МОДУЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

В радиолюбительской практике при отработке или налаживании какого-либо устройства нередко требуется одновременно несколько источников тока на разное напряжение. Так, например, конструкции, выполненные на операционных усилителях и работающие совместно с цифровыми интегральными микросхемами, нуждаются в двуполярном и однополярном источниках тока. Использовать в таких случаях делитель напряжения неудобно, особенно в процессе разработки новых устройств. Ведь при этом приходится менять и число используемых элементов, и их тип, что приводит к изменению энергетических параметров устройства, а значит, и к необходимости переделки самого делителя.

Описываемый ниже блок питания во многом универсален и по основным эксплуатационным характеристикам отвечает требованиям, предъявляемым к подобным устройствам. Питается он от сети переменного тока напряжением 220 В, потребляемая мощность не превышает 200 Вт.

Структурно блок построен по функционально-модульному принципу. Каждый из модулей представляет собой конструктивно законченное устройство, выполняющее определенные функции.

Блок содержит четыре самостоятельных стабилизатора напряжения, коммутацией которых можно получить различные комбинации источников тока. Каждый стабилизатор имеет свой орган регулировки выходного напряжения и снабжен электронной системой защиты от токовой перегрузки и короткого замыкания, которая собрана на микросхеме ДА1 и работает следующим образом. При увеличении падения напряжения на R16, вызванного увеличением тока нагрузки, происходит возрастание положительного напряжения на выводе 4 ДА1, что приводит к уменьшению напряжения на выводе 9 ДА1 и открыванию VT2, затем, в свою очередь, VS1 и VT1; при этом срабатывает реле К1, отключая полностью стабилизатор от нагрузки.

Блок-схема модульного источника питания:

трансформатор Т1 — ТПП 322-50 или аналогичный. имеющий две вторичные обмотки по 30 В (3 А) и две обмотки 13 В (1,5 А); тумблер SA1 — марки ТП 1-2 или Т3

Схема мостовых выпрямителей модулей А1 и А2. Разница в исполнении модулей:

у А1 номиналы конденсаторов С1 —С6 2200 мкФ х 50 В; у А2 номиналы конденсаторов С1—С6 1000 мкФ х 25 В (тип всех конденсаторов — К50-29 или К50-24)

Скорость реагирования защиты не зависит от положения движков на R14 и R11. Для нормальной работы VS1 служит R4.

Диод VD1 предотвращает пробой VT1 от обратного напряжения обмоток К1.

При нажатии кнопки SB1 «Сброс» происходит закрывание VS1, срабатывает реле К1 и стабилизатор возвращается в исходное рабочее состояние. Кнопку «Сброс» нажимают после отключения нагрузки от стабилизатора.

Принципиальная электрическая схема регулируемых стабилизаторов напряжения с защитой от перегрузки и короткого замыкания в налаживаемых устройствах:

R2, R4, R5, R8 — 1 к; R6 — 100; R9, R12— 1,1 к; R10 — 10k; R11,R14 — 4,7 к; R13—470; R15 —240; R16 — 0,1 Ом; C1, С2, СЗ, С4 —0,1 мкФ; С4 —0,33 мкФ; С5, С6, С7 —47 мкФ х 50 В; С8 — 20 мкФ х 50 В VT1, VT2 — КТ814Г; VD1, VD2 — КЦ410А, KD212A; DA1 — К554САЗ, DA2 — К142ЕН18; HL1 — АЛ307; VS1 —КУ101Г

Резисторы R13 и R10 служат для установки соответственно минимального и максимального тока защиты. Резистор R11 регулирует ток защиты в диапазоне от 50 мА до 3 А (1,5 А).

Различие между элементами схем стабилизаторов А3 и А4 состоит в следующем:

АЗ: R1 — 1 кОм; R3 — 2,7 кОм; R7 — 1 кОм. Реле К1 типа РЭН-34, стабилитрон VD2 —типа КС515А, VT3 — КТ827А. Этот стабилизатор выдает постоянное напряжение ±10 — 28 В.

А4: R1—0,5 кОм; R3 — 1,2 кОм; R7 —1,1 кОм. Реле К1 типа РЭС-9, стабилитрон VD2 — типа КС510А, VT3 — КТ825. Напряжение на выходе ±1,5 — 12 В. Питание DA1 в этом случае будет 10 В, что вполне допустимо.

Основные технические характеристики стабилизаторов

Различие в схемах мостовых выпрямителей А1 и А2 — только в номиналах конденсаторов: у первого С1 — С6 имеют емкость 2200 мкФ и рассчитаны на напряжение 50 В, у второго они на 1000 мкФ х 25 В.

Питание схемы защиты производится от стабилитрона VD2 Диапазоны напряжения питания микросхемы DA1 от +5 до +20 В. Конденсаторы С1, С2, С3 служат для уменьшения наводок.

Стабилизатор, собранный из заведомо исправных деталей, как правило, в настройке не нуждается, и она сводится только к установке тока защиты.

Конструкция БП

Корпус БП имеет размеры 260x130x250 мм. На передней панели расположены приборы измерения тока и напряжения, кнопка сброса защиты, светодиод индикации срабатывания защиты. Сюда же выведены ручки резисторов регулировок напряжения и тока срабатывания защиты, тумблеры переключения приборов «ток — напряжение», выходные клеммы. БП собран на основании из 10-мм винипластовой пластины размерами 260×250 мм, снизу основания крепятся резиновые ножки.

Оба модуля блока аналогичны по своим схемам и конструкции, за исключением отдельных элементов. Каждый модуль состоит из двух печатных плат и радиатора. Платы размерами 120x120x2 мм из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. На одной плате смонтированы два независимых мостовых выпрямителя, на второй — два независимых регулирующих стабилизатора напряжения «+» и «-» со схемой защиты.

Монтажная схема платы стабилизаторов

Топология печатной платы выпрямителя

Радиатор модуля размерами 120x120x30 мм имеет ребра высотой 12 мм с двух сторон. На радиаторе крепятся пастой КПТ-8 два силовых транзистора, один из которых устанавливается на изоляционную прокладку.

Платы модулей привинчиваются к радиатору с двух сторон через стойки винтами М3.

Сам модуль крепится на основании блока винтами М4 (через втулки высотой 5 мм — в соответствующие резьбовые отверстия внизу радиатора). В основании под радиатором просверлены отверстия диаметром 6 мм.

Монтаж блока и модулей выполнен проводом МГТФ (можно МНГШВ) диаметром 0,5 мм.

Компоновка стабилизаторов на печатной плате

Задняя панель и корпус могут быть из любого материала, в зависимости от возможностей и умения исполнителя.

Резисторы, используемые в устройстве, в основном типов МЯТ, ОМЛТ, С2-33. Резисторы R16 — типа СП4-1 или СП1 группы А.

Резисторы R10, R13 — типа СП5-2.

Конденсаторы — КМ, К10-17а, электролиты — К50-6, К50-16 или импортные на соответствующее напряжение.

Транзисторы КТ814Г могут быть заменены на КТ816Г, КТ827А — на КТ819, а КТ825 — на КТ818.

Микросхема DА1 К554САЗ тоже может заменяться на К521САЗ, но при этом нужно учесть цоколевку.

Для стабилизатора АЗ использовано реле К1 типа РЭН-34 на 27 В, для стабилизатора А4 — реле К1 РЭС-48 на 12 В с параллельно включенными контактами.

Кнопка БВ1 — КМ1-1. Тумблер БА1 — МТЗ включен параллельно.

Ю. КУРБАКОВ, г. Тула