«ПИТАНИЕ» ПОД КОНТРОЛЕМ

Процесс налаживания электронных схем наиболее увлекательный и интересный, но и наиболее длительный, подчас приносящий много огорчений радиолюбителям из-за отсутствия надежного источника питания. Ведь батарейка или аккумулятор не служат беспредельно — они разряжаются. Меняется часто и напряжение в сети. А каждая схема рассчитана на определенное напряжение. Изменение его ухудшает работу всего радиоэлектронного устройства.

Наиболее полно требованиям радиолюбителей отвечают регулируемые источники питания. Приведенная на рисунке 1 схема отличается простотой и обладает тем достоинством, что ее удобно использовать в процессе конструирования и налаживания несложных радиоэлектронных устройств. Дело в том, что подобный источник питания дает возможность регулировать напряжение, подаваемое на схему, в широких пределах: от 0,5 до 15 В. Таким образом, отпадает необходимость каждый раз покупать нужное для конструкции число батарей либо аккумуляторов. Есть у этой схемы и еще одно преимущество — возможность ограничения тока. Так, при коротком замыкании в настраиваемой схеме уменьшается вероятность пробоя транзисторов поскольку при перегрузке по току хотя бы на 30% выходное напряжение источника питания падает с рабочего до нулевого, спасая тем самым и схему, и источник питания. Максимальный ток регулируется от 3 до 100 мА, чего практически достаточно для работы большинства радиоустройств.

Рис. 1. Принципиальная схема регулируемого источника питания:

резисторы R, R2 — МЛТ 0,5, R4 — МЛТ-2; переменные резисторы RЗ — СП, СПО 0,5 (А) R5—СП, СПО-2 (А); конденсатор С1 КТК 3; электролитические конденсаторы С2—С4 — К50-6; транзистор П217В заменяется на П214—П217, П4Д, П201—П203 (на теплоотводе).

Регулировка выходного напряжения осуществляется с помощью транзистора Т1, включенного по схеме с общим коллектором. В цепи его базы потенциометр R3 образует делитель напряжения. Поскольку выходное напряжение зависит от уровня напряжения на базе, последнее должно обладать минимальным уровнем пульсаций. Для этой цели и служит фильтр, состоящий из конденсатора C3 и резистора R2.

Переменный резистор R5 регулирует величину предельного тока, а резистор R4 ограничивает пределы регулировки резистора R5. Так как напряжение источника питания имеет тенденцию падать при увеличении тока, напряжение на базе транзистора также пропорционально уменьшается Это явление значительно ослабляется если конденсатор С2 имеет большую емкость.

Силовой трансформатор Тр 1 выполнен на сердечнике Ш16X24, обмотки 1—2 и 2—3 содержат по 1200 витков провода ПЭЛ-1 0,12, обмотка 4—5 — 275 витков ПЭЛ-1 0,33.

Конструктивно источник питания может быть выполнен в виде отдельного блока в корпусе с размерами 150Х110Х75 мм (рис. 2). На лицевой панели размещены потенциометры R3 «Напряжение» и R5 «Ток»; гнезда «+» и «—»; сетевой выключатель.

После сборки блок питания калибруют с помощью тестера. Регулятор тока устанавливают в среднее положение, а к выходным гнездам подсоединяют вольтметр и нагрузочный резистор сопротивлением 300 Ом. Затем, вращая ручку потенциометра RЗ, на лицевой панели наносят риски в соответствии с показаниями прибора

Чтобы прокалибровать регулятор тока, напряжение устанавливают на отметке «10 В»; последовательно с резистором R5 включают миллиамперметр. Затем, изменяя величину R5, отмечают на передней панели значения тока. В процессе работы с источником питания регуляторы напряжения и тока устанавливают на соответствующие деления.

Наибольший интерес для радиолюбителей представляют стабилизированные источники питання. Схема транзисторного стабилизированного источника питания представлена на рисунке 3. От такого источника может работать, например, радиоприемник как промышленный, так и самодельный, рассчитанный на напряжение от 6 до 12 В. В чем принципиальное отличие этой схемы от вышеприведенной? В схеме на рисунке 3 два транзистора и стабилитрон Д5. Транзистор Т1 включен не параллельно выходу, а последовательно с ним. Последовательная схема включения регулирующего транзистора имеет лучший коэффициент полезного действия, что позволяет применить менее мощные транзисторы. С помощью стабилитрона Д5 величина опорного напряжения поддерживается постоянной, а от этого, как мы уже говорили, зависит прежде всего стабильность выходного напряжения.

Рис. 3. Принципиальная схема стабилизированного источника питания:

резисторы R1, R2 — МЛТ-0,125, R4— МЛТ-0,25, R5 — МЛТ-0,5; переменный резистор R3 — СПО-0,5; электролитические конденсаторы СІ, С2—К50-6; транзистор П214 заменяется на П215 — Г12І7, 114Д, П201 — П203 (на теплоотводе); транзистор МГ140А можно заменить на МП40, МП41, МП42.

На выходе стабилизатора напряжение приложено к одной из диагоналей моста, плечи которого образованы опорным диодом Д5 и тремя резисторами: R3, R4, R5. Так как напряжение на стабилитроне поддерживается постоянным, то при изменении величины нагрузки меняется ток смещения базы транзистора Т2. Например, если напряжение на нагрузке увеличится, то ток базы транзистора Т2, а вместе с ним и ток его коллектора также увеличатся Это приведет к увеличению падения напряжения на резисторах R1, R2 и к уменьшению тока базы транзистора Т1. Последнее обстоятельство вызывает увеличение сопротивления перехода эмиттер — коллектор транзистора Т1, то есть увеличение падения напряжения между его эмиттером н коллектором. В результате увеличение напряжения на нагрузке в значительной мере компенсируется.

Источник питания смонтирован на печатной плате размером 100X60 мм (рис. 4). Сердечник силового трансформатора Тр 1 набран из пластин Ш18Х36; обмотка 1 содержит 2550 витков провода ПЭЛ-1 0,16; обмотка II — 190 витков ПЭЛ-1 0,52.

Рис. 4. Печатная плата стабилизированного источника питання.

Очень часто радиолюбители, особенно начинающие, при налаживании схемы нет-нет да и «коротнут»: то есть случайно замкнут плюс и минус источника питания. При этом обычно выходят из строя выпрямительные диоды. Чтобы этого не случилось, в блоках питания, кроме общего сетевого предохранителя, устанавливают специальные устройства защиты от коротких замыканий.

Представленная на рисунке 5 схема стабилизированного источника питания с электронной защитой от коротких замыканий позволяет получать напряжения в интервале от 1 до 12 В и стабильно выдерживать его при токе в нагрузке до 1 А.

Источником регулируемого стабилизированного напряжения является цепь R8, R9, R10 и стабилитрон Д12.

Стабилизированное напряжение с движка потенциометра R10 поступает на вход усилителя постоянного тока на транзисторах Т3 и Т4, собранного по схеме составного эмиттерного повторителя. При изменении положения движка потенциометра меняется напряжение на базе транзистора Т3, в результате чего напряжение на выходе схемы либо увеличивается, либо уменьшается.

Устройство автоматической защиты от коротких замыканий собрано на транзисторах T1, Т2 разной проводимости. Включены они по схеме с общим эмиттером. При открывании транзистора Т1 ток, протекающий через его коллекторную нагрузку R2, R3, вызывает открывание транзистора Т2. В свою очередь, коллекторный ток транзистора Т2, протекая через резисторы R5 и R6, удерживает транзистор Т1 в открытом Состоянии.

Запирание транзистора Т1 прерывает поступление тока в базу транзистора Т2, в результате чего последний запирается и ток в цепи его коллектора исчезает.

В закрытом состоянии транзистор Т1 удерживает напряжение (—0,9—1,5 В), выделяющееся на диодах Д9—Д11, при протекании тока через цепочку Д9, Д10, Д10, R1. Это напряжение приложено к эмиттеру транзистора Т1. Таким Образом, схема имеет два устойчивых состояния: закрытое и открытое.

Резистор R4 включен последовательно с цепью нагрузки. Когда ток достигает предельной величины, падение напряжения на нем превышает запирающий потенциал на диодах Д9—Д11, что приводит к отпиранию транзисторов Т1 и Т2. Поскольку напряжение на коллекторе открытого транзистора Т2 близко к нулю, усилитель постоянного тока (Т3, Т4) запирается и цепь питания нагрузки обесточивается.

Рис. 5. Принципиальная схема блока питания с электронной защитой от коротких замыканий.

После устранения причины, вызвавшей короткое замыкание, необходимо привести схему в исходное состояние нажатием на кнопку Кн1, включенную в цепи базы транзистора Т1 последовательно с резистором R7. При замыкании контактов кнопки Кн1 транзисторы Т1 и Т2 запираются, а Т3, Т4 отпираются, и напряжение вновь поступает в нагрузку.

В блоке питания применен готовый силовой трансформатор с двумя обмотками по 6,3 В (подобный трансформатор используется в радиоприемниках «Сириус-308», «Урал-110»). Обмотки соединяют последовательно.

Выпрямитель собран по мостовой схеме на диодах Д226Б. Постоянное напряжение на конденсаторе С1 должно быть в пределах от 15 до 17 В.

Транзистор Т4 устанавливается на радиаторе размером 70X70 мм. В качестве радиатора может быть применен любой листовой металл.

Радиатор с транзистором Т4, электролитические конденсаторы C1, С2, а также диоды Д1—Д8 и силовой трансформатор Тр 1 размещают на отдельном шасси, изготовленном из изоляционного материала. Потенциометр RIO, кнопка Кн1, выключатель сети В1, держатель предохранителя Пр1 и сигнальная лампочка Л1 устанавливаются на лицевую панель.

Остальные элементы схемы смонтированы на монтажной плате размером 70X50 мм, выполненной печатным методом из фольгировапного гетинакса (рис. 6).

Рис. 6. Печатная плата блока питания с электронной защитой.

Транзистор МП10А может быть заменен транзисторами МП11, МП37 или МП38; МП40А — транзисторами МП13 — МП16, МП41, МП42. МП25, ЛАП26, а П4Б — транзисторами П213 — П217.

В качестве диодов Д9, Д10, Д11, помимо Д9К, могут быть применены диоды типа Д2, Д7, Д9, Д18, Д20.

Стабилитроны Д814Д, Д813, рассчитанные на напряжение 12—13 В, могут быть заменены стабилитронами с более низкими значениями напряжения стабилизации. В зависимости от типа используемого стабилитрона последовательно с ним включают в прямом направлении один или два кремниевых диода типа Д220, Д223, Д226. Так, например, к стабилитрону Д814Г или Д811 необходимо добавить один диод, а к стабилитрону Д814В (Д810) — два. В печатной плате предусмотрено место для установки дополнительных диодов. В том случае, если они не потребуются, ставится закорачивающая перемычка.

Все резисторы в схеме применены типа МЛТ-0,5, по они могут быть заменены на резисторы МЛТ-0,25 или ВС-0,25. Конденсаторы — типа К50-3, К50-6, ЭГЦ.

При отсутствии фольгированного материала можно в соответствии с рисунком 6 в плате высверлить отверстия под выводы деталей и произвести навесной монтаж.

Налаживание источника питания сводится к подгонке напряжения на стабилитроне Д12, которое должно быть в пределах от 12 до 13 В. Затем приступают к испытаниям регулятора напряжении. К выходным клеммам подключают нагрузочную цепочку, состоящую из амперметра на 1А и реостата с сопротивлением около 20 Ом. Выходное напряжение измеряют тестером.

Из печатной платы выпаивают вывод коллектора транзистора Т2. а вместо резистора R4 устанавливают перемычку. Движок потенциометра R10 передвигают из одного крайнего положения в другое. Напряжение должно плавно меняться от 0 до 12 В. Затем при напряжении 12 В передвигают движок нагрузочного реостата Rh в сторону уменьшения сопротивления. Ток при этом увеличивается. При токе 1А напряжение должно снижаться не более чем на 10%.

На этом налаживание регулятора заканчивается, вновь впаивается вывод коллектора транзистора Т2 и удаляется перемычка.

Настройка устройства защиты от коротких замыканий состоит в подборе величины резистора R4.

На плате в одно из отверстий, предназначенных под выводы резистора R4, впаивают отрезок провода с высоким удельным сопротивлением (константан, манганин) диаметром 0,2—0,3 мм, а в другое — оголенный монтажный провод длиной около 10 см. Затем, передвигая конец монтажного провода по поверхности высокоомного проводника, добиваются срабатывания схемы защиты. При этом следят за показаниями амперметра.

Повторяя операцию несколько раз, определяют точно величину резистора R4, при которой защита надежно срабатывает. При этом не надо забывать каждый раз нажимать кнопку «Пуск».

Ю. ЕРОХИН, В. ПАНОВ