Мережевий блок живлення, про який неодноразово говорилося раніше, – невідємна частина радіоаматорського лабораторії Він необхідний для живлення не тільки радіовимірювальних приладів, що увійшли в комплект лабораторії, але й налагоджувати чи інших конструкцій на транзисторах або інтегральних мікросхемах

Принципова схема пропонованого блоку живлення показана на рис 80 Він складається з двох стабілізованих випрямлячів, кожен з яких живиться від своєї, ізольованою від інших, обмотки Перший (по ххеме – верхній) випрямляч забезпечує на виході незмінне постійна напруга 9 В при струмі навантаження до 100 .. 150 мА і призначений в основному для живлення приладів вимірювальної лабораторії Другий випрямляч призначається для Налагоджується чи іншої апаратури, розрахованої на живлення від Одне двополярного джерела постійного струму напругою до +15 і -15 В при споживаної струмі до 300 мА в кожному плечі В обох випрямлячах передбачена електронний захист від короткого замикання (КЗ) у навантаженні Розглянемо принцип дії та призначення елементів випрямлячів блоку живлення

Трансформатор Т1, що включається обмоткою I в електроосвітлювальну мережу напругою 200 В, загальний для обох випрямлячів Неонова лампа HL1, підключена до мережевої обмотці через струмообмежувальні резистор R1, служить індикатором включення блоку живлення Конденсатор С1, шунтирующий цю обмотку, послаблює проникання різних електричних перешкод з освітлювальної мережі в ланцюзі навантажень випрямлячів

Обмотка II трансформатора живить однополярний випрямляч з вихідним напругою 9 В Индуцируемое в ній змінну напругу 8 .. 10 В підводиться до ЕФС VD11, діоди якого включені за схемою однофазного моста Оксидний конденсатор С2 згладжує пульсації випрямленої напруги, яка надходить на вхід компенсаційного стабілізатора, що забезпечує навантаженні, підключеної до його виходу, стабільне

Рис 80 Принципова схема мережевого блоку живлення

постійна напруга, що не змінюється через коливання напруги електромережі і непостійності споживаного навантаженням струму Основою стабілізатора служить стабілітрон VD3 – спеціальний кремнієвий діод, включений у зворотному напрямку При деякому зворотному напрузі такий діод пробивається (для * нього це не небезпечно), і подальше незначне підвищення, напруги приводить до різкого збільшення струму через нього Іншими словами, якщо зворотний струм через стабілітрон не виходить за певні межі (для малопотужних стабілітронів – від одиниць до декількох десятків міліампер), напруга на ньому майже не змінюється Завдяки цій властивості стабілітрона напруга на підключеної паралельно йому навантаженні також залишається практично постійним Режим роботи стабілітрона, тобто потрібний зворотний струм через нього, задає резистор R3, званий баластовим

Снимаемое зі стабілітрона напруга (його називають напругою стабілізації UCT у використовуваного тут стабілітрона Д814В воно може бути в межах 9 .. 10,5 В) подається безпосередньо на базу транзистора VT2, званого регулюючим Транзистор включений за схемою емітерного повторювача і, отже, працює як підсилювач струму

Принцип роботи стабілізатора заснований на тому, що при фіксованому (незмінному) напрузі зсуву на емітерний перехід транзистора

(В даному випадку VT2) зміна напруги між емітером і колектором майже не позначається на силі емітерного струму (в даному випадку-струму навантаження) Інакше кажучи, збільшення (зменшення) напруги, надходить на вхід стабілізатора від випрямляча, наприклад, через підвищення (зниження) напруги електромережі призводить лише до незначного збільшення (зменшення) вихідної напруги, зумовленого в основному приростом (зниженням) напруги на стабілітроні через збільшення струму через нього

При збільшенні (зменшенні) струму навантаження і повязаному з цим зниженням (підвищенням) напруги на ній зростає (спадає) напруга зміщення на емітерний перехід транзистора VT2, тому в результаті вихідний режим живлення навантаження відновлюється

Надійність роботи стабілізатора Ή максимальний струм, споживаного навантаженням, залежать від параметрів застосованого регулюючого транзистора *, тому гранично допустима напруга між його емітером і колектором має бути більше максимального вхідного напруги, а гранично допустимий струм колектора – більше максимального струму навантаження Щоб під час роботи регулюючий транзистор не перегріватися, його встановлюють на тепловідвід

Резистор R4, нагружарщій стабілізатор у відсутність навантаження, необхідний для того, щоб і в цьому випадку регулюючий транзистор працював як підсилювач струму Опір цього резистора повинно бути таким, щоб поточний через нього струм був приблизно на порядок більше так званого зворотного (початкового) струму колектор-емітер регулюючого транзистора – в дане випадку приблизно 5 .. 10 мА

На виході стабілізатора передбачені дві пари гнізд XS1, XS2 і XS3, XS4, що дозволяють підключати до нього одночасно два прилади лабораторії ^ наприклад транзисторний вольтметр і генератора сигналів ЗЧГ або використовувати одну з них для контролю вихідної напруги

Тепер – про захист стабілізатора від короткого замикання в вихідний ланцюга Припустимо, що дроти, що йдуть від однієї з пар гнізд до навантаження, виявилися замкнутими накоротко У цьому випадку струм, поточний через регулюючий транзистор VT2, миттєво збільшується до значення, у багато разів перевищує припустиме, і обмежується лише опором самого випрямляча і обмотки II мережевого трансформатора В результаті регулюючий * транзистор сильно перегрівається, відбувається тепловий пробій його p-η переходів, перевантажуються і виходять з ладу діоди випрямляча

Щоб цього не сталося, в стабілізатор напруги введений вузол захисту від КЗ в навантаженні, що складається з германиевого р-п-р транзистора VT1, включеного в прямому напрямку кремнієвого діода VU2, і резистора R2, що обмежує струм через нього значенням близько 12 .. 15 мА Як видно, колектор * транзистора VT1 підключений до анода стабілітрона VD3, емітер зєднаний з виходом стабілізатора, а база-з катодом діода VD2 Останній в даному · випадку виконує функції Стабистор (так називають стабілізуючі діоди, що працюють на прямій ділянці вольт-амперної характеристики), що підтримує на базі транзистора VT1 незмінне напруга близько 0,6 .. 0,7 В ^ відносно загального проводу

У звичайному режимі роботи стабілізатора транзистор вузла захисту надійно закритий, так як напруга на його базі щодо емітера позитивне і ніякого впливу на стабілізатор не надає При виникненні КЗ емітер транзистора VT1, як і емітер регулюючого транзистора VT2, виявляється соедіненньш із загальним плюсовим проводом випрямляча Іншими-словами, напруга на його базі щодо емітера стає негативним, внаслідок чого транзистор відкривається, входить в режим насичення і ^ своїм малим опором ділянки емітер-колектор шунтирует стабілітрон VD3 В результаті регулюючий транзистор VT2 переходить в стан, близький до закритого, і струм через нього миттєво зменшується до невеликого безпечного

Після усунення КЗ напруга зсуву на емітерний перехід транзистора VT1 знову стає позитивним, і він закривається, а регулюючий транзистор VT2 відкривається і знову починає працювати як підсилювач струму

Переходимо до двополярного випрямителю В останні роки радіоаматори все ширше використовують у своїх конструкціях операційні підсилювачі в лнтегральном виконанні, наприклад, серій К140, К153, К544 і ін, що вимагають Двополярного харчування Є Двуполярность джерело напруги і в описуваному блоці живлення У його склад входять обмотка III мережевого трансформатора Т1, що має відвід від середини, ЕФС VD1 2 • з фільтруючими конденсаторами СЗ, С5 і стабілізатори напруги на транзисторах VT4, VT5, _VT7, VT8 і стабілітронах VD5, VD6, VD8 і VD9 Ланцюги R5VD4, R10VD7 і транзистори VT3, VT6 утворюють вузли захисту стабілізаторів від КЗ в навантаженні

За схемному побудови плечі двополярного джерела симетричні і розрізняються тільки структурою використовуваних в них транзисторів і полярністю включення стабілітронів і оксидних конденсаторів За принципом роботи кожен з них аналогічний описаному вище однополярному джерела Різниця лише в тому, що в стабілізаторах двополярного джерела передбачено плавне регулювання вихідних напруг, а в якості регулюючих застосовані складові транзистори

Розглянемо роботу одного з плечей двополярної джерела, наприклад ^ верхнього (за схемою на рис 80) У ньому джерелом нестабілізованої напруги служить напруга, що діє на фільтруючому конденсаторі СЗ У параметричному стабілізаторі використані два стабілітрона Д814А (VD5, VD6), зєднані послідовно Знімається з них напругу, рівну хгумме їх напружений стабілізації (близько 15 В), через змінний резистор R71, що виконує функції дільника, подається на базу транзистора VT4, що утворює з транзистором VT5 складовою регулюючий транзистор стабілізатора верхнього плеча У міру переміщення движка резистора R71 вгору (також за схемою) напруга зсуву на базі складеного транзистора, а значить, і на вихідних гніздах XS5 і XS6 зростає від нуля до 15 В Вузол захисту (ланцюг R5VD4 і транзистор VT3) працює точно так само, як і аналогічний пристрій однополярного джерела Оксидний конденсатор С4 служить в осРіс 81 Зовнішній вигляд мережевого блоку Літанія (а) і розміщення основних деталей в його корпусі (б)

новном для шунтування ланцюгів живлення Налагоджується пристроїв по нижчих звукових частот

Конструкція иг деталі Зовнішній вигляд мережевого блоку живлення і розміщення його основних деталей в корпусі показані на рис 81 Конструкція корпусу і гніздових колодок така ж, як в авометра, вимірнику RCL і генераторах сигналів 34 і РЧ Глибина корпусу визначається габаритами застосованих в блоці деталей і обрано рівної 95 мм Мережевий трансформатор Т1 встановлений безпосередньо на нижній стінці корпусу, а випрямний блок VD1, оксидні конденсатори, транзистори та інші деталі випрямлячів і стабілізаторів змонтовані на гетинаксовій платі розмірами 195×90 мм, закріпленої в корпусі за допомогою двох П-образних кронштейнів з листового алю

мініевих сплаву товщиною 1,5 мм Зєднання між трансформатором і випрямним блоком КЦ403Е, монтажної платою і гніздових колодками та іншими деталями, що знаходяться за її межами, виконані проводом МГШВ перетином 0,35 мм2 Щоб уникнути торкання монтажних стійок і висновків деталей з охоплює магнітопровід трансформатора сталевий обичайкою до останньої клеєм «Момент» приклеєна прокладка з електрокартону товщиною 0,5 мм

Розмітка передньої стінки корпусу показана на рис 82 Прямокутне отвір в її лівій частині призначено для «вічка», що світиться при включенні індикаторної лампи HL1, отвір діаметром 12 мм під ним – Для вимикача харчування Q1 Прямокутний отвір у правій частині стінки служить «вікном» шкали вихідних напруг двополярного джерела, отвір діаметром 6,5 мм під ним – для валика здвоєного змінного резистора R7 Отвори діаметром 2,2 і 3,2 мм з зенковкой призначені для гвинтів з потайними головками і заклепок, якими до передньої стінки корпусу прикріплені гніздові колодки, поличка з неоновим лампою HL1 (див рис 83), кронштейн резистора R7, куточки кріплення задньої стінки

Написи, що пояснюють призначення органів управління і гнізд, нанесені на смуги щільного паперу і прикриті накладкою з прозорого органічного скла товщиною 2 мм З її внутрішньої сторони, точно посередині «Вікна» шкали двополярного джерела, подряпано і заповнена чорною фарбою ризику, що служить покажчиком шкали

На рис 84 показано кріплення на передній стінці корпусу 3 кронштейна 4 зі здвоєним змінним резистором R7 і вихідний трехгнездной колодки 1 двополярного джерела Кронштейн 4 зігнутий зі смуги листового алю

Рис 84 Кріплення на передній стінці здвоєного змінного резистора R7 і трехгнездной колодки двополярного джерела:

1 – трехгнездная колодка 2 – диск 3 – передня стінка корпусу 4 – кронштейн 5 – шкала 6 – здвоєний змінний резистор R7

Рис 83 Монтаж індикатора включення живлення і мережевого вимикача на передній стінці корпусу

мініевих сплаву шириною 20 мм На валик змінного резистора туго насаджена втулка з різьбою (така ж, як у вимірювачі RCL і генераторі сигналів 34), на якій за допомогою гайок закріплений ^ позов 2 діаметром 60 мм зі шкалою 5, накреслений на щільному папері Остаточно кронштейн із змінним резистором закріплюють на передній стінці корпусу після того, як шкала буде отградуірована і приклеєна до диску

Затискач заземлення закріплюють на задній стінці корпусу і зєднують із загальною шиною регульованого джерела гнучким монтажним проводом МГШВ перетином 0,35 мм2

Розмітка монтажної плати (гетинакс, текстоліт, склотекстоліт товщиною 2 . 3 мм) і схема зєднань деталей на ній наведені на рис 85, а її зовнішній вигляд – на рис 86 Монтажними стійками служать відрізки мідного лудженої дроти діаметром 1,5 мм, запресовані в отвори в платі Всі постійні резистори – MJIT-0, 25 (можна використовувати МЛТ-0, 5), здвоєний змінний резистор R7 – СП-Ш групи А (з лінійною залежністю опору від кута повороту движка) Оксидний конденсатор С2-К50-16, СЗ, С5 – К50-6, С4 і С6 – К50-3 Ємність конденсаторів С2, СЗ і С5 може бути і більше зазначеної на схемі (це поліпшить згладжування пульсацій випрямленої напруги), а от збільшувати ємність конденсаторів С4 і С6 небажано щоб уникнути порушення роботи вузлів захисту двополярного джерела від короткого замикання в навантаженні

Діоди VD2, VD4 і VD6 можуть бути й іншого, ніж зазначено на схемі, типу, але обовязково кремнієвими Іншого типу можуть бути і стабілітрони, важливо

Рис 85 Розмітка монтажної плати блоку живлення і схема зєднань деталей на ній

Рис 86 Зовнішній вигляд змонтованої плати блоку живлення

Рис 87 Схема зєднань діодів випрямних мостів

лише, щоб знімаються з них зразкові напруги ненабагато відрізнялися від тих, що забезпечують застосовані в блоці стабілітрони серії Д814 Вимикач Q1-тумблер ТП2-1

Випрямний блок КЦ403Е можна замінити будь-яким іншим з цієї серії або двома блоками КЦ405Е Можна використовувати і випрямні діоди, наприклад, серій Д226, МД226, КД105 і т п, зєднавши їх за схемою моста Схема зєднань діодів такого випрямляча показана на рис 87 Тут діоди VD1-VD4 утворюють випрямний міст однополярного джерела, а діоди VD5-VD8 – двополярного Германієві транзистори VT1 і VT6 – будь-які з серій МП39-МП42, VT3 – будь-який з серій МП35-МП38 зі статичним коефіцієнтом передачі струму І21Е>50

Потужні транзистори VT2, VT5 і VT8 (в пластмасових корпусах) встановлені на Г-подібних тепловідведення з листового алюмінієвого сплаву товщиною 2,5 мм Розміри частини, на якій закріплений транзистор, – 30×58 ммг а полиці для кріплення тепловідведення до монтажної плати – 30×10 мм Для кращого відведення тепла транзистори закріплені на тепловідведення без ізолюючих прокладок, тому вони і кріплять їх гвинти з гайками М3 НЕ повинні стосуватися ні монтажних проводів, ні гвинтів кріплення плати до кронштейнів, ні стінок корпусу блоку

Як мережевого застосований перероблений вихідний трансформатор кадрової розгортки телевізора ТВК-1-110JI-1 Цей триобмотковий трансформатор виконаний на стрічковому магнітопроводі ШЛМ20Х32 Його обмотка I містить 2140 витків дроту ПЕВ-1 0,17, обмотка II – 214 витків ПЕВ-1 0,64, обмотка III – 238 витків дроту ПЕВ-1 0,17 В обмотці I, використовуваної в переробленому трансформаторі в якості мережевої, число витків зменшують до 1540, в обмотці II, використовуваної як обмотки III двополярного джерела,, зроблений відвід від середини Обмотка III ТВК-1101-1 видалена зовсім, а на її місці намотана нова обмотка II для однополярного джерела, що містить 80 витків дроту ПЕВ-1 0,36

Порядок доопрацювання трансформатора ТВК-1 ЮЛ-1 наступний Знявши скріплює кожух, розбирають магнітопровід і видаляють щічки каркаса, попередньо отпаяв від наявних на них контактів висновки обмоток Потім каркас з обмотками щільно насаджують на деревяну болванку, знімають зовнішню стрічку пропарафіненной паперу, акуратно змотують на котушку можливо більшого діаметра весь провід обмотки I (вона верхня) і видаляють знаходиться під нею обмотку III Далі змотують 107 витків (тобто половину) обмотки II, роблять відвід і знову намотують змотаний провід цієї обмотки, після чого, використовуючи провід обмотки I ПЕВ-1 0,17, намотують їм один шар (перший електростатичний екран), потім 1540 витків (нова обмотка 1), потім ще один окремий шар (другий електростатичний екран), а поверх нього – 80 .. 85 витків дроту ПЕВ-1 0,36 – обмотку II однополярного джерела Між обмотками і електростатичними екранами, а також між шарами обмоток роблять паперові прокладки з тонкої кабельної або конденсаторного паперу (Можна використовувати прокладки, що звільнилися при розбиранні трансформатора TBK-110JI-1)

Можна вчинити інакше Точно по перетину сердечника магнітопроводу склеїти з електротехнічного картону новий каркас (в ТВК гільза каркаса пластмасова), перший намотати нашого мережеву обмотку 1, потім електростатичний екран (в цьому випадку достатньо одного), потім обмотку II і, нарешті, обмотку III

Магнитопровод збирають, попередньо видаливши паперові прокладки, котрі творили в ньому немагнітний зазор, і ретельно зачистивши дрібнозернистим наждачним папером місця зєднання його частин Надійність роботи і ККД трансформатора підвищаться, якщо місця стику половин муздрамтеатру змастити при складанні сумішшю порошку фериту марки 1000НН і епоксидної смоли,, складеної в пропорції 2:1

Зрозуміло, мережевий трансформатор можна намотати цілком заново, використовуючи підходящий магнітопровода перетином 8 .. 10 см2 Число витків в обмотках w, що припадають на 1 В змінної напруги, можна визначити за спрощеною формулою w = 50 / S, де 50 – усереднений коефіцієнт (для описаного трансформатора він узятий кілька менше), a S – перетин муздрамтеатру в квадратних сантиметрах Пластини Ш-образних магнітопроводів збирають вперекришку, щоб не було повітряного зазору

Випробування та налагодження Перш за все треба перевірити правильність монтажу (чи немає помилок), Звернувши особливу увагу на полярність включення діодів, стабілітронів, транзисторів і оксидних конденсаторів Тільки після цього можна приступити до випробування і налагодження блоку живлення На цей час монтажну плату краще не закріплювати на кронштейнах в корпусі, а розташувати її поряд з ним, зєднавши з мережевим трансформатором та іншими деталями ізольованими проводами достатньої довжини

Почати рекомендується з однополярного джерела Включивши харчування тумблером Q1, відразу ж вимірюють вольтметром постійного струму напруга на кбнденсаторе С2 фільтра випрямляча і у вихідних гніздах XS1, XS2 або XS3, XS4 На конденсаторі воно може бути в межах 12 .. 14 В, а на виході-на декілька десятих доль вольта (на величину напруги на емітерний перехід транзистора VT2) менше напруги стабілізації використовуваного стабілітрона VD3 Встановити на виході напруга, в точності рівне 9 В, можна підбором стабілітрона Однак у цьому немає особливої ​​необхідності – для приладів лабораторії відхилення вихідної напруги від вказаної величини на декілька десятих доль вольта в ту чи іншу сторону не має практичного значення

Потім в анодний або катодний ланцюг стабілітрона VD3 включають міліамперметр з межею вимірювання 50 .. 100 мА і підбором резистора R3 встановлюють в цьому ланцюзі струм, рівний 15 .. 18 мА При підключенні до вихідних гнізд навантаження опором 60 .. 80 Ом, функції якої може виконувати дротяний резистор з розсіюваною потужністю 5 . 10 Вт, струм через стабілітрон повинен зменшитися до 8 .. 10 мА, а напруга на навантаженні залишитися практично незмінним

Далі відчувають вузол електронного захисту стабілізатора від КЗ у вихідний ланцюга Для цього в розрив одного з проводів, що йдуть від конденсатора С2 до стабілізатора напруги, включають амперметр на струм не менше 0,5 А, до виходу підключають еквівалент навантаження, яка споживає струм не менше 100 .. 150 мА, і коротким відрізком проводу або пінцетом замикають накоротко вихідні гнізда випробовується джерела При цьому струм, поточний через амперметр, повинен різко зменшитися до 20 .. 30 мА, що свідчитиме про спрацювання вузла захисту Причиною неспрацьовування може бути помилка в монтажі деталей вузла, несправність або занадто малий коефіцієнт передачі струму Ь21е транзистора VT1

Аналогічно відчувають і налагоджують кожне плече двополярного джерела Напруження в його ланцюгах, вказані на схемі блоку живлення, вимірюють вольтметром постійного струму щодо загального нульового проводу При повороті осі здвоєного змінного резистора R7 в напрямку руху годинникової стрілки напруги на виходах плечей джерела повинні одночасно і плавно зростати від 0 до 15 В, а між гніздами XS5 і XS7 – до 30 В На замикання гнізд XS5 і XS7 або підключених до них проводів вузли захисту не реагують

Шкалу вихідних напруг двополярного джерела градуюють за допомогою вольтметра постійного струму, підключеного до гнізд XS5, XS6 або XS6, XS7 Повільно повертаючи ручку здвоєного змінного резистора R7, на шкалі роблять відмітки, відповідні показаннями вольтметра Зразок готової шкали показаний на рис 84

Встановивши і надійно закріпивши в корпусі мережевий трансформатор і монтажну плату, замінюють тимчасові зєднання постійними, ще раз переконуються в тому, що жоден з неізольованих зєднувальних проводів або теплоотводов транзисторів або які-небудь інші деталі джерел не стикаються з корпусом блоку живлення, і закривають блок кришкою

Джерело: Борисов В Г, Фролов В В, Вимірювальна лабораторія початківця радіоаматора – 3-е изд, Стереотип – М: Радіо і звязок, 1995 – 144 с, Мул – (Масова радіобібліотека Вип 1213)