Источники питания

Описание схем различных источников питания

Стабилизированные источники питания

0

Стабилизированный источник питания на 12 вольт. Принципиальная электрическая схема источника питания приведена на Рис.1. На входе схемы переменное напряжение сети, пониженное трансформатором до 18 вольт, выпрямляется однофазным мостовым выпрямителем в постоянное напряжение, пульсации которого сглаживаются П-образным С1R1C2 фильтром. Благодаря большой ёмкости этих конденсаторов постоянное напряжение на конденсаторе С2, то есть на входе стабилизатора напряжения, достигает 15 – 20 В.

   Принцип действия стабилизатора напряжения основан на включении в выходную цепь выпрямителя последовательно с нагрузкой регулирующего составного транзистора VT1-VT2, сопротивление которого изменяется в зависимости от изменения величины напряжения рассогласования между базой и эмиттером транзистора VT3, который работает как однокаскадный УПТ с отрицательной обратной связью. Так как эмиттер транзистора VT3 соединён с выходной цепью стабилизатора через стабилитрон VD1, то все колебания выходного напряжения будут почти полностью передаваться на резистор R4, то есть на эмиттер транзистора VT3, но в тоже время лишь частично на резистор R7 и нижнюю часть переменного резистора R6 делителя напряжения R5, R6, R7, то есть на базу этого же транзистора. Следовательно, при любом изменении величины выходного напряжения, то есть напряжения на нагрузке, появившееся приращение напряжения рассогласования между базой и эмиттером транзистора VT3 вызовет соответствующее изменение базового и коллекторного токов. Если, например, выходное напряжение увеличится, то в результате действия отрицательной обратной связи напряжение база — эмиттер транзистора VT3 станет менее положительным, его коллекторный ток уменьшится, что вызовет уменьшение падения напряжения на резисторе R2, которое является напряжением смещения на базе составного транзистора V1 — V2. При этом уменьшится и его выходной ток, но увеличится внутреннее сопротивление и падение напряжения на нём, чем компенсируется увеличившееся выходное напряжение стабилизатора. Аналогично действует процесс стабилизации выходного напряжения и при некотором его уменьшении, вызванном или колебанием напряжения питающей сети, или изменением температурных условий.
   Величина выходного напряжения устанавливается резистором R6. В случае короткого замыкания на выходе стабилизатора все транзисторы почти мгновенно запираются, надёжно защищая стабилизатор и выпрямитель от появления токовой перегрузки. Резистор R3, подключённый параллельно транзистору VT1, пропуская через себя часть выходного тока выпрямителя, обеспечивает включение схемы в режим стабилизации и одновременно уменьшает выходную мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистора VT1, повышая его надёжность.
 Стабилизированные источники питания на 15 В и на 27 В. ( на Рис.2, 3 ). Схема выпрямителя на 15 В. рассчитана на ток нагрузки до 0,5 А, а схема на 27 В — ток до 1 А.

  Эти стабилизированные источники питания, в схемах стабилизаторов компенсационного типа которых используются микросхемы К140УД1А, обеспечивают большой коэффициент стабилизации. Схема на Рис.2 ( 15 В ) источника питания при изменении входного напряжения на ±10% имеет Кстаб. ≥ 4000, вторая схема ( Рис.2, 27 В. ) — Кстаб. ≥ 20000. Очень низкое выходное сопротивление стабилизаторов составляет около 0,001 Ом; КПД первой схемы стабилизатора составляет около 60%, а второй — около 70%. Коэффициенты подавления пульсаций напряжения с частотой 100 Гц у первой схемы более 5000, а у второй — более 50000, что даёт возможность ограничится только емкостным сглаживающим фильтром, исключив дроссель фильтра L, который показан на схеме.
Стабилитрон VD5 в первой схеме, и VD7-VD8во второй, соединённые последовательно с полевым транзистором VT3, включены параллельно выходу стабилизатора, что повышает стабильность опорного напряжения, подаваемого на инвертирующий вход микросхемы операционного усилителя К140УД1А, работающего в качестве усилителя постоянного тока ( УПТ ), с отрицательной обратной связью. Полевой транзистор VT3 с n-каналом, включённый при короткозамкнутых выводах затвора и истока, имея большое дифференциальное сопротивление, обеспечивает необходимую величину тока ( около 10 мА ), протекающего через стабилитроны VD5 и VD7 + VD8.

   

Напряжение, снимаемое с резисторов R5 и R6 ( Рис.2 ) и с резисторов R6 и R7 ( Рис.3 ), подаётся на неинвертирующий вход микросхемы ОУ. Поэтому благодаря малому дифференциальному сопротивлению стабилитронов VD5 и VD7 + VD8 и очень большому дифференциальному сопротивлению полевого транзистора VT3, включённому в цепь отрицательной обратной связи, увеличение или уменьшение выходного напряжения от номинального значения вызывает соответствующее приращение напряжение на неинвертирующем входе ОУ, которое всегда превышает приращение напряжение на инвертирующем входе ОУ. Вследствие этого напряжение на выходе ОУ ( вывод 5 ) при увеличении выходного напряжения стабилизатора уменьшается, и наоборот.
Выходное напряжение операционного усилителя, подаваемое через резистор R2 на базу транзистора VT2, управляет величиной его коллекторного тока, протекающего через резистор R1.
   В обеих схемах стабилизаторов напряжения включение в регулируемую цепь двух разноструктурных транзисторов VT1 и VT2 благодаря наличию отрицательной обратной связи между ними обеспечивает получения очень низкого выходного сопротивления регулирующего элемента. При этом выход ОУ ( вывод 5 ) соединён с нагрузкой через резистор R2 и один эмиттерный переход транзистора VT2, обладающий малым сопротивлением.
   К выводу 12 микросхемы подключается корректирующая RC-цепочка, улучшающая устойчивость УПТ к самовозбуждению. При помощи резистора R6 можно регулировать величину выходного напряжения стабилизатора в пределах до ± 1 вольт.
В.С. Майоров, С. В. Майоров «УСИЛИТЕЛЬНЫЕ УСТрОЙСТВА НА ЛАМПАХ, ТРАНЗИСТОРАХ И МИКРОСХЕМАХ», Москва, «Искусство», 1982, стр. 156-160.

Зарядные устройства для портативных аккумуляторов

0

Бестрансформаторные выпрямители для зарядки аккумуляторов. Самые простейшие зарядные устройства выполнены по бестрансформаторным схемам и рассчитаны для зарядки аккумуляторов, используемых в малогабаритных приёмниках. Некоторые зарядные устройства этой группы, предназначенные для питания портативных радиоприёмников с потребляемым током до 20 – 30 мА, содержат стабилизатор выходного напряжения. Недостатком приставок данной группы является наличие гальванической связи между выпрямленным напряжением и сетью переменного тока, что требует строгого соблюдения правил техники безопасности при их эксплуатации. Кроме того данная группа зарядных устройств (ЗУ) не позволяет получить регулируемое стабилизированное напряжение и имеют сравнительно большое выходное сопротивление.
 

   Простейшая схема выпрямителя для зарядки аккумуляторной батареи от сети показана на Рис.1. Он собран по обычной однополупериодной схеме на диоде VD1. При включении такого выпрямителя в сеть переменного тока через резисторы R1 и R2, диод VD1 и через аккумулятор GB1 протекает ток заряда, величина которого ограничена сопротивлением резисторов R1 и R2. В данном случае номиналы резисторов, указанных на схеме Рис.1 позволяет использовать это устройство для зарядки аккумуляторов типа 7Д-0,1. Переключатель В1 коммутирует питающую сеть 127/220 В.
 

    Большое распространение получили ЗУ, в которых в качестве ограничительного сопротивления используется ёмкость конденсатора ( а точнее реактивное сопротивление ). На Рис.2 приведена схема такого устройства. Среднее значение зарядного тока через аккумулятор GB1 определяется ёмкостью конденсатора С1. Подбирая ёмкость этого конденсатора, можно регулировать величину зарядного тока.
   При конструировании такого устройства можно применять только неполярные конденсаторы на рабочее напряжение не ниже 350 В для сети 127 вольт, и 600 в для сети 220 вольт. Это относится также ко всем другим ЗУ, использующим конденсаторы в качестве гасящих резисторов.

     На Рис.3 приведена схема ЗУ, которое используется для зарядке аккумуляторов 7Д-0,1. В этом устройстве выпрямитель собран по мостовой схеме на диодах VD1-VD4. Для обеспечении необходимого зарядного тока применяются конденсаторы С1 и С2 сравнительно небольшой ёмкости. При напряжении сети 127 вольт оба конденсатора соединяются параллельно переключателем В1. Резистор R2 образует цепь разряда конденсаторов С1 и и С2 после отключения ЗУ от сети.

   На Рис.4 приведена схема ЗУ для зарядки аккумуляторов типа 2Д-0,1. Здесь использован двухполупериодный выпрямитель на диодах VD 1и VD2. Функции гасящих сопротивлений выполняют последовательно включённые конденсаторы С1 и С2. При работе ЗУ от сети напряжением 127 В конденсатор С1 замыкается переключателем В1. Резисторы R2 и R3 ограничивают импульсы тока через аккумулятор по амплитуде и сопротивление этих резисторов определяет среднее значение зарядного тока. Изменяя величину сопротивлений этих резисторов ЗУ ( Рис.4 ) можно использовать для зарядки аккумуляторов Д-0,06; Д-0,1; 2Д-0,06; 2Д-0,1 и 3Д-0,06. 

   При монтаже ЗУ приведённых выше следует предусматривать вентиляционные отверстия для отвода тепла, а диоды во избежание перегрева необходимо располагать возможно дальше от резисторов. Монтировать схемы необходимо в корпусах из изоляционного материала.
    Автоматическое зарядное устройство позволяет производить зарядку аккумулятора 7Д-0,1 током около 12 мА и автоматически отключить аккумулятор по окончании зарядки т.е. по достижении напряжения, равного 9,45 В. Устройство исключает возможность перезарядки аккумулятора и, следовательно, выхода из строя аккумулятора из-за повышения давления газов внутри его элементов, их деформации и нарушения герметичности.
  Устройство ( Рис.5 ) состоит из однополупериодного выпрямителя, образованного диодом VD1, гасящими резисторами R1 и R2, стабилитроном VD2, электронного ключа на транзисторе VT1, диоде VD4 и порогового устройства на тринисторе VD3.
   При разряженном аккумуляторе GB1, когда напряжение на нём ниже номинального ( 9,53 В ), тринистор VD3 закрыт, так как ток через его управляющий электрод, определяемый падением напряжения на резисторе R5, меньше необходимого. В этом случае транзистор VT1, через который проходит зарядный ток, открыт, так как на его базу поступает положительное напряжение смещения через сигнальную лампу EL1 и резистор R3. Как только напряжение на аккумуляторе GB1 достигнет номинального значения, возрастёт и ток через управляющий электрод тринистора VD3, и он откроется. При этом транзистор VT1 закроется ( так как база транзистора VT1через небольшое сопротивление резистора R3 и открытый тринистор окажется присоединённый к минусу выпрямителя), и зарядка аккумулятора прекратится. Об окончании зарядки будет сигнализировать лампа EL1, так как на неё будет подано почти полное напряжение с выхода выпрямителя.
   Порог срабатывания автоматического зарядного устройства подбирают резистором R4. Чтобы после окончания зарядки не повредить переход эмиттер – база транзистора VT1, к которому напряжение аккумулятора подключается в обратном направлении, последовательно с эмиттером включён диод VD4.
    Для увеличении стабильности порога срабатывания автоматики необходимо, чтобы температура внутри корпуса устройства не изменялась. С этой целью целесообразно резисторы R1 и R2 из схемы исключить заменив их одним конденсатором ( С ) Ёмкостью 0,2 мкФ, рассчитанным на рабочее напряжение 500 В. В этом случае конденсатор С , выполняющий роль безваттного реактивного сопротивления, включают вместо резистора R1. Точки «а» и «б» схемы замыкают между собой, а между точками «б» и «в» включают диод VD как показано на схеме.
   Диоды Д226Б можно заменить на Д7Ж, стабилитрон Д813 (VD2) — на Д814Д, транзистор КТ315Б – на любой транзистор этой серии с коэффициентом передачи тока не менее 50, тринистор КУ103В – на КУ103А.
   Для налаживания устройства необходимо подключить к гнёздам Гн1 и Гн2 аккумулятор и контрольный вольтметр. При зарядке проверяют силу тока и, если она отличается от 12 мА, уточняют сопротивление резистора R3. Проверку зарядного тока производят подключением миллиамперметром со шкалой 15 – 20 мА в разрыв гнезда Гн1 или Гн2. Когда напряжение на аккумуляторе достигнет 9,45 В, подбором резистора R4 ( вместо него временно подключают переменное сопротивление на 100 кОм. ) добиваются зажигания сигнальной лампы EL1. Затем переменный резистор заменяют постоянным нужного сопротивления.
   При эксплуатации устройства во избежание поражения электрическим током необходимо соблюдать следующее:
  -включать ЗУ в сеть следует только после подключения к нему аккумулятора;
  -по окончании зарядки вначале необходимо отключить от сети ЗУ и только потом аккумулятор;
  -недопустимо производить подключение ( отключение ) аккумулятора при включённом в сеть ЗУ;
  -недопустимо также заземлять один из выводов аккумулятора.
  Соблюдение данных правил гарантирует безопасность при использовании ЗУ
И.И Андрианов «ПРИСТАВКИ К РАДИОПРИЁМНЫМ УСТРОЙСТВАМ», Москва издательство ДОСААФ СССР, 1986 г. стр. 101-106.

Бестрансформаторный преобразователь напряжения

0

   Данное несложное устройство позволяет преобразовать напряжение сети 12 вольт ( например автомобиля ) в выходное напряжение 22 вольта при токе нагрузки 30 мА. При токе нагрузки до 100 мА выходное напряжение уменьшится до 21 вольт, а при 250 мА до 19,5 вольт. Напряжение пульсаций не более 18 мВ. Без нагрузки преобразователь потребляет ток не более 2 мА.
   Один из вариантов применения преобразователя это подключение приставки ДМВ ( например » Орбита» или подобного ) к переносным телевизорам не имеющим данного блока.


   Устройство ( на Рис. ) образуют задающий генератор, собранный на логических элементах DD1.1 и DD1.2, буферные ступени DD1.3, DD1.4, транзисторные ключи VT1, VT2 и выпрямитель — удвоитель напряжения на диодах VD1, VD2 с конденсаторами С2, С3.
   Транзисторы VT1 и VT2 преобразователя могут быть любыми из указанных на схеме, а также ГТ402В или ГТ402Г, ГТ 404В или ГТ 404Г. С германиевыми транзисторами выходное напряжение преобразователя будет больше примерно на 1 В. Диоды VD1 — VD3 могут быть любыми другими, рассчитанными на ток более 30 мА.
   Микросхему К561ЛА7 ( DD1 ) можно заменить на К 561ЛЕ5, К561ЛН2 или использовать аналогичные им из серий К176, 564, К164.
   Преобразователь можно применять в любых случаях, где необходимо из 12 В получить соответствующее напряжение и ток нагрузки.
источник: » РАДИО», № 12, 1991 г. стр. 30. — 31, автор П. САЗОНОВ

Вверх