АДАПТЕР РАЗМЕРОМ С «КРОНУ»

При включении источника питании сглаживающий конденсатор С1 плавно заряжается через резистор R4, служащий для защиты диодного моста VD1 от перегрузки. Появляется и напряжение на выходе запускающего делителя. Благодаря тому, что оно воздействует на колебательный контур, состоящий из трансформатора T1 и конденсатора С2, во вторичной обмотке II наводится ЭДС-им-пульс, мощность которого оказывается достаточной для переключения транзистора VT1 в состояние насыщения, хотя в начальный момент времени ток через этот полупроводниковый триод не проходит из-за самоиндукции T1. Затем начинает поступать «дополнение» с обмотки II, удерживающее VT1 в полностью открытом состоянии.

Транзистор VT2 в течение рассматриваемого полупериода колебательного процесса полностью заперт. Его удерживает в таком состоянии ЭДС, которая наводится в обмотке III. Но после заряда конденсатора С2 ток через VT1 прекращается и он закрывается.

Однако колебательный процесс в контуре T1C2 на этом не заканчивается. Следствием является ток. Возникая в начальный момент второго периода (когда транзисторы еще пребывают в закрытом состоянии), он будет течь через второе плечо запускающего делителя, которое состоит из параллельно соединенных R6 и эмиттер-коллекторной проводимости VT2.

Аналогично рассмотренному этапу отпирается транзистор VT2 и удерживается в полностью открытом состоянии. Правда, после разряда конденсатора С2 транзистор VT2 закрывается.

Транзисторы работают с минимальными потерями энергии, в наивыгоднейшем ключевом режиме. Ток, протекающий через них, целиком задается пропускной способностью колебательного контура.

Таким образом, рассмотренное устройство есть не что иное, как экономичный аттенюатор (ослабитель) тока, проходящего через нагрузку. Выходная энергия снимается с контура обмотками IV и V. Высокочастотные колебания выпрямляются диодами VD2, VD3 и сглаживаются конденсатором СЗ. На выходе — стабилитрон VD4, параллельно которому можно подключать нагрузку до 40 мА. При более токоемком потребителе увеличиваются низкочастотные пульсации и уменьшается выходное напряжение.

Как показывает многолетняя эксплуатация, данный адаптер не подводит при различных ситуациях, вплоть до короткозамкнутых выходных шин с экстремальными 200 мА. Благодаря резонансным свойствам колебательного контура происходит частичное сглаживание низкочастотных пульсаций при небольшой нагрузке (чем она меньше, тем это сглаживание выше). Правда, добротность резко падает, когда напряжение на концах обмоток IV и V превосходит напряжение на конденсаторе СЗ, так как при этом от контура отводится энергия.

Высокая добротность контура, имеющая место при отсутствии отбора от него энергии, приводит к достижению равенства напряжений. Возникает это за счет резонанса даже при меньшей величине пульсирующего Ubx. Но дальнейшего роста напряжения на колебательном контуре не происходит из-за резкого падения добротности, вызванного отбором энергии.

Теперь о деталях и узлах конструкции адаптера. Трансформатор T1 выполнен на ферритовом кольце К10х6х5 1000НН. Обмотки I, II, III, IV, V содержат соответственно 400, 30, 30, 20 и 20 витков провода ПЭЛШО-0,07. Высокую надежность такому трансформатору гарантирует его качественное изготовление с хорошей межобмоточной изоляцией (например, с помощью конденсаторной или папиросной бумаги).

Для максимально возможного уменьшения габаритов желательно использовать в адаптере ультраминиатюрные конденсаторы зарубежного производства. Особенно выигрышно это в отношении С1. Если же требуемого большеемкостного «высоковольтника» под руками не окажется, то придется довольствоваться относительно компактной батареей из отечественных малогабаритных конденсаторов с более распространенными параметрами (например, из пяти параллельных КМ-5 Н90 емкостью 0,15 мкФ каждый). Хотя по справочнику номинальное напряжение у представителей группы Н90 равно 50 В, практически большинство из них выдерживают +Uпит, поступающее от выпрямительного моста через резистор R4. К тому же сама схема не допускает сколь-нибудь серьезных последствий пробоя таких конденсаторов, ибо R4 работает здесь как своеобразный предохранитель.

Если размеры конструируемого адаптера не критичны, то в качестве С1 можно использовать любой из отечественных высоковольтных аналогов. И чем больше его емкость, тем лучше сглаживание низкочастотных пульсаций.

Конденсатор С2 типа КМ-4 (560 пФ, 300 В) или подобный ему. При выборе СЗ можно остановиться на К53-16, хотя подойдут и другие малогабаритные отечественного изготовления с электрическими параметрами не ниже указанных на схеме. Все резисторы типа С2-23, но вполне приемлемы МЛТ и их не менее распространенные анапоги. Размеры и магнитная проницаемость кольца-магнитопровода трансформатора Т1 также могут несколько отличаться от тех, что испопьзованы в авторском варианте адаптера.

Обпасть применения рассмотренного самодельного устройства можно существенно расширить, использовав в его конструкции более мощные транзисторы, например, КТ809, КТ812, КТ859. При этом придется скорректировать параметры колебательного контура, увеличив емкость С2 и намотав трансформатор на ферритовом кольце несколько большего сечения. Не обойтись тогда и без тщательного подбора сопротивлений резисторов R1, R3 и R5, R7, чтобы обеспечить мощным транзисторам базовый ток.

При расчетных 50 мА, потребляемых типовой нагрузкой, рабочая частота преобразований энергии в адаптере порядка 100 кГц. Не учитывать этого нельзя, как и игнорировать возможность резкого снижения индуктивности колебательного контура (значит, и габаритов трансформатора, что неминуемо влечет за собой уменьшение размеров всего адаптера в целом) за счет использования транзисторов с более высокой f

Монтаж выполняют на псевдопечатной плате из 1,5-мм фольгированного гетинакса или текстолита. Токопроводящие элементы на ней получают, прорезая фольгу с последующим удалением всего лишнего. Инструмент — затачиваемый особым образом слесарный нож или резак из обломка полотна от ножовки по металлу.

Транзисторы устанавливают на плате с небольшим превышением одного над другим, исключая касания их корпусов, находящихся под разным потенциалом во время работы. Рядом монтируют трансформатор, надевая его на впаянный штырь из толстой медной проволоки в виниловой изоляции. Выводы 1 и 4 обмоток I и II пропускают через предусмотренное для них отверстие в плате с последующим припаиванием к соответствующему «печатному» проводнику.

Конденсатор С1 монтируют над выпрямительным мостом VD1 типа КЦ407А. Резисторы и диоды VD2, VD3 впаивают в плату вертикально. Ко входному торцу платы прикрепляют (с помощью впаиваемой скобы) провода для подсоединения адаптера к сети 220 В. На противоположном — размещают выходную панельку, припаивая ее к выводам стабилитрона, устанавливаемого там заранее в горизонтальном положении. Практически уже готовый адаптер оборачивают конденсаторной бумагой или тонкой полиэтиленовой пленкой и помещают в металлический корпус от малогабаритной батареи «Крона», профилированные контакты которой выступают в данном случае

как гнездо-штыревой электроразъем для подключения нагрузки — аппаратуры, выполненной на цифровых микросхемах.

По такому же принципу можно создавать и мощные источники питания, вплоть до сверхкомпактного сварочного аппарата.

Принципиальная электрическая схема и топология печатной платы миниатюрного преобразователя напряжения бытовой электросети 220 В в постоянное 5-вольтиое — для питания маломощной аппаратуры, нечувствительной к радиопомехам

Адаптер, собранный в строгом соответствии с принципиальной электрической и монтажной схемами и из заведомо исправных радиодетапей, в особой от-падке, как правипо, не нуждается. Набпюдаемый иногда сипьный нагрев транзисторов — свидетельство их непопного открывания при работе в кпючевом режиме — устраняют подбором сопротивлений R3, R7 и пропорциональной этому корректировкой номиналов у резисторов R1, R5. Если требуется иное, чем указано на схеме, выходное напряжение, то его попучают изменением числа витков в обмотках IV и V трансформатора и заменой стабилитрона КС156А другим, более подходящим типом. А для одновременного существования нескольких выходных напряжений используют цепочку из стабилитронов, включенных последовательно.

При эксплуатации любого из вариантов данного адаптера следует соблюдать общеизвестные меры предосторожности во избежание травмирования электрическим током бытовой сети.

В.СОЛОНИН, г. К о н о т о п, Сумская обл., Украина