Вибравши придивилася схему електронного пристрою, кожен радіоаматор спочатку пробує її в роботі. Далі можна виготовити вподобане пристрій або (маючи досвід) внести в нього додаткові удосконалення. І в тому, і в іншому випадку необхідне джерело живлення. Його можна купити або виграти в лотерею, але краще всього виготовити своїми руками. При цьому лабораторію радіоаматора поповнить пристрій не тільки з основними, але і з додатковими корисними функціями.

На прикладі джерела живлення спробуємо простежити весь процес проектування і виготовлення радіоаматорського електронного пристрою.

Почнемо з визначення основної функції нашого джерела живлення. Він нам необхідний для створення напруги живлення при проведенні макетних та експериментальних робіт з електронними пристроями, аналогічними описаним в цій книзі.

Отже, наступний крок – це встановлення електричних параметрів джерела живлення.

Вихідна напруга – постійне. А ось з величиною його треба розібратися. В основному всі наведені схеми використовують напруга величиною 12 В. Однак мікросхема КР1156ЕУ5, як і інші мікросхеми, може працювати і при інших напругах. Тому в джерелі живлення для експериментальних робіт слід передбачити більш широкий діапазон вихідної напруги. І краще, якщо його можна буде регулювати.

Далі потрібно вирішити питання, а в яких же межах здійснювати зміна вихідної напруги?

Тут допоможе знання мікросхеми КР1156ЕУ5, про яку і розповідає ця книга. Мінімальна робоча напруга для неї становить 3 В. Номінальна напруга для більшості пристроїв 12 В. Отже, джерело живлення повинен забезпечувати на виході напруги від 3 до 12 В? Не будемо поспішати з висновками, а поглянемо більш широко. Необхідний запас, тим більше що мікросхема дозволяє працювати і при більшому напрузі живлення (адже воно може бути до 40 В). Також, якщо експериментувати з мікросхемою КР1436АП1, може знадобитися не тільки напруга 12 В, але і до 27 В (див. [1]).

Але не будемо замахуватися на таку велику величину, а обмежимося діапазоном вихідної напруги нашого джерела від 3 до 15 В. При цьому буде забезпечено харчування не тільки аналогових мікросхем, таких як операційні і низькочастотні підсилювачі, але і цифрових мікросхем, як ТТЛ, так і КМОП.

Тепер треба визначитися зі струмом навантаження. Більшість розглянутих пристроїв споживають невеликий струм (приблизно

10 … 50 мА). Їх можна живити від готових малопотужних адаптерів. Однак ми не будемо обмежуватися таким струмом, а зробимо пристрій «на виріст», потужніший.

Визначившись з основними параметрами вихідної напруги джерела живлення, займемося його структурою, тобто розглянемо, з яких основних і допоміжних вузлів він повинен складатися.

У зв’язку з тим, що джерело електроенергії в наших квартирах – це мережа змінного струму, джерело підвищеної небезпеки, то необхідний розв’язують трансформатор. Ще його називають силовим. Він необхідний для того, щоб передати (трансформувати) енергію мережі. У цьому його основна функція. Крім того, трансформатор перетворить висока напруга в мережі (220 В) в низьке вторинне (12-15 В).

Але для живлення електронних пристроїв потрібне постійне напруження і потрібен відповідний перетворювач. Тому потрібно випрямляч вторинного змінної напруги в постійне. Пульсуюче напругу після випрямляча згладжується фільтром. Найпростіший фільтр – це звичайний конденсатор великої ємності.

Одна частина джерела живлення визначилася – це трансформатор, випрямляч і фільтр.

У зв’язку з тим що мережеве напруга нестабільно, бувають різкі скачки і повільні перепади, а це неприйнятно для електронних схем, то буде потрібно вузол, що забезпечує стабільну напругу живлення. Він так і називається – стабілізатор. Як відомо, вони бувають імпульсні (розглядалися раніше в гл. 1) і лінійні. Враховуючи сферу застосування – експериментальні роботи – в джерелі живлення повинна бути можливість регулювання вихідної напруги.

Як слід очікувати, в процесі макетування і перевірочних робіт можливі помилки, тому, щоб убезпечити джерело живлення і навантаження від небезпечних режимів роботи, необхідно передбачити захисні заходи. Одна з таких заходів, яка найбільш часто застосовується в електроніці – це обмеження струму. В даному випадку необхідно передбачити обмеження струму навантаження, щоб при його перевищенні або навіть короткому замиканні (к.з.) не вийшов з ладу (або навіть згорів) джерело живлення. Бажано також мати можливість установки певної межі обмеження струму.

Тривала перевантаження джерела живлення – небезпечне явище навіть при наявності схеми захисту. Тому треба мати додатковий вузол для оперативної індикації (звуковим або світловим сигналом) небезпечного режиму.

Ось ми і визначилися зі структурою мережевого стабілізованого одноканального джерела живлення з захистом.

Ще раз перерахуємо його вузли:

• мережева частина – трансформатор, випрямляч і фільтр;

• стабілізатор напруги;

• вузол регулювання струму обмеження в навантаженні;

• вузол регулювання вихідної напруги;

• індикатор зниження напруги на виході.

Наступне завдання полягає в тому, щоб визначити елементну базу нашого пристрою. На яких елементах і в яких режимах їх роботи буде забезпечено досягнення головної мети нашого проекту – забезпечення живлячої напруги для електронних робіт.

Відома нам мікросхема типу КР1156ЕУ5 в режимі імпульсного понижуючого стабілізатора (див. гл. 1) цілком може забезпечити необхідні вихідні параметри (3 … 12 В, 0,1 … 0,5 А).

Необхідні для живлення навантаження кілька ват потужності «потягне» уніфікований трансформатор типу ТП112. Він розрахований на номінальну потужність 7,2 Вт і призначений для друкованого монтажу. Ці трансформатори випускаються на цілий ряд вихідних напруг і цілком можна підібрати підходящий для нашого випадку.

Вихідна напруга можна регулювати плавно або східчасто. Для зручності роботи вибираємо ступінчастий спосіб установки вихідної напруги. Легке натискання на кнопку – і завжди відомо, якої величини напруга подається на навантаження. І як перемикача (органу регулювання) застосуємо кнопковий секціонірованние перемикач типу П2К.

Аналогічно побудуємо вузол обмеження струму навантаження. Застосуємо також ступінчасте перемикання з допомогою П2К.

Набутий досвід щодо використання мікросхеми КР1156ЕУ5 підказує нам, що і індикатор зниження вихідного напруги за допустимі межі також можна спроектувати на її основі.

Визначившись з основними вузлами і елементною базою проектованого джерела живлення, можна скласти його структурну схему. Схема, наведена на рис. 5.14, цілком відповідає нашому проекту.

Основними в цій схемі є мережевий (розділовий) трансформатор з двухполуперіодним випрямлячем і фільтром і стабілізатор напруги (СН). На виході стабілізатора включений індикатор зниження напруги (ІСН). Тут

Рис. 5.14. Структурна схема джерела живлення

передбачені також два вузли управління: струмом обмеження (R1) і вихідним напругою (R3).

Розроблена структурна схема джерела живлення з необхідними функціями для лабораторії радіоаматора задає і особливості конструктивного виконання. Адже конструкція джерела живлення повинна забезпечувати зручність при роботі з ним. Також необхідно забезпечити швидкий ремонт при виході його з ладу.

Дійсно, від джерела живлення потрібен безперебійна робота і мінімальний час на відновлення після втрати працездатності.

В такому випадку цілком прийнятна модульна конструкція пристрою. Її особливість полягає в тому, що на загальній платі встановлюються трансформатор і конденсатор фільтра (найбільші елементи) і окремо інші вузли (СН, ІПН та ін.) Кожен з цих вузлів знаходиться на окремій друкованій платі. При необхідності кожен вузол можна від’єднати від загальної плати і провести ремонт. Для отримання мінімального обсягу всієї конструкції друковані плати вузлів слід розташувати на загальній платі вертикально. Їх навіть можна встановити в спеціальні роз’єми. До цього рішення підштовхує ще й те, що перемикання режимів проводиться перемикачами П2К. Будучи встановленими на друковану плату, вони ніби «лежать» на ній, займаючи велику площу. Тому, розташування плати з П2К вертикально і кнопками вверх призведе до зменшення займаної площі на загальній платі. Таким чином, обсяг пристрою буде заповнений раціонально. Загальна плата буде мати міні-

Джерело: 33 схеми на мікросхемі КР1156ЕУ5, © «АЛЬТЕКС», 2005 © І. Л. Кольцов, 2005