Блоки питания для трансивера своими руками

Автор: С.Макаркин (RX3AKT), «Радио -Дизайн» № 2, 1998. Источник: shems.h1.ru

Приобретение дорогого импортного трансивера, как правило, сопряжено со значительными материальными затратами. Часто средств на покупку блока питания совсем не остается. И тут перед счастливым радиолюбителем встает проблема самостоятельного изготовления питающего устройства. Каким же требованиям оно должно удовлетворять? В первую очередь, наряду с необходимой мощностью самодельный блок питания должен иметь хорошую надежность, чтобы вероятность повреждения подключенного приемопередатчика была минимальной. Надежность, как известно, зависит от совокупной надежности всех элементов конструкции и их функциональной важности. В сетевом блоке питания важнейшую роль играет узел стабилизатора напряжения. В этой статье приведено описание самодельного сетевого устройства питания, главной «изюминкой» которого и есть схема стабилизатора. Блок работает без замечаний уже около полугода совместно с трансивером KENWOOD TS-570D. Недавно во время летней жары он прошел дополнительные испытания, работая около суток на эквивалент нагрузки при номинальном токе.

Параметры блока питания:
Выходное напряжение 13,8 В (регулируется)
Номинальный ток нагрузки 25 А
Ток защиты от КЗ 27 А
Изменение напражения не более 0,5 В
Габариты 130 х 140 х 350 мм

Не менее важной проблемой, чем выбор схемы стабилизатора, является расчет и изготовление силового трансформатора. Эта задача почти всегда связана с массой трудностей — надо доставать нужное по размеру железо, провода необходимого сечения и, главное, произвести трудоемкую намотку. Все эти моменты вызывают у радиолюбителей глухое отвращение к самостоятельному изготовлению трансформатора и желание достать уже готовый. Что, в свою очередь, отодвигает момент выхода в эфир на новеньком трансивере в «долгий ящик». На самом деле, самодельный трансформатор — не такая уж трудная вещь. Глаза боятся, руки делают! Из своего опыта в качестве сердечника я предпочитаю использовать Ш-образные пластины. Несмотря на то, что необходимые габариты трансформатора при этом несколько больше, чем с торроидальным сердечником, технологические удобства берут верх.

В первую очередь необходимо оценить пригодность имеющегося сердечника или прикинуть, какой искать. Затем рассчитать диаметры провода и число витков обмоток и, наконец, правильно оценить полученные результаты. Заглянув в старый справочник, можно найти там следующие приблизительные формулы:

Необходимая мощность трансформатора, Вт ……..Ртр = (Uвых · Iном) · 1,2
Площадь сечения сердечника, см2 ………………….Sсерд = Ртр / (Sокна · 1,2)
Число витков на 1 вольт ………………………………N = 60 / Sсерд
Число витков первичной обмотки …………………..W = Uсети · N
Число витков вторичной обмотки ……………………w = Uвторичной · N
Диаметр провода ………………………………………..d = 0,7 · sqr( Iобм )
Примем плотность тока в обмотках 2,5А / мм2

Следует иметь в виду, что число витков первичной обмотки на практике оказывается несколько меньшим, а вторичной — большим, по сравнению с расчетным. Тем не менее, сначала следует намотать первичную обмотку с запасом в 20 — 30 процентов. Запас пригодится при дальнейшей подгонке числа витков для оптимального режима работы трансформатора. При намотке желательно подсчитывать число витков для последующей коррекции расчетного параметра «N».

После завершения черновой намотки сетевой обмотки следует закрепить все витки, собрать магнитопровод и измерить ток первичной обмотки на холостом ходу. Этот замер даст довольно полную информацию о качестве выполненной работы На данном этапе. Величина измеренного тока зависит от габаритной мощности трансформатора или, проще говоря, от размера его сердечника. Для трансформаторов с мощностью 200 — 1000 Вт ток холостого хода может иметь величину порядка 100 — 150 мА. Если измеренный ток будет меньше этой величины, это означает, что КПД трансформатора будет ниже нормы и от него не удастся получить ожидаемой мощности. В этом случае от обмотки надо отмотать часть витков и снова повторить замер тока.

Чтобы избежать неожиданных неприятностей, связанных со случайными межвитковыми замыканиями, первый замер желательно производить, включив последовательно с обмоткой сетевую лампочку мощностью не менее 100 Вт. Если построить график зависимости тока холостого хода от числа витков, то на этом графике можно будет увидеть довольно резкий перелом, который показывает, что при определенном числе витков даже незначительное их уменьшение приводит к резкому увеличению тока. Так вот, оптимальным можно считать число витков, когда график тока немного нс доходит до места перелома вверх. Общим критерием качественности выполненной первичной обмотки можно считать отсутствие заметного нагрева сердечника трансформатора при работе без нагрузки в течении нескольких часов.

Хочу отметить, что стараться наматывать трансформатор методом «виток к витку» весьма трудоемкое дело. Первичную обмотку вполне можно мотать «в навал». Современные обмоточные провода с их надежной лаковой изоляцией допускают такой метод намотки. Надо только следить за равномерностью распределения витков по поверхности обмотки, чтобы не создавать участки с повышенной межвитковой разностью потенциалов. Итак, первичная обмотка закончена. Витки закреплены, сделаны гибкие выводы и поверх витков проложена изоляция из нелегкоплавкого материала, в качестве которого, можно использовать ленту из фторопласта, взятую от конденсаторов ФТ-3.

Теперь надо выполнить экранирование сетевой обмотки. Лучше всего это делать тонкой медной фольгой, обмотав ей в один слой поверхность вновь изготовленной сетевой обмотки. Экранирующая обмотка имеет только один вывод. который присоединяется потом к общей (земляной) шине питания. Экранирующая обмотка ни в коем случае не должна быть замкнутой, иначе это привело бы к гибели вашего трансформатора. Между перехлестывающимися концами фольги обязательно надо проложить надежную изоляцию. После изоляции экранирующей обмотки можно приступить к не менее ответственному делу — намотке вторичной, сильнотоковой обмотки. Ее конструкция зависит от выбора схемы выпрямителя. Если планируется применить мостовой выпрямитель, то мотается простая безотводная обмотка. Если в окне трансформатора имеется достаточно свободного места, желательно использовать парафазную двухполупериодную схему выпрямителя с двумя диодами и соответственно двойную вторичную обмотку с средним выводом. Потери в обмотке и на выпрямителе в этом случае будут меньшими, чем в первом случае.

Для мощной вторичной обмотки обычно используется толстый медный провод диаметром несколько миллиметров или медная шинка. Это затрудняет производство ручной намотки и может привести к повреждению изоляции низлежащих витков. В своей конструкции я использовал своеобразный «литцендрат»- жгут из нескольких, сложенных вместе, проводов диаметром около 0,8 мм. При таком способе намотки важно следить за параллельностью расположения отдельных проводов этого жгута, чтобы не вызвать появления тока рассогласования между отдельными проводами обмотки.

Важный вопрос — на какое напряжение рассчитывать вторичную обмотку? Ответ на него зависит от многих факторов. Таких, как свойства магнитопровода, емкость конденсатора фильтра выпрямителя, пределы возможных колебаний напряжения сети, свойства стабилизатора напряжения. На многие из этих вопросов легче получить ответ, поставив соответствующий эксперимент, чем пытаться рассчитать теоретически. В любом случае надо ориентироваться на величину выпрямленного напряжения порядка 20 Вольт. Увеличение этой цифры полезно для увеличения стабильности выходного напряжения за счет большего запаса напряжения для стабилизации. Однако, это, в свою очередь, приводит к ужесточению теплового режима работы трансформатора и стабилизатора, к необходимости применять электролитические конденсаторы фильтра на большее напряжение, то есть более дорогие и габаритные.

Одним словом, здесь надо придерживаться правила «золотой середины» и не допускать для достижения неоправданно высоких нагрузочных параметров форсирования режимов узлов блока питания. После пробной намотки вторичной обмотки надо не забыть вновь проверить ток холостого хода сетевой обмотки. Он не должен возрасти более, чем на 5 — 10 мА. Далее, качество выполнения каждого этапа сборки устройства питания желательно проверять, нагружая его на эквивалент, которым может служить гирлянда соответствующим образом соединенных ламп накаливания. Я использовал старые 12-ти вольтовые автомобильные лампы от фар дальнего света, соединив параллельно обе спирали. Одна лампа в таком включении «кушает» около 6А.

Собрав схему выпрямителя вместе с конденсатором фильтра, производим замеры нагрузочной способности, среднего напряжения и напряжения пульсации при номинальном токе нагрузки. Наибольший интерес вызывает величина напряжения в минимуме периода пульсации. Замеренное осциллографом, оно должно быть не менее чем на три вольта (мин. запас на стабилизацию) больше выходного напряжения стабилизатора и, в нашем случае, составит 13,8+3=16,8 В.

Немаловажно правильно выбрать емкость конденсатора фильтра. Обычно ее выбирают порядка 100000 мкф. Я испытывал трудности с приобретением такого конденсатора и набрал необходимую емкость, соединяя параллельно имеющиеся конденсаторы. Мне удалось разместить их во всех закоулках корпуса блока, приклеивая конденсаторы клеем «расплав». Выводы одноименных полюсов надо соединить проводами в одной точке, в непосредственной близости от выходного разъема. Можно использовать конденсатор и меньшей емкости, но при этом необходимо несколько увеличить напряжение вторичных обмоток, контролируя напряжение пульсации под нагрузкой, как было описано выше.

Когда сборка трансформатора и выпрямителя была окончательно завершена, передо мной встал соврем непростой вопрос выбора схемы стабилизатора напряжения. С одной стороны, существует масса схем с транзисторами в качестве регулирующего элемента, с другой стороны, соблазнительно было бы использовать стабилизатор полностью в интегральном исполнении. Последний вариант был бы предпочтителен и своей технологичностью, и качественными параметрами, гарантированными микросхемой, если бы не цена.

Раньше и сейчас я широко применяю в своих конструкциях микросхемы КР142ЕН12. Всем они хороши — ценой, доступностью и своими параметрами, не боятся короткого замыкания. Только вот ток маловат. Всего около двух с небольшим ампер. Импортные аналоги наших микросхем LM317T -дешевле, стабильней и мощнее, держат три ампера, но все равно это далеко от того, что необходимо. Еще раньше, для увеличения мощности стабилизаторов я соединял выводы двух таких микросхем параллельно. Максимальный ток увеличивался так же ровно в два раза.

В данном же случае я пошел на эксперимент и соединил параллельно целых девять микросхем, равномерно разместив их на общем радиаторе. По стандартной схеме присоединил два резистора к общему управляющему выводу и включил немудреную схему. Результаты испытаний под нагрузкой полностью оправдали мои предположения — отличные стабилизирующие свойства схемы сохранились такими же, как у отдельной микросхемы, а максимальный ток увеличился пропорционально их числу. Вот это произведение:

Предохранители F1, F2 на ток 2,5 А. Предохранители F3, F4 на ток 25 А. Конденсатор С5 — 100’000,0 мкФ на 25 В, а С6 — 50,0 мкФ на 25 В. Диоды любые на нужное напряжение при токе не менее 30 А. Можно использовати импортные 40HF20. Используемые в стабилизаторе микросхемы перед монтажом следует испытать по отдельности. Выходные напряжения каждой микросхемы могут отличаться на небольшую величину. Но я намеренно не стремился выбирать экземпляры с одинаковыми параметрами, рассуждая следующим образом — пускай, при токе, предположим, два ампера работает всего одна из девяти микросхем. Зато когда ток увеличится до величины больше трех ампер, нагруженный чип почувствует перегрузку. В нем начнет срабатывать внутренняя схема защиты от короткого замыкания, то есть плавно увеличится его внутреннее сопротивление, и протекающий ток перераспределится на следующую микросхему. Так будет продолжаться пока все микросхемы не включатся в процесс стабилизации напряжения.

При дальнейшем увеличении тока выше номинального будет наблюдаться быстрое уменьшение выходного напряжения — окончательно сработает функция защиты от перегрузки. Такая схема, кроме предельной простоты и минимума используемых элементов, имеет еще одно преимущество — лучшую теплоотдачу распределенных по радиатору микросхем.

В моей конструкции использовались три игольчатых радиатора от строчной развертки телевизоров «Электроника 401», укрепленные на общем алюминиевом основании. Под радиаторами на всякий случай смонтирован охлаждающий вентилятор, правда, включать его не приходится — температура теплоотвода даже при интенсивной работе на передачу невысока. Регулировка выходного напряжения такой схемы может осуществляться в очень широком диапазоне — от двух до нескольких десятков вольт. В таблице приведены усредненные величины сопротивления регулировочного резистора (переменный резистор 3,3 кОм), в зависимости от требуемого выходного напряжения.

Замечу, что радиатор с микросхемами должен обязательно быть изолирован от корпуса блока питания. Сам корпус лучше не соединять гальванически со схемой стабилизатора, а присоединить к защитному заземлению. На входе сетевого напряжения желательно установить простой LC фильтр. Он защитит трансивер от попадания сетевых помех. Индикация работы блока питания производится двумя лампами HL1- любая неоновая, HL2 — лампа накаливания. Она также выполняет роль разрядного резистора. По длительности ее свечения после выключения блока из сети можно судить о качестве конденсатора С5, а по яркости — о стабильности выходного напряжения.

В заключение скажу, что стоимость одной микросхемы LM317 в Москве составляет чуть больше 3 рублей — почти в два раза дешевле, чем наша отечественная КР142ЕН12, но по надежности превосходящая ее.

В прикрепленных файлах схема в формате SPlan

Автор: © by Vladislav Baliasov, Moscow, 1994. В. Балясов (RX3APF)

Источник стабилизированного питания 12/14 вольт на ток до 14 ампер для питания связной аппаратуры от сети переменного тока. Блок питания собран по классической компенсационной схеме, содержит два контура защиты от перегрузки по току, высокоэффективную защиту от короткого замыкания на выходе и тиристорную защиту от превышения выходного напряжения.

Собственно стабилизатор собран на операционном усилителе DA2 и транзисторах VT2 — VT5, собранных по схеме составного транзистора. Выходное напряжение определяется напряжением стабилизации стабилитрона VD13 и соотношением номиналов резисторов RV1 (RV2) и R16. На транзисторе VT2 собрана дублирующая схема защиты от перегрузок по току, ограничивающая выходной ток на уровне примерно 16 ампер. Основная схема ограничения по току собрана на операционном усилителе DA1, которая ограничивает ток на переключаемых уровнях 1.5 ампера, 5, 11 и 14 ампер. Значения R3, R4, R5 и падение напряжения на открытом диоде VD14 (около 0.6 вольт) определяют величину ограничения тока в режиме защиты от К.З. (при указанных на схеме номиналах ток ограничивается примерно на уровне 1.5 ампера). Величины R14 и R15 определяют величину предельного тока на пределах 4 и 10A (соответственно ограничение порядка 5 и 11 ампер).
Система защиты от К.З. и от перегрузки собрана на компараторе DA3, срабатывающем при понижении выходного напряжения ниже уровня примерно 11.5 вольт (определяется номиналом резистора R20), вызванного токоограничительной схемой. При срабатывании компаратора зажигается индикатор перегрузки (светодиод HL2) и, после небольшой задержки (определяемой номиналами компонентов интегрирующей цепочки R25C9) открывается транзистор VT7 и диод VD14, что приводит к ограничению тока перегрузки до уровня в полтора ампера.
Схема защиты от превышения выходного напряжения (в случае выхода из строя регулирующих транзисторов) собрана на тиристоре VD10 и стабилитроне VD9, срабатывающая при напряжении около 17 вольт и закорачивающая выход блока питания на время, требующееся для перегорания предохранителя F1. Диод VD17 защищает конденсатор C10 от переполюсовки при выключении, транзистор VT6 блокирует схему защиты при выключении. Резистор R25 ускоряет разрядку конденсатора C10.

Конструкция и детали.
В качестве силового трансформатора применен стандартный накальный трансформатор ТН-61, обеспечивающий на трех обмотках ток до 8 ампер при напряжении 6.3 вольта на каждой обмотке, и 6 ампер на обмотке 7-8. Таким образом, с трансформатора можно брать ток до 10А, не превышая при этом номинальную мощность, и до 14 ампер с перерывами. В качестве выпрями- тельных диодов используются КД213А, включенные попарно, и установленные на теплоотводе через слюдяные прокладки. При желании можно использовать более современные силовые диоды с переходом Шоттки, значительно сократив потери (и тепловыделение). Конденсаторы фильтра — 22.000 мкф на напряжение 28 вольт (болгарского производства), можно заменить на любые другие, с учетом рабочего напряжения и общей емкости. Регулирующие транзисторы (КТ803А, отобранные по равенству коэффициента усиления), можно заменить на любые аналогичные, в том числе и составные КТ827, в последнем случае имеет смысл отказаться от выравнивающих резисторов R11-R13 (в моем случае представляющих из себя отрезки толстой нихромовой проволоки), заменив их резисторами в базовых цепях (и подобрав их по равенству токов в цепи эмиттеров). Транзисторы установлены без прокладок на теплоотвод, площадь которого определяет в конечном итоге, предельно допустимую долговременную мощность рассеивания (мной применен ребристый радиатор общей площадью около 900 кв.см, но температура транзисторов при длительной работе достигает 100 градусов, это слишком много). Резисторы R9 и R10, типа С5-15, на мощность 5 ватт, проволочные, смонтированы в непосредственной близости от силовых транзисторов. Резистор R28 — МЛТ-0.25, смонтирован на плате управления, и предназначен для защиты измерительных цепей от ВЧ-наводок по питанию (например, при плохом согласовании передающей антенны). Для измерения потребляемого аппаратурой тока применена измерительная головка с током полного отклонения 30 mA и сопротивлением рамки 2.5 ом. Можно применить любую подходящую головку, подобрав другие номиналы добавочных сопротивлений. Для упрощения конструкции подстроечные резисторы RV1 и RV2 можно исключить, установив между выводами 7 и 3 операционного усилителя DA2 резистор номиналом 3 килоома (задающим выходное напряжение 12 вольт), и подключать параллельно ему резистор 5.1 килоом — для установки выходного напряжения 13.8 вольт. Все диоды, тип которых на схеме не указан — любые кремниевые, например, КД521-КД522. Операционные усилители К140УД6А можно заменить любыми аналогичными, допускающими использования питающего напряжения до +/- 18 вольт.

Крайне желательно в первичной цепи трансформатора установить сетевой фильтр, в первую очередь для устранения мощных импульсных помех при включении (да и при работе) источника питания. При соответствующем изменении типономиналов силовых компонентов можно изготовить источник и с большим рабочим током (до 20-30 ампер), но в этом случае крайне желательно использовать «мягкий» пуск — относительно медленный заряд конденсаторов фильтра через резистор небольшого номинала (при блокированном выходе), а затем закорачивать этот резистор контактами мощного реле.

Автор: Николай Мясников (UA3DJG), г.Раменское, Московская обл.

Вниманию читателя предлагается два варианта источников питания (13 В, 20…30А) для транзисторных KB, УКВ-трансиверов. Оба источника опробованы с нагрузкой и в практической работе в эфире, надежны, не выходят из строя при коротком замыкании по выходу, не имеют «бросков» выходного напряжения.

ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ

Схема необычайно проста и представляет собой лишь схему собственно стабилизатора (рис.1). Она состоит из 4-х включенных параллельно, широко продаваемых на радиорынках микросхем стабилизаторов серии SD, LT-1084 (1 = 5 А) или 1083 (I = 7,5 А). В первом случае максимальный выходной ток будет 20…22 А, во втором 28…30 А. Более того, при экспериментах по включению этих микросхем параллельно оказалось, что их параметры достаточно идентичны, что позволяет подавать управляющее напряжение с одного резистивного делителя на все входы управления, включенные также параллельно.

Puc.1

Детали

Трансформатор П. Автором опробованы три типа:

а) стандартный ТПП-2-8. Выходные обмотки на каждой половине сердечника включаются последовательно, а затем получившиеся две обмотки — параллельно (для увеличения тока). Таким образом, получилось 14… 15 В переменного напряжения.

б) ТН-61. Обмотки также включаются последовательно-параллельно для обеспечения Uвых=15 В.

в) самодельный. Использован трансформатор от ЛАТР мощностью 240 Вт. Имеющаяся первичная обмотка покрывается лакотканью и поверх наматывается вторичная обмотка на Uвых=15…16 В (провод ПЭВ 01,8…2,4 мм). Последние витки желательно сделать с отводами.

С1 — на схеме указана минимальная емкость. Лучше применить больше (до 82 000 мкф). Можно набирать из отдельных конденсаторов меньшей емкости. Импортные — более надежный вариант.

Мост VD1 — Iпр.макс. = 40…50 А, Uобр.макс>50 В. Автором опробованы с одинаковым положительным результатом: а) КВРС-5010 (50 А, 1000 В) — модульный мост в металлическом корпусе, крепится к радиатору непосредственно; б) КД2999 (4 шт.) — устанавливаются на радиатор через слюдяные прокладки.

Блокировочные конденсаторы — обычные импортные (обтянутые пленкой) вертикальной или горизонтальной установки. Рекомендуемые для применения с LT1084 (1083) танталовые не пробовал, т.к. самовозбуждения и помех не было и с нетанталовыми.

Конструкция

Размеры корпуса зависят от примененных трансформатора и С1 (наиболее габаритные детали). Рекомендуемая компоновка (рис.2): Т1 и С1 — в середине, боковые стенки — небольшие самодельные или подходящие готовые радиаторы, на которых через слюду укрепляют DA1…DA4 (по 2 шт. с каждой стороны). Мост VD1 — на задней стенке. Там же предохранитель, клемма заземления, разъем питания «-220 В».

Puc.2

На передней панели — выключатель, светодиод, клеммы «+13 В» и «-13 В». При желании можно установить малогабаритный прибор, измеряющий напряжение или ток выхода (или то и другое через переключатель). Нижняя и верхняя крышки должны иметь отверстия для вентиляции. На нижней крышке укрепляют небольшие ножки — можно применить колпачки от тюбиков. Главные требования к монтажу:

а) Блокировочные конденсаторы подпаивают навесным монтажом прямо на выводы микросхем и на контактные лепестки «общего провода», установленные рядом с каждой микросхемой.

б) Все соединения микросхем в параллель производят отрезками проводов (сечением не менее 0,75 мм2) одинаковой длины и в одну точку. Для этого предварительно нарезают отрезки проводов одинаковой длины.

Настройка

На первом этапе подают напряжение от выпрямителя только на одну из микросхем и выставляют с помощью R6 выходное напряжение около 13 В. Затем по одной подключают остальные микросхемы и убеждаются, что выходное напряжение сильно не изменяется. Подсоединив к выходу нагрузку на ток 5…10 А, измеряют падения напряжения на резисторах R1…R4. Они должны быть примерно одинаковыми при разных выходных токах. Это свидетельствует примерно об одинаковом распределении тока по микросхемам. Если это не так — применяют один из следующих способов: а) заменяют микросхему с большим отличием по току на другой экземпляр; б) устанавливают индивидуальный источник управляющего напряжения (подобно R5, R6, R7) к такой микросхеме (отключив ее управляющий вывод от других, естественно) и, регулируя его, добиваются нужного результата. Можно применить схему из статьи Юрия Каранды «Параллельное включение КР142Е-Н12А- («РХ» N92/2000, с.35), где один из стабилизаторов выполняет функцию образцового, а остальные следят за ним с помощью ОУ, выравнивающих их выходные токи. Следует иметь в виду, что чем большее выходное переменное напряжение снимается с трансформатора, тем больше общий нагрев конструкции. Поэтому, если имеется возможность (наличие отводов во вторичной обмотке Т1), нужно установить его такой минимальной величины, при которой обеспечивается нормальная работа источника (без просадки выходного напряжения) с максимальным требуемым выходным током при минимальном напряжении в вашей сети. Сделать это можно, подключив источник в сеть через ЛАТР, а на выход — вольтметр и нагрузку. Критерий подбора выходного переменного напряжения со вторичной обмотки Т1 — начало падения выходного напряжения при «минимальной сети».

Автор: Шуман Олег Владимирович UT5UML. ut5uml@qsl.net

В последние годы все больше радиолюбителей СНГ используют для работы в эфире аппаратуру зарубежного производства. Для питания большинства наиболее распространенных моделей трансиверов ICOM, KENWOOD, YAESU необходим внешний источник питания, отвечающий целому ряду важных технических требований. Согласно инструкциям по эксплуатации на трансиверы он должен иметь выходное напряжение 13,8 В при токе нагрузки до 25-30 А. Размах пульсаций выходного напряжения не более 100 мВ. Блок питания ни в коем случае не должен быть источником высокочастотных помех. Стабилизатор должен иметь надежную систему защиты от короткого замыкания и от появления на выходе повышенного напряжения, работающую даже в аварийной ситуации, например при пробое основного регулирующего элемента. Описываемая конструкция полностью отвечает указанным требованиям, кроме того, отличается простотой и построена на доступной элементной базе. Основные технические характеристики таковы:

• Выходное напряжение, В 13,8
• Максимальный ток нагрузки, А 25 (30)
• Размах пульсаций выходного напряжения, не более мВ 20
• КПД при токе 25 (30) А не менее, % 60

  

  Блок питания построен по традиционной схеме с силовым трансформатором, работающим на частоте сети 50 Гц. В цепь первичной обмотки трансформатора включен узел ограничения величины пускового тока. Это сделано потому, что на выходе выпрямительного моста установлена фильтрующая емкость очень большой величины, 110000 μF, представляющая собой в момент подачи сетевого напряжения практически короткозамкнутую цепь. Ток заряда ограничивается R1 .Через примерно 0,7 сек срабатывает реле К1 и своими контактами замыкает ограничительный резистор, который в дальнейшем на работу схемы не влияет. Задержка определяется постоянной времени R4C3. На транзисторах VT10, VT9, VT3-VT8 собран стабилизатор выходного напряжения. При его разработке за основу была взята схема [1],[3], обладающая целым рядом полезных свойств. Во-первых, выводы коллекторов силовых транзисторов соединены с земляным проводом. Поэтому транзисторы могут монтироваться на радиатор без изоляционных прокладок. Во-вторых, в нем реализована система защиты от КЗ с обратноспадающей характеристикой, рис 2. Следовательно, ток короткого замыкания будет в несколько раз меньше максимального. Коэффициент стабилизации более 1000. Минимальный перепад напряжения между входом и выходом при токе 25 (30) А- 1,5В. Выходное напряжение определяется стабилитроном VD6 , и будет примерно на 0,6 В больше напряжения его стабилизации. Порог срабатывания защиты по току определяется резистором R16 . При увеличении его номинала ток срабатывания уменьшается. Величина тока короткого замыкания зависит от соотношения резисторов R5 и R17. Чем больше R5 тем ток КЗ меньше. Однако, стремится значительно увеличить номинал R5 не стоит, так как через этот же резистор осуществляется начальный запуск стабилизатора, который может стать неустойчивым при пониженном напряжении сети. Конденсатор C5 предотвращает самовозбуждение стабилизатора на высоких частотах. В цепь эмиттеров силовых транзисторов включены выравнивающие резисторы 0,2 Ом для 25-амперного варианта блока питания, или 0,15 Ом для 30-амперного. Падение напряжения на одном из них используется для измерения выходного тока. На транзисторе VT11 и тиристоре VS1 собран узел аварийной защиты. Он предназначен для предотвращения попадания на выход повышенного напряжения в случае пробоя регулирующих транзисторов. Его схема позаимствована из [2]. Принцип работы очень простой. Напряжение на эмиттере VT11 стабилизировано стабилитроном VD7 , а на базе- пропорционально выходному. Если на выходе появится напряжение больше 16,5 В, транзистор VT11 откроется, и ток его коллектора откроет тиристор VS1, который зашунтирует выход и вызовет перегорание предохранителя F3. Порог срабатывания определяется соотношением резисторов R22 и R23. Для питания вентилятора M1 применен отдельный стабилизатор, выполненный на транзисторе VT1 . Это сделано для того, чтобы при коротком замыкании на выходе или после срабатывания системы аварийной защиты вентилятор не останавливался. На транзисторе VT2 собрана схема аварийной сигнализации. При КЗ на выходе или после перегорания предохранителя F3 падение напряжения между входом и выходом стабилизатора становится больше 13 В, ток через стабилитрон VD5 открывает транзистор VT2 и зуммер BF1 издает звуковой сигнал.

  

  Несколько слов об элементной базе. Трансформатор T1 должен иметь габаритную мощность не менее 450 (540) Вт и выдавать на вторичной обмотке переменное напряжение 18В при токе 25 (30) А. Выводы от первичной обмотки сделаны в точках 210, 220, 230, 240 В и служат для оптимизации КПД блока в зависимости от напряжения сети на конкретном месте эксплуатации. Ограничительный резистор R1- проволочный, мощностью 10 Вт. Выпрямительный мост VD1 должен быть рассчитан на протекание тока не менее 50 А, в противном случае пери срабатывании системы аварийной защиты он перегорит раньше предохранителя F3. Емкость C1 состоит из пяти конденсаторов 22000 μF 35 В, соединенных параллельно. На сопротивлении R16 при максимальном токе нагрузки рассеивается мощность около 20 Вт, оно состоит из 8-12 резисторов С2-23-2Вт 150 Ом соединенных параллельно. Точное число подбирается при настройке защиты от КЗ. Для индикации величины выходного напряжения PV1 и тока нагрузки PA1 применены измерительные головки с током отклонения стрелки на последнее деление шкалы 1 мА. Вентилятор M1 должен иметь рабочее напряжение 12В. Такие широко применяются для охлаждения процессоров в персональных компьютерах. Реле К1 Relpol RM85-2011-35-1012 имеет рабочее напряжение обмотки 12В и ток контактов 16А при напряжении 250В. Оно может быть заменено другим с аналогичными параметрами. К подбору мощных транзисторов следует подходить очень внимательно, так как схема с параллельным включением имеет одну неприятную особенность. Если в процессе работы вследствие каких-либо причин пробьется один из параллельно включенных транзисторов, то это приведет к немедленному выходу из строя всех остальных. Перед монтажом каждый из транзисторов необходимо проверить тестером. Оба перехода должны звониться в прямом направлении, а в обратном- отклонение стрелки омметра, установленного на предел х10Ω не должно быть заметно на глаз. Если это условие не выполняется, транзистор некачественный и может подвести в любой момент. Исключение- транзистор VT9. Он составной и внутри корпуса эмиттерные переходы зашунтированы резисторами, первый- 5К, второй- 150 Ом. См. рис.

  

  При прозвонке в обратном направлении омметр покажет их наличие. Большинство транзисторов можно заменить отечественными аналогами, правда с некоторым ухудшением характеристик. Аналог BD236- KT816, 2N3055- KT819БМ (обязательно в металлическом корпусе) или лучше КТ8101, ВС547- КТ503, ВС557- КТ502, TIP127- KT825. На первый взгляд может показаться, что применение шести транзисторов в качестве основного регулирующего элемента излишне, и можно обойтись двумя-тремя. Ведь максимально допустимый ток коллектора 2N3055- 15 ампер. А 6х15=90 А! Зачем такой запас? Это сделано потому, что статический коэффициент передачи тока транзистора сильно зависит от величины тока коллектора. Если при токе 0,3-0,5 А его величина составляет 30-70, то при 5-6 А уже 15-35. А при 12-15 А- не более 3-5. Что может привести к значительному увеличению пульсаций на выходе блока питания при токе нагрузки, близком к максимальному, а также резкому повышению тепловой мощности, рассеиваемой на транзисторе VT9 и сопротивлении R16. Поэтому в данной схеме снимать с одного транзистора 2N3055 ток более 5А не рекомендуется. Это же относится и к КТ819ГМ, КТ8101. Количество транзисторов можно уменьшить до 4-х, применив более мощные приборы, например 2N5885, 2N5886. Но они намного дороже и более дефицитны. ТиристорVS1, как и выпрямительный мост, должен быть рассчитан на протекание тока не менее 50А.

  В конструкции блока питания необходимо обязательно учесть несколько важных моментов. Диодный мост VD1, транзисторы VT3-VT8, VT9 должны быть установлены на радиатор с общей площадью, достаточной для рассеивания тепловой мощности 250Вт. В авторской конструкции он состоит из двух частей, служащих боковыми стенками корпуса, и имеющих эффективную площадь по 1800 кв.см. каждая. Транзистор VT9 устанавливается через изоляционную теплопроводящую прокладку. Монтаж сильноточных цепей необходимо выполнить проводом сечением не менее 5кв.мм. Точки земли и плюса стабилизатора должны быть именно точками, а не линиями. Несоблюдение этого правила может привести к увеличению пульсаций выходного напряжения и даже к самовозбуждению стабилизатора. Один из вариантов, удовлетворяющих данному требованию, показан на рис.4.

  

  Пять конденсаторов, образующих емкость С1, и конденсатор С6 располагаются на печатной плате по кругу. Площадка, образовавшаяся в центральной части служит положительной шиной, а сектор, соединенный с минусом конденсатора С6- отрицательной. Нижний вывод резистора R16, эмиттер VT10, нижний вывод резистора R19 соединяются с центральной площадкой отдельными проводами. (R16- проводом сечением не менее 0,75 мм) Правый по схеме вывод R17, анод VD6 коллекторы VT3-VT8 соединяются с минусом С6 также каждый отдельным проводом. Конденсатор С5 припаивается непосредственно к выводам транзистора VT9 или располагается в непосредственной близости от него. Соблюдение правила точечного заземления для элементов стабилизатора напряжения питания вентилятора, ограничителя пускового тока, устройства аварийной сигнализации не обязательно и их конструкция может быть произвольной. Устройство аварийной защиты собирается на отдельной плате и крепится непосредственно к выходным клеммам блока питания с внутренней стороны корпуса.

  Прежде чем приступать к настройке следует обратить внимание на то, что описываемый блок питания является достаточно мощным электроприбором, при работе с которым необходима осторожность и строгое соблюдение правил техники безопасности. В первую очередь не стоит торопиться сразу включить собранный блок в сеть 220В, прежде необходимо проверить работоспособность основных узлов схемы. Для этого следует установить движок переменного резистора R6 в правое крайнее по схеме положение, а резистора R20 в верхнее. Из резисторов, образующих R16 следует установить только один на 150 Ом. Устройство аварийной защиты необходимо временно отключить, отпаяв его от остальной схемы. Далее на емкость C1 подать напряжение 25В от лабораторного блока питания с током защиты от КЗ 0,5-1 А. Через примерно 0,7 сек должны сработать реле К1, включиться вентилятор, а на выходе появиться напряжение 13,8 В. Величину выходного напряжения можно изменить подбором стабилитрона VD6. Проконтролировать напряжение на двигателе вентилятора, оно должно составлять примерно 12,2 В. После этого необходимо откалибровать измеритель напряжения. К выходу блока питания подключить эталонный вольтметр, желательно цифровой, и подстройкой R20 установить стрелку прибора PV1 на деление, соответствующее показаниям эталонного вольтметра. Для настройки устройства аварийной защиты необходимо подать на него напряжение 10-12 В от лабораторного регулируемого источника питания через резистор 10-20 Ом 2 Вт.(При этом оно должно быть отключено от остальной схемы!) Параллельно тиристору VS1 включить вольтметр. Далее плавно повышать напряжение и засечь последнее показание вольтметра, после которого его показания резко упадут до значения 0,7 В (Открылся тиристор). Подбором номинала R23 установить порог срабатывания на уровне 16,5 В (Максимально допустимое напряжение питания трансивера согласно инструкции по эксплуатации). После этого подключить устройство аварийной защиты к остальной схеме. Теперь можно включить блок питания в сеть 220 В. Далее следует настроить схему защиты от КЗ. Для этого к выходу блока питания через амперметр на ток 25-30 А подключить мощный реостат с сопротивлением 10-15 Ом. Плавно уменьшая сопротивление реостата от максимального значения до нуля, снять нагрузочную характеристику. Она должна иметь вид, показанный на рисунке 2, но с изгибом при токе нагрузки 3-5 А. При сопротивлении реостата близком к нулю, должна включиться аварийная звуковая сигнализация. Далее следует по одному впаивать остальные резисторы (по 150 Ом), составляющие сопротивление R16, каждый раз проверяя значение максимального тока, пока его значение составит 26-27 А для 25-амперного варианта или 31-32А для 30-амперного. После настройки защиты от КЗ необходимо откалибровать устройство измерения выходного тока. Для этого установить при помощи реостата ток нагрузки 15-20 А и подстройкой резистора R6 добиться одинаковых показаний стрелочного прибора PA1 и эталонного амперметра. На этом настройку блока питания можно считать законченной и можно приступать к тепловым испытаниям. Для этого необходимо полностью собрать прибор, при помощи реостата установить выходной ток 15-20А и оставить включенным на несколько часов. После чего убедиться, что в блоке ничего не вышло из строя, а температура элементов не превышает 60-70 град.С.

  Теперь можно подключить блок к трансиверу и провести окончательную проверку в реальных условиях работы. Следует также не забывать, что в состав блока питания входит система автоматического регулирования. Она может быть подвержена влиянию высокочастотных наводок, возникающих при работе передатчика трансивера с антенно-фидерным трактом, имеющим большое значение КСВ или тока асимметрии. Поэтому было бы полезно сделать хотя бы простейший защитный дроссель, намотав 6-10 витков кабеля, соединяющего блок питания с трансивером, на ферритовое кольцо с проницаемостью 600-3000 соответствующего диаметра.

  

Добавлено (25.12.2016, 19:17)
———————————————
Совсем недавно я наткнулся на один интересный сайт — http://adv-akme.ru/ — купить печать на футболки и http://adv-akme.ru/ — купить футболки подчерпнула много нового для себя и была очень удивлена разнообразием ассортимента по теме купить печать на футболки . Посмотрите, может вам будет интересно. Разделите мое удивление))))

Добавлено (26.12.2016, 12:23)
———————————————
Совсем недавно я наткнулся на один интересный сайт — http://adv-akme.ru/ — купить печать на футболки и http://adv-akme.ru/ — купить печать на футболки подчерпнула много нового для себя и была очень удивлена разнообразием ассортимента по теме купить футболки . Посмотрите, может вам будет интересно. Разделите мое удивление))))