезда XS1 и XS2. Чтобы потом защиту перевести в нормальный режим, достаточно БП на несколько секунд выключить, а затем снова включить.
Часто бывает, что когда движок резистора стоит в крайнем нижнем положении по схеме (то есть, когда напряжение на выходе равна нулю), то срабатывает третья защита. Объясняется это тем, что когда напряжение на выходе равно нулю, то открывается транзистор VT1, который, в свою очередь, включает защиту. Чтобы избавиться от этого, нужно не устанавливать движок в самое крайнее положение или выключить защиту выключателем SA1, а лучше между "плюсовой" шиной БП и нижним по схеме выводом резистора R10 включить резистор сопротивлением 1-1,5 кОм. Только следует помнить, что в последнем случае начальное выходное напряжение будет уже 1-3 В, не имеет очень большого значения при питании аппаратуры.
Схему третьего защиты можно несколько упростить. Например, из схемы можно выбросить тринистор VS2 и контактную группу К1.3, а коллектор транзистора VT3 через выключатель SA1 подключить непосредственно к аноду стабилитрона VD6, как это сделано в [1]. Тогда защита избавится от блокировки, что в некоторых случаях и будет удобнее.
0. В. Тимошенко.
Литература
1.Іванов Б.С. Електронні саморобки.-К.: Рад.шк., 1988.