А. В. Гіліс, м.Черкаси

 

 

Проблема харчування трехвольтових пристроїв є актуальною з наступних причин:

– Досить великий споживаний струм, особливо при роботі на гучномовці, що доходить у деяких недорогих моделей до 0,4 … 0,45 А ("Artech" виробництво Китай). Тому харчування від гальванічних елементів в стаціонарних умовах досить накладно, тим більше, що застосування дешевих гальванічних елементів виробництва того ж Китаю або Гонконгу загрожує вкрай неприємними наслідками-розгерметизацією елементів і виділенням в обсяг плейера роз'їдає "слизу", якщо вони не будуть вчасно вилучені після втрати ємності;

– Про недоліки недорогих імпортних блоків харчування та їх усунення відомо всім, звичайно вони є поєднанням недостатньо якісних трансформаторів, вторинна обмотка яких виконана з відводами, перемикача відводів, діодного моста і згладжує оксидного конденсатора ємністю 470 … 1000 мкФ. Відводи виконані так, щоб на виході блоку утворювався ряд напруг від 3 до 12 В, причому ці напруги відповідають номіналу тільки при певній постійній навантаженні (зазвичай 0,3 А). Таким чином, окрім великих пульсацій, ці блоки є нестабілізованим, що викликає різку зміну напруги при зміні навантаження;

– Вітчизняні блоки зазвичай є універсальними, стабілізованими, з малим рівнем пульсацій (наприклад, блок живлення універсальний БПУС-6 черкаського заводу "Фотоприлад" та ін.) При вихідній напрузі 3 В блок забезпечує вихідний струм не більше 0,1 А, що явно недостатньо. Спроба збільшити вихідний

струм шляхом модернізації схеми закінчилася невдачею. Струм навантаження 0,4 А був отриманий, але внаслідок великого падіння напруги на регулюючому транзисторі КТ814А (близько 12 В) і малої площі охолоджуючого радіатора транзистор сильно нагрівався і відмовляв. У даному випадку можливі два рішення:

1) перемотування силового трансформатора для зниження напруги вторинної обмотки (що проблематично – трансформатор нерозбірний);

2) застосування імпульсного стабілізатора, що так само проблематично через високого рівня перешкод.

Аналогічна ситуація спостерігається і в інших промислових блоках харчування. Тому пропоную "суперпростую" компенсаційну схему стабілізованого джерела живлення (див. рис.), Що забезпечує наступні параметри: вихідний струм 0 .. Д5А;

вихідна напруга 2,7 … 3,3 В; напруга пульсацій <40 мВ.

Принцип роботи стабілізатора простий. При подачі напруги регулюючий транзистор VT1 відкривається шляхом подачі на його базу струму через резистор R1. На виході блоку з'являється напруга, і, як тільки воно досягає 3 В, достатнього для відкривання світлодіода VD5 і світлодіода транзисторної оптопари VT2, транзистор VT1 почне закриватися.

Після швидкого закінчення перехідного процесу, обумовленого неминучою затримкою сигналу в ланцюзі зворотного зв'язку системи автоматичного регулювання, стабілізатор переходить у стійкий стан, при якому в ланцюзі світлодіодів VD5 і оптопари VT2 протікає певний струм, а в оптопаре проходить певний світловий потік, які залежать від конкретних параметрів застосовуваних елементів схеми, а також від величини навантаження.

При цьому світлодіод VD5, крім функції джерела опорного напруги, грає роль індикатора включення блоку. Конденсатор С2 необхідний для високочастотної корекції схеми з ланцюгом усунення високочастотного збудження.

Незвично в даній схемі нетрадиційне застосування транзисторної оптопари для гальванічної розв'язки. В даному випадку застосування оптопари дозволило спростити додаток керуючого напруги з виходу стабілізатора між базою і емітером регулюючого транзистора, включеного за схемою з загальним емітером (ОЕ). Застосування схеми з ОЕ дозволило зменшити мінімально необхідний робочий напруга колектор-емітер регулюючого транзистора до 1 В, що при відповідному виборі мінімальної напруги вторинної обмотки силового трансформатора Т1 і максимально можливий опір R1 дозволяє даному стабілізатору спокійно "переносити" короткі замикання виходу без зайвих схемних хитрувань.

Дійсно в авторському варіанті струм короткого замикання становить близько 0,8 А, а падіння напруги на регулюючому транзисторі близько 0,5 В, що відповідає потужності розсіювання на колекторному переході VT1 1,2 Вт і дозволяє блоку витримувати тривалий час КЗ виходу при установці VT1 на невеликій за площею тепловідводної радіаторі.

Необхідну площу тепловідводної радіатора можна розрахувати виходячи з простого практичного правила: 1 см2 площі радіатора відводить через повітряне середовище приблизно 0,25 Вт (для усереднених умов експлуатації), тому площа дорівнює S = 1,2 / 0,25 = 5 см2. Для підвищення надійності роботи блоку в умовах підвищеної температури можна збільшити площу до 9-12 м2, що практично не збільшить габарити блоку.

Налагодження стабілізатора полягає в підборі оптимального опору резистора R1. До цього в схему замість R1 включають налагоджувальні ланцюжок, що складається з послідовно з'єднаних постійного резистора опором 100 Ом, потужністю 0,25 Вт та підлаштування резистора будь-якого типу опором 2,2 кОм. До виходу схеми підключають еквівалент навантаження – резистор опором 6,2 кОм, потужністю 2 Вт (або два паралельно з'єднаних резистора по 12 Ом потужністю 1 Вт).

Встановлюють підлаштування резистор в середнє положення і вимикають харчування. Обертаючи вісь підлаштування резистора, добиваються на виході стабілізатора напруги 2,7 … 2,8 В при максимально можливий опір підлаштування резистора. Потім відключають харчування, від'єднують налагоджувальні ланцюжок від схеми і заміряють тестером її опір. Отримане опір зменшують на 10 … 15% і впаивают в схему потужний резистор найближчого номіналу. Відключають навантаження блоку живлення, підключають харчування і переконуються в тому, що напруга холостого ходу блоку не перевищує 3,3 В. На цьому налагодження блоку закінчується.

Деталі. Як трансформатора Т1 можна застосувати будь-який малопотужний, що забезпечує таксі напруга на вторинній обмотці, при якому на плюсовому виведення конденсатора С1 при повному навантаженні блоку струмом

0.5.А присутня напруга 4 … 6 В. При малому навантаженні або режимі холостого ходу блока внаслідок великого внутрішнього опору малогабаритних трансформаторів напруга в даній точці може підвищуватися до 10 … 12 В.

Замість транзистора КТ837Ф можна застосувати КТ814, КТ818 з будь-яким буквеним індексом і коефіцієнтом посилення по струму 50 … 150. Конденсатор С2 типу Ш-5, КМ-6 або К10-17 (К10-7 небажаний через часті відмов), С1 типу К50-24, К50-35 (К50-6 небажаний з тієї ж причини). Можлива заміна діодів КД208 на КД212, оптопари АОТ128Б на будь-яку імпортну або вітчизняну з вихідним напругою 1,5 … 1,6 В, вихідним залишковим напругою не більше 0,3 … 0,4 В, вихідним струмом не менше 20 мА і будь-яким напругою ізоляції.

Для розширення температурного діапазону роботи блоку можливе підключення резистора опором 820 кОм … 1 МОм між висновками бази і емітера транзистора оптопари.

Світлодіод будь-який, що має падіння напруги близько 1,5 В при струмі 10 … 20 мА. Література:

1. Стабілізатор напруги / / Радюаматор.-1995 .- № 8.-С.18.

2. Довідник розробника і конструктора РЕА. Елементна база. Кн.1, 2.-М.: Радіо і зв'язок, 1985.