Прагнучи до зменшення габаритів конструюється радіоапаратури, радіоаматори приділяють важливе місце мініатюризації блоку живлення. Зазвичай цю задачу вирішують за допомогою імпульсного перетворювача напруги. Тим часом суттєвий прогрес в області електронних компонентів дозволяє створювати малогабаритні блоки живлення, не містять трансформатора. Відносна простота конструкції і доступність компонентів роблять їх привабливими і для радіоаматорів.

Вперше подібне технічне рішення запропонував JI. М. Браславс-кий з Новосибірського електротехнічного інституту ще в 1972 р., подавши заявку на винахід. Воно виявилося настільки оригінальним і неочевидним для фахівців, що ВНІІГПЕ проводив експертизу за заявкою цілих шість років і тільки в 1978 р. видав авторське свідоцтво. Пізніше були запатентовані і інші рішення, що дозволяють реалізовувати конденсаторні блоки живлення. Спрощена схема такого пристрою зображена на рис. 6.10. Воно дозволяє реалізувати «тренування» акумуляторів – режим, при якому акумулятор протягом одного напівперіод мережевої напруги заряджається, а потім розряджається меншим струмом на баластний резистор.

Описуваний конденсаторний перетворювач напруги призначений для зарядки автомобільних акумуляторних батарей ємністю до 70 Ач, тому максимальний середній вихідний струм пристрою повинен бути 7 А. Ця величина узгоджена з обмеженням змінної складової на рівні 20 … 30% від номінальної напруги для застосованих оксидних конденсаторів.

Випрямний діод VD38, конденсатор С13 і стабілітрони VD39, VD40 формують напруга живлення вузла управління, що здійснює синхронізацію роботи комутуючих транзисторів VT2 і VT3 з полярністю напруги мережі і стабілізацію вихідного струму.

Працює пристрій наступним чином. При позитивній напівхвилі напруги мережі заряджаються блок конденсаторів С1 … С12 і накопичувальний конденсатор С13 харчування. При негативній напівхвилі включається світлодіод Оптрон U1, а його фототранзистор, відкриваючись, шунтується емітерний перехід транзистора VT1. Транзистор VT1 закривається і через резистор R5 підключає неінвертуючий вхід ОП DA1 до виходу конденсаторного блоку.

   

Сам же ОУ при цьому переключається і відкриває транзистори VT3, VT2 і світлодіод Оптрон U2. ОУ DA1 працює в компара-торно режимі, тому його вихідний сигнал може приймати тільки два значення – близьке до напруги харчування та до нуля. Якщо напруга на його інвертується вході більше, ніж на неінвертуючий, вихідна напруга буде близьким до йулю і транзистор VT3 виявиться в закритому стані. В іншому випадку напруга на виході ОП близько до напруги живлення, транзистор VT3 відкривається, а через резистор R10 – транзистор VT2 і оптрон U2.

Вхідним сигналом для стабілізації вихідного струму служить напруга на конденсаторному блоці. Таким чином, зміна напруги на конденсаторному блоці (його зменшення) прямо пропорційно відданому в навантаження заряду, тому, стабілізуючи віддають конденсаторним блоком заряд за час одиничного циклу розрядки, пристрій стабілізує вихідний струм. Його значення регулюють резистором R7. Після закривання транзистора VT1 напругу з конденсаторного блоку надходить на неінверті-ючий вхід ОП DA1 і порівнюється із зразковою, що надходять на інвертується вхід з дільника R6 … R8. Коли напруга на конденсаторному блоці стає менше зразкового, ОУ DA1 перемикається в нульовий стан і закриває транзистор VT3, а через нього (ц навантаження пристрої) – і фотодіністор Оптрон U2.

Якщо з яких-небудь причин напруга на конденсаторному блоці не знизилася до зразкового (тобто в навантаження не пішов заряд, який визначається положенням движка резистора R7), а час, відведений на розрядку, закінчилося, робота блоку для запобігання попадання напруги на вихід пристрою організована так. Напруга негативної напівхвилі мережі знижується до виключення світлодіода Оптрон U1 і, отже, закривання його фототранзистора. Це призводить до відкривання транзистора VT1, шунтуванню їм неінвертірующего входу і переключенню компаратора DA1 і, як наслідок, закривання транзисторів VT3, VT2 ще до появи позитивної напівхвилі мережевої напруги. Таким чином, відбувається примусова синхронізація вузла стабілізації струму з полярністю напруги мережі. Оптрон U2 необхідний лише як поліпшуючий безпеку і у вбудованих блоках харчування може бути відсутнім.

Зарядка акумуляторної батареї триває порівняно довго і вимагає певного контролю. Тому в пристрої передбачена можливість автоматичного відключення батарей для зарядки при напрузі на ній 14,2 … 14,4 В. Функцію порогового елемента відключення повністю зарядженої батареї виконує електромагнітне реле К1 (РЕС10), що спрацьовує при напрузі близько 10,5 В. Реле підключено до вихідних затискачів Х2 і ХЗ через дротяний підлаштування резистор R11. Цей резистор разом з конденсатором С14 утворюють фільтр, що пригнічує змінну складову пульсуючого зарядної напруги, але пропускає повільно наростаючу постійну складову напруги акумуляторної батареї. Тому при досягненні порогового напруги реле К1 спрацьовує і розмикаються К1.1 відключає харчування конденсаторного блоку і системи управління. Сама ж обмотка реле залишається під напругою батарей для зарядки і завдяки наявності гістерезису вимикається при зниженні напруги до 11,8 В. Після чого відбувається автоматична підзарядка батареї акумуляторів. Включення / вимикання режиму автоматичного закінчення зарядки здійснюють перемикачем SA2.

Застосування реле серії РЕС10 обумовлено його малим струмом споживання і, отже, малим струмом розряду батареї при припинення зарядки. Малопотужні контакти використовуваного реле відображають та особливості описуваного пристрою, пов'язані з ємнісним характером навантаження. Тому розрив ланцюга харчування конденсаторного блоку відбувається без іскріння. Застосування двох мережних запобіжників (FU1, FU2) і двохсекційного вимикача SA1 пов'язано з підвищеними вимогами електробезпеки через відсутність гальванічної розв'язки пристрої від мережі.

У конденсаторному блоці можливе застосування будь-яких оксидних конденсаторів, але бажано одного типу. У разі використання імпортних конденсаторів габарити цього блоку можна істотно зменшити. Діоди блоку також можуть бути будь-якими, розрахованими на такий же струм і зворотна напруга – підійдуть навіть діоди Д226Б і Д7Ж, але при цьому габарити блоку і його маса істотно збільшаться. Оптрон Т0325-12 ,5-4 замінимо на Т0125-Ю або Т0125-12, 5 не нижче 4-го класу. Замість КП706Б (VT3) можливе застосування аналогічних вітчизняних польових транзисторів або імпортного IGBT на такий же струм і напруга, причому бажано з мінімальним опором каналу.

При виборі електромагнітного реле (KI) необхідно враховувати, що паспортне номінальне напруга приблизно в 1,5 … 1,7 рази вище напруги спрацьовування і що напруга спрацьовування може бути кілька різних навіть для реле з однієї партії. Можливе застосування реле РЕС9, РЕС22, РЕС32 та інших, які мають досить малим споживаним струмом, на напругу спрацьовування в межах 8 … 12 В. При цьому, можливо, доведеться підібрати резистор R11 і конденсатор С14 з метою ефективного придушення змінної складової, запобігання «коливання» контактів реле і помилкових спрацьовувань.

Правильно зібраний пристрій починає працювати відразу. Буде потрібно, в основному, лише добірка резисторів R6 і R8 для коригування діапазону регулювання струму зарядки. Для цього до виходу блоку треба підключити розряджену батарею акумуляторів і добіркою резисторів R6 і R8 встановити по амперметри РА1 діапазон регулювання зарядного струму резистором R7.

Якщо при початковому положенні движка резистора R7 струм буде відмінний від нуля, то потрібно зменшити опір резистора R8. Якщо ж струм зарядки стає рівним нулю не в крайньому положенні движка R7, опір цього резистора слід збільшити. Далі движок резистора R7 встановлюється в кінцеве положення. Якщо тепер ток зарядки виявиться менше максимального, опір резистора R6 доведеться зменшити, а якщо перевищує – збільшити. Після цього, встановивши перемикач SA2 в положення «Ручний режим», треба довести батарею до повної зарядки, контролюючи напруга на ньому вольтметром постійного струму. Потім слід відключити пристрій від мережі, перевести тумблер SA2 в режим «Авт.», А движок резистора R11 – в положення максимального опору. Знову підключивши пристрій до мережі, зменшенням опору резистора R11 добиваються чіткого спрацьовування реле К1 – пристрій готовий до експлуатації.

При налагодженні та експлуатації зарядного пристрою необхідно пам'ятати про відсутність гальванічної розв'язки від мережі. Отже, підключати і відключати його від акумуляторної батареї можна тільки при відключеній від мережі вилці шнура живлення.