Електронне УЕП з вихідним регульованим напругою відрізняється універсальністю дії, високим ступенем стабілізації напруги і точністю установки вихідної напруги. Працює від мережі змінного струму напругою 220 В частотою 50 Гц. Лабораторний стабілізований БП застосовується для налагодження і ремонту РЕА, принципові схеми якої включають в себе сучасні типи комплектуючих ППП і мікросхем. УЕП може бути виготовлене як самостійний виріб, але може бути використана і як вбудований вузол у складі комплексного вироби.

При складанні різних РЕУ завжди виникає необхідність в перевірці працездатності його окремих функціональних вузлів та блоків. При цьому, підключаючи вироби до живильного пристрою, переважно подавати на нього стабілізовану напругу від джерела живлення, оснащеного захистом від перевантажень. Це дає можливість уникнути псування дорогих і часом гостродефіцитних ЕРЕ і приладів при виникненні аварійних ситуацій. Найбільш підходящим для УЕП вважається стабілізатор з обмеженням значення вихідного струму при короткому замиканні і самоповерненням в робочий режим після усунення причини перевантаження, виключає небезпеку теплового пробою регулюючого транзистора при збільшенні падіння напруги на ньому в режимі обмеження струму. Частково ця проблема вирішується в розглянутому УЕП з термостабілізації (Рис. 2.2).

Як випливає зі схеми, УЕП складається з вхідного вузла, мережевого понижуючого трансформатора живлення 77, двох випрямлячів, стабілізатора компенсаційного типу, пристрої захисту та вихідних ланцюгів. У ньому передбачена захист від перевантажень і коротких замикань на виході з автоматичним відключенням навантаження і індикацією відключення.

Вхідний вузол УЕП забезпечує підключення до мережі змінного струму за допомогою електричного з'єднувача XI типу «вилка», запобігання від перевантажень і коротких замикань у вхідних ланцюгах за допомогою запобіжника Z7/, А також індикацію включення в мережу і подачу напруги на трансформатор харчування 77. Для підключення до мережі використовується електричний шнур з подвійною ізоляцією довжиною не менше 1,5 м. В якості світлового індикатора використовується мініатюрна лампа тліючого розряду типу ТН.

Мережевий понижуючий трансформатор живлення 77 виготовляється на броньовому стрічковому магнітопроводі типу ШЛ, активна площа перерізу сталі якого повинна бути не менше 4,5 см2. Трансформатор має три обмотки, що створюють на виході напругу холостого ходу 27,5 В і 33 В. Між обмотками / і / /, II і III є ще дві обмотки, що виконують роль екранів, що забезпечують розв'язку вторинних ланцюгів пристрою від первинної мережі змінного напруги. Моточні дані мережевого понижуючого трансформатора TI наведені в табл. 2.7. При виготовленні трансформатора необхідно звернути увагу на якість намотки і підвищені вимоги до межвітковой ізоляції, що забезпечують в кінцевому підсумку надійну, довговічну та безпечну експлуатацію пристрою.

Мережевий понижуючий трансформатор TI забезпечує гальванічну розв'язку вторинних ланцюгів пристрою живлення від мережі змінного струму, дає можливість працювати зі зниженим змінним напругою, досить безпечним при регулюванні та налаштування, а також підключити до нього низьковольтний паяльник потужністю до 60 Вт, який повинен використовуватися при пайку ППП і мікросхем.

Після складання трансформатор необхідно піддати просоченню ізоляційними лаками і термотреніровке. Саморобний трансформатор живлення 77 можна замінити на уніфікований типу ТПП з вихідними параметрами, аналогічними тим, що вказані в тексті і в табл. 2.7. Наприклад, можна застосувати трансформатор типу ТПП280-127/220-50.

На виході трансформатора зібрано два випрямних пристрою, підключених до обмоток II і III. Кожен випрямляч зібраний на чотирьох випрямних діодах VD1—VD4 і VD5—VD8 по мостовим схемам, ра-

Таблиця 2.7. Моточні дані мережевого понижуючого трансформатора у пристрої електроживлення з термостабілізації

 

 

 

 

 

 

Опір

Позначення

 

 

 

 

 

ня по

ня транс

Магнітопро-

 

 

Марка і діаметр проводу, мм

 

постійного

форматора

вод, марка

Про

Виводи

Число

току, Ом

на схемі і

сталі і тол

мотка

ди

витків

(Предель

тип конст

щина, мм

 

 

 

ве Відхи

рукции

 

 

 

 

 

ня ± 15%)

77, бро

ШЛ20Х20,

I

1—2

ПЕВ-2; 0,31

2200

18

Невою, з

3314; 0,35;

II

3—4

ПЕВ-2; 0,49

275

4,1

однієї ка

кручений льон

 

 

 

тушкою

точний

III

Ек

5—6

ПЕВ-2; 0,64

330

3,1

 

 

ран

0

ПЕВ-2; 0,12

1 шар

працюючих на ємнісні фільтри. Випрямлячі характеризуються підвищеною частотою пульсації випрямленої напруги, повним використанням габаритної потужності трансформатора 77 і зниженим значенням зворотного напруги на комплекті випрямних діодів. Обидва випрямляча відносяться до однофазних двухполупе-ріодним схемам, які мають ряд переваг перед іншими випрямними схемами: не допускають установки однотипних діодів на одному радіаторі без ізоляційних прокладок, мають підвищений падінням напруги на діодному мосту і можуть застосовуватися в бестрансформаторних схемах. Розрахунок випрямляча, працюючого на ємнісне навантаження, докладно розглянуто в науково-технічній літературі [10, 12, 14].

На виході випрямлячів встановлені ємнісні фільтри, зібрані на електролітичних конденсаторах С / і С2, при цьому другий конденсатор включений через резистор R2. Обидва фільтра є накопичувачами електроенергії і згладжують пульсації випрямленої напруги. Перший випрямляч, зібраний на діодах VD1—VD4, призначений для живлення кіл навантаження, а другий живить УПТ і захисний пристрій.

Стабілізатор напруги зібраний на п'яти транзисторах VT1—VT5 за компенсаційною схемою з послідовним включенням регулюючого транзистора. Стабілізатор допускає перебудову на максимальний струм навантаження до 2 А при максимальному вихідному напрузі до 15 В. Вихідна стабілізовану напругу можна регулювати в широких межах при максимальному струмі навантаження до 0,9 … 1 А. У компенсаційних стабілізаторах напругу, що надходить з випрямляча, являє собою суму вихідної стабілізованої напруги і падіння напруги на регулюючому транзисторі. При зменшенні напруги на виході пристрою відповідно збільшується падіння напруги на цьому транзисторі, а значить, збільшується і розсіює потужність. Бажання створити стабілізатор з плавним регулюванням вихідної напруги в широких межах і великим струмом навантаження пов'язане з виділенням значної кількості теплової енергії на регулюючому транзисторі. У стабілізаторі застосовано плавне регулювання з виділенням на регулюючому транзисторі VT5 максимальної потужності, що не перевищує 12 Вт. Ця обставина при послідовному включенні двох керуючих транзисторів дозволяє забезпечити стабілізацію вихідних напруг і захист від перевантажень і коротких замикань у ланцюгах навантаження.

З висновків 3 і 4 обмотки мережевого трансформатора знімається змінну напругу 27,5 В, яке після випрямлення і згладжування фільтром С2, R2 проходить перший ступінь стабілізації. Напруга на конденсаторі дорівнює 20 В, а амплітуда пульсацій не більше 150 мВ. В першу сходинку стабілізації напруги включені резистор R3 і стабілітрони VD9 і VD10. На виході першого ступеня стабілізації діє напруга 15 В при пульсаціях не більше 5 мВ. Ця напруга надходить на другий ступінь стабілізації, утворену стабілітронами VD11, VDI2, Діодом VDI3 і резистором R6. Тут формується напруга, не залежне від напруги мережі і струму навантаження і має незначний рівень пульсацій.

Керуюча напруга надходить на базу транзистора VT2, емітер якого підключений до дільнику напруги, зібраному на змінному резисторі R/4, Через розмикаючих контакти реле К1.2. Цей дільник включений паралельно вихідних затискачів стабілізатора, де відбувається порівняння величини керуючого напруги з частиною вихідної напруги. Напруга на базі транзистора VT2 регулюється в межах від 3 В до 9 В, а вихідна напруга – від 0 до 20 В.

Стабілітрони другого ступеня стабілізації виконують одночасно функції чутливих елементів у системі автоматичного регулювання. Діод VD/3 і стабілітрон VD11 включені в схему для підвищення температурної стабільності вихідної напруги. Таку ж функцію виконує стабілітрон VD12, у якого невеликий коефіцієнт температурної стабілізації. Тут необхідно зауважити, що напруга на базу транзистора першого ступеня підсилювача надходить не тільки з дільника напруги, утвореного резисторами R7 і R8, Але ще і з діода VD13. Таким чином, керуюча напруга дорівнює сумі напруг на діоді VD13 і на резисторі R8. Включення стабілітрона VD11 дозволило збільшити коефіцієнт посилення системи автоматичного регулювання, за рахунок чого більша частина збільшень струму першого ступеня (транзистор VT2) надходить на базу транзистора другого ступеня підсилювача, зібраної на транзисторі VT1. При цьому вплив диференціального опору стабілітрона, що працює в даному випадку як ста-бістора VDtl, незначно, оскільки при струмі через нього в 10 мА воно становить близько 2,5 Ом при температурі 20 ° С, що майже в десять разів менше опору емітерного переходу транзистора VT1 при струмі емітера близько 1 мА.

Напруга харчування, яке надходить на колектор транзистора другого ступеня, стабілізовано і не залежить від вихідної напруги. Резистор R10, обмежує струм колектора транзистора VT1, відіграє важливу роль в ланцюзі захисту стабілізатора від перевантажень і коротких замикань на виході. При виникненні короткого замикання в навантаженні струм не може перевищити величини, рівної 2,5 мА і визначається напругою живлення 15 В і сумарним опором резисторів R10 і R16. Внаслідок цього і струм регулюючого транзистора VT5 обмежується на рівні, меншому гранично допустимого. Можливість використання такого роду захисту визначається залежністю струму базової ланцюга транзистора VT3 від напруги між колектором і емітером цього і наступних транзисторів VT4 і VT5, а також від навколишньої температури. З одного боку, крутизна вихідних статичних характеристик транзисторів незначна і порівняно слабко залежить від температури і напруги на колекторі, з іншого боку, існує значна температурна залежність струмів витоку колекторних переходів транзисторів, в першу чергу VT4 і VT3.

У чинному УЕП в інтервалі температур від 0 до 35 ° С струм колектора транзистора VT1 змінюється від 1,35 до 0,78 мА при відключеній навантаженні. При струмі навантаження в 1 А струм колектора транзистора VT1 змінюється на величину не більше 0,45 мА в цьому ж інтервалі температур і незалежно від напруги на виході. Таким чином, при температурі навколишнього середовища 35 ° С й при короткому замиканні в навантаженні через транзистор VT5 буде протікати максимальний струм 6 А. Застосований у схемі транзистор VT5 має гранично допустимий струм колектора 10 А, і за короткий проміжок часу, який потрібен для спрацьовування релейного захисту, цей транзистор не встигне нагрітися до критичної температури. Підбором опору резистора R10 можна максимальний струм перевантаження зменшити до 3 А.

Каскад схеми, зібраний на транзисторі VT3yє буферним між керівниками і регулюючими елементами. Максимальна напруга на транзисторі VT3 може досягати 50 В, тому його вибирають з числа високовольтних, а в ланцюзі бази і емітера включені резистори, полегшують режим його роботи. З цією ж метою в ланцюзі бази транзистора VT4 включений резистор R17 з порівняно невеликим опором.

Як РЕ використаний потужний кремнієвий транзистор, що допускає нагрів його корпусу до робочої температури 100 ° С.

Після включення УЕП і замикання контактів перемикача S1 вихідний струм стабілізатора починає протікати через обмотку герконового реле К2, налаштованого на спрацьовування при струмі навантаження 0,9-1 А. Перевищення цієї величини струму викликає замикання контактів К2.1, після чого спрацьовує реле Л7 з самоблокуванням. При цьому контакти Л7.2 розмикаються і відключають емітер транзистора VT2 від змінного резистора R14. У результаті струми через всі транзистори зменшуються до величини, яка визначається струмами витоку транзисторів. Резистор R9 в ланцюзі колектора транзистора VT2 обмежує струм через цей транзистор при короткому замиканні на виході. Це запобігає перегрів і вихід з ладу регулюючого транзистора до моменту спрацьовування захисного пристрою. Індикатором спрацьовування захисту служить лампа Н2. На виході стабілізатора для контролю напруги включений ІП PAL Опір резистора R17 розраховано таким чином, що при плавній зміні вихідної напруги в дільнику змінюється опір то правого, то лівого плеча.

При виготовленні УЕП застосовані наступні комплектуючі ЕРЕ загального призначення: мережний понижуючий трансформатор живлення 77 броньовий конструкції типу ШЛ; транзистори vt1 типу П217, vt2 – МП20А, vt3 – КТ608А, vt4 – ГТ403Д, vt5 – КТ803А; випрямні діоди vd1—vd4 типу Д226Д, vd5—vd8 типу КД202Е, vd13 — Д310; стабілітрони vd9 типу Д808, vd10 — Д808, vd11 — Д808, vd12 – Д818Е; конденсатори С / типу К50-6-50В-4000 мкФ, с2 – K50-6-25B-330 мкФ, СЗ – К40У-9-200В-0, 02 мкФ, с4 – K50-6-50B-4000 мкФ; резистори r1 типу ВСА-2-470 кОм, r2 – ВСА-0 ,5-300 Ом, r3 — ВСА-0 ,5-200 Ом, r4 – BCa-2-l кОм, r5 — ВСА-0 ,25-750 Ом, r6 – ВСА-0 ,25-510 Ом, r7 – ВСА-0 ,5-820 Ом, r8 – ВСА-0 ,5-820 Ом, r9 – ВСА-0 ,25-1 кОм, r10 — ВСА-0, 5 – 5,1 кОм, r11 – ВСА-0 ,5-39 Ом, r12 — ВСА-0 ,5-510 Ом, r13 – ВСА-0,5-100 Ом, r14 — СПЗ-4М-0, 25Вт-А-470 Ом, r15 — ВСА-0 ,5-39 кОм, r16 – ВСА-0 ,25-1 кОм, r17 — СП-Ш-1Вт-А-470 Ом; запобіжник f1 типу ПМ-1-0, 25 А; індикаторні лампи hi типу TH-0 ,2-1, н2 – МН-26В-0, 3 А; реле електромагнітне Д7 типу РЕЗ-9 (паспорт РС4.524.201), реле герконовиє к2 типу КЕМ-2А з обмоткою з дроту марки ПЕВ-2 діаметром 0,67 мм, намотаного на діелектричному каркасі; електричні з'єднувачі xi типу «вилка» з електричним кабелем з подвійною ізоляцією і завдовжки не менше 1,5 м, Х2, ХЗ типу КМЗ-1.

Після складання і монтажу УЕП вимагає налагодження в наступному порядку. Після включення пристрою в мережу змінного струму перевіряється напруга на виході вторинних обмоток трансформатора, далі – на виході випрямного пристрою в точках Л і Б. У режимі холостого ходу напруга в точці А повинно бути в межах 20-40 В, а в точці Б – 20 В. При плавному обертанні движка резистора R14 напруга на виході має змінюватися до 25 В.

Після цього до пристрою підключають навантаження – до затискачів Х2 і ХЗ – У вигляді резистора типу ПЕВ з опором 20-30 Ом, потужністю 15 Вт. Якщо при цьому спрацьовує захисний пристрій і спалахує сигнальна лампа Н2, то геркон висувають з обмотки на кілька міліметрів або зменшують число витків обмотки, щоб замикання контактів геркона відбувалося при струмі 1,2 А. Далі вимірюють напругу на резисторі R10, яке має лежати в межах 7-9 В. Якщо напруга виходить за ці рамки, необхідно провести збільшення або зменшення опору цього резистора. Підбір опору резистора RJ5 залежить від типу застосованого ВП.

Конструктивно пристрій зручно виконати в БНК «База-3» чи «База-4». Пристрій, виготовлений у вигляді витягнутого прямокутника висотою не більше 90 мм, займає мало місця на робочому столі і зручно в експлуатації.

При виготовленні, монтажі і налагодженні УЕП можна замінити деякі комплектуючі ЕРЕ. Наприклад, замість резисторів типу ВСА застосувати резистори типів МЛТ, ОМЛТ, МТ, Улі, БЛП, С1-4 та інші, замість конденсаторів типу К50-6 використовувати конденсатори типів К50-3, К50-12, К50-20 та інші, зберігаючи номінали опорів і ємності. Випрямні діоди типу Д226Д можна замінити на діоди типів КД202Г, КД202Д, Д302, Дзоз; стабілітрони типу Д808 – на Д814А, стабілітрон VD9 – На Д814А, VD10 — на Д814А, VD11 – На Д809-Д813, Д814А-Д814Д. Транзистор VTI типу П217 можна замінити на транзистор типу П15А (МП15А), транзистор МП20А – на МП20Б, МП26А, транзистор типу МП10Б – на МП25А, транзистор VT3 типу КТ606А – на КТ601, КТ602А, КТ602Б, КТ604, КТ605, КТ608Б, транзистор типу ГТ403Д – на ГТ403В-ГТ403І, транзистор КТ803А – на КТ805Б, КТ834В. Замість резисторів RI4 і R17 типів СПЗ і СП-Ill краще застосувати потужні дротяні резистори типів СП5-30, ППБ, ППЗ-40, СП5-37. Як ІП використовується мікроамперметр типу М4205 зі струмом повного відхилення стрілки приладу 100 мкА.

Конструкція УЕП багато в чому залежить від тих комплектуючих ЕРЕ, які є в наявності, і в першу чергу від мережевого трансформатора живлення та ВП.

Технічна характеристика УЕП

з термостабілізації

Номінальна напруга мережі живлення

змінного струму, В ………………………………………. ………………………………. 220

Номінальна часго> а живильної мережі

змінно! про струму, Гц ………………………………………. ………………………………… 50

Межі зміни напруги мережі живлення

змінного струму, В ………………………………………. ………………………………….. 200-240

Межі зміни частоти живильної мережі

змінного нжа, Гц ………………………………………. …………………………………. 49-51

Коефіцієнт нелінійних спотворень живильної ccih

змінно! про ГЗК,%, не більше ……………………………………. ………………….. 10

Вихідна стабілізована напруга, В … 0-20

Коефіцієнт стабілізації вихідної

регульованого напруги, не менше …………….. 300

Максимальний струм навантаження, А. ……………………….. 1

Максимальна потужність УЕП

при повному навантаженні, Вт ………………………………. 30

Амплітуда пульсацій вихідної напруги

при навантаженні, мВ, не більше ……………………………. 15

Зміна вихідної напруги при зміні

струму навантаження від 0 до 1 А, В, не більше …………… 0,025

Температурна нестабільність

вихідної напруги, мВ / ° С, не більше ……………. 4

Дрейф вихідної напруги за час роботи

не менше 10 год, мВ, не більше ………………………….. 10

Струм спрацьовування захисного пристрою, А. ……….. 1

Потужність, споживана пристроєм в режимі холостого ходу (при відсутності

навантаження), мВт, не більше ………………………………. 15

Перешкодозахищеність пристрої з металевим екраном при напруженості зовнішнього електромагнітного поля, дБ,

Проте ………………………………………… ……….. 100

Ккд,%, не менше …………………………………….. …. 80

Умови експлуатації:

температура навколишнього середовища, ° С. ……………….. 0 … 35

відносна вологість повітря

при температурі 20 ° С,%, не більше ………………… 85

атмосферний тиск повітря, кПа (мм рт. ст.):

верхнє значення ……………………………………. 120 (900)

нижнє значення ……………………………………. 26,7 (200)

Література:

Сидоров І. Н. С34 Саморобні електронні пристрої для будинку: Довідник домашнього майстра .- СПб.: Лениздат, 1996 .- 352 е.. мул.