Мощный источник питания с возможностью резервного питания

 Для лаборатории радиолюбителя, как и для любых других сопутствующих задач, когда требуется стабилизированный источник питания с выходным напряжением 12,5 В и полезным током до 7 А, подойдет устройство, электрическая схема которо­го показана на рисунке.

Устройство позволяет питать мощную нагрузку, а также одновременно подзаря­жать аккумуляторные батареи автомобиля (АКБ).

Это же устройство, работающее от сети переменного тока, подойдет для пита­ния механизмов и электрооборудования автомобиля, установленной в нем радио­электронной аппаратуры, во время проведения ремонтных и профилактических ра­бот. От него можно также питать радиостанцию или усилитель радиостанции с вы­ходной мощностью до 80 Вт в круглосуточно режиме. Причем напряжение пульса­ций, замеренное на выходе, даже при максимальной нагрузке не превышает 0,8 В.

Стабилизатор напряжения выполнен на транзисторах VT1-VT4. Источником опорного напряжения служат стабилитроны VD8, VD9. От их параметров зависит выходное напряжение источника питания. Диоды VD5-VD7 служат для термоком­пенсации и регулировки величины опорного напряжения. Резистор R9 задает ток через стабилитроны VD8, VD9. Резисторы R6-R8 предназначены для выравнивания токов через транзисторы VT2-VT4. Конденсатор С3 необходим для устранения са­мовозбуждения стабилизатора. Конденсатор С4 выполняет функции выходного фильтра стабилизатора. На диоде VD10 и оксидном конденсаторе С4 собран одно-полупериодный выпрямитель переменного напряжения обмотки III, который питает светодиод HL1 — индикатор подключения устройства к сети и служит источником опорного напряжения для стабилизатора. Резистор R10 ограничивает ток через светодиод. В принципе, светодиодный индикатор HL1 можно было бы подключить к выходу основного выпрямителя (VD1-VD4), но тогда из-за длительной разрядки фильтрующего конденсатора С2 он будет еще некоторое время светиться после размыкания контактов сетевого включателя SB1.

Стабилизатор напряжения питается от осветительной сети 220 В через пони­жающий трансформатор Т1. Сетевое напряжение подается на первичную обмотку трансформатора через плавкий предохранитель FU1, включатель SB1 и фильтр против радиопомех С1.

Со вторичной обмотки трансформатора напряжение подается на выпрямительный диодный мост VD1-VD4. Эта обмотка сетевого трансформатора и диоды VD1-VD4 образуют двухполупериодный выпрямитель. С обмотки III через диод VD10 ток посту­пает на узел формирования опорного напряжения. С выхода стабилизатора (собран­ного на транзисторе VT1) напряжение около 12 В поступает на базу эмиттерного по­вторителя, составленного из трех соединенных параллельно мощных транзисторов VT2-VT4. Подбором стабилитронов VD8, VD9 с меньшим напряжением стабилизации можно установить на выходе источника питания напряжение от 8 до 15 В.

Оксидный конденсатор С2 применен для сглаживания пульсаций выпрямленно­го напряжения. Конденсаторы С4, С5 служат для уменьшения амплитуды перемен­ного напряжения на выходе стабилизатора. С целью получения более высокого коэффициента стабилизации источника питания при изменении в широких преде­лах напряжения сети 220 В и тока нагрузки применена схема подачи напряжения на вход стабилизатора с вольтодобавкой. Широкие пределы возможного колеба­ния сетевого напряжения, которые специально купируются электронным узлом стабилизации, определяются отклонением от 220 В в пределах до 20%.

Источник питания предусматривает по необходимости подключение аварийно­го питания (АКБ с напряжением 12 В — в авторском варианте применена аккуму­ляторная батарея для отечественного легкового автомобиля типа 55СТ с током к/з 55 А). Кроме указанного типа аккумуляторов, данное устройство можно применять для подзарядки любых других АКБ с номинальным напряжением 12 В, например, батарей состоящих из Д-0,115, Д-0,26. В последнем случае аккумуляторы приме­няют для других значительно менее мощных потребителей.

Для подключения резервного аккумулятора служит электронный ключ, выпол­ненный на транзисторах VT5, VT6 и постоянных резисторах R2-R5. Постоянные резисторы R1, R10 задают ток через светодиодные индикаторы HL1, HL2.

Светодиод HL1 служит для индикации присутствия сетевого напряжения, а светодиод HL2 — для индикации включения аварийного питания.

Питание для подзарядки АКБ осуществляется включением SB2.

Включатели SB1, SB2 типа П2К с фиксацией могут быть заменены на любые аналогичные кнопки с фиксацией положения, рассчитанные на ток до 6 А, например ПКН-125, ПКН-41, ПГ2-22-2П8НВК. Плавкий предохранитель FU1 типа ВП-1-4. Кон­денсатор С1 типа К73-9 на рабочее напряжение не менее 300 В. Светодиодные единичные индикаторы HL1, HL2 типа АЛ310АМ, АЛ311А, АЛ336А, АЛ307АМ, L63SRC. Желаемую яркость свечения светодиодов устанавливают резисторами R10 и R1. Оксидные конденсаторы С2 и С4 типа К50-18, К50-32, К50-35 или аналогичные на рабочее напряжение не менее 25 В. Надо учитывать, что оксидные конденсаторы имеют значительный разброс номинальной емкости и, кроме того, со временем са­мопроизвольно уменьшают емкость. Поэтому в данном источнике питания жела­тельно использовать конденсатор возможно большей емкости выпуска последних лет. Остальные конденсаторы, кроме С1, типа К10-17, МБМ, К76-3, КТ4-23 или ана­логичные. Все постоянные резисторы, кроме R6-R8, типа МЛТ-0,5.

Компенсационные (выравнивающие) постоянные резисторы R6-R8 типа ВЗР, С5-5-5Вт, С5-16В-5Вт.

Трансформатор Т1 можно заменить аналогичным по электрическим характери­стикам, учитывая, что выходное переменное напряжение на объединенной обмот­ке II под нагрузкой (устройство нагрузки, потребляющее ток 7 А) должно состав­лять 15...17 В, например унифицированными — ТН61, ТПП266, ТПП267, ТПП278. Объединенная обмотка III имеет выходное переменное напряжение 15 В. Если выход­ная мощность стабилизатора рассчитывается на нагрузку с током потребления менее 2 А, Т1 можно заменить на трансформатор ТС-26-1 с соответствующим соедине­нием обмоток.

Транзистор VT1 заменяют на КТ601, КТ605 с любым буквенным индексом. VT2- VT4 можно заменить на КТ819 с любым буквенным индексом, КТ827А-КТ827В, КТ947А-КТ947Г. Транзисторы VT5-VT6 можно заменить на КТ818 с любым буквен­ным индексом.

Диоды VD1-VD4 германиевые типа Д214, Д242, Д243, Д245, Д231, Д112-16 с индексами Б...Г, Д132-50, Д302, Д305 (последние — мощные с барьером Шоттки). Падение напряжения на них минимально (по сравнению с кремниевыми), что спо­собствует уменьшению выделяемого тепла при работе источника под нагрузкой длительное время. Также можно применить диоды КД258Б, КД2996В, КД2997 — в том случае, если планируемая нагрузка меньшей мощности.

Диоды VD5-VD7 типа Д220, КД519, КД513 с любым буквенным индексом. VD11 можно заменить на КД103, КД105 с любым буквенным индексом.

Стабилитроны VD8, VD9 обеспечивают опорное напряжение, которое определя­ет выходное напряжения стабилизатора. Они могут быть заменены на КС213Б, КС210В, Д814В, Д814Д.

Если источник питания предполагается использовать в широком температур­ном диапазоне (-60...+90 °С), то для получения хороших технических характерис­тик необходимы дополнительные меры, направленные на повышение стабильнос­ти опорного напряжения. Это осуществляется подбором стабилитронов VD8, VD9 и диодов VD5-VD7 с минимальным ТКН, а также стабилизации тока через них. Ста­билитроны обеспечивают наилучшую термостабильность напряжения в определен­ной точке своей ВАХ — это значение тока обычно указывается в паспорте на пре­цизионные стабилитроны. При значении тока через стабилитрон, близком к ука­занному в справочных данных, достигается наибольшая термостабильность. В данном случае это достигается цепью последовательно включенных диодов VD5- VD7, но как вариант, еще лучшую стабилизацию можно осуществить при помощи полевого транзистора или дополнительной микросхемы, работающей в режиме стабилизации тока через стабилитрон. Однако для радиолюбительской практики вполне достаточным оказывается приведенное в схеме решение.

Может случиться так, что при длительной работе источника под нагрузкой один из диодов VD1-VD4 будет нагреваться больше, чем три остальных. Это укажет на то, что его сопротивление в открытом состоянии больше, чем у других диодов выпрямительного моста. Такой диод подлежит замене.

Транзисторы VT2-VT4 устанавливают на изолированные от общего провода теплоотводы с площадью охлаждения не менее 120 см² каждый. В режиме отклю­ченной нагрузки и АКБ ток покоя выходных транзисторов незначителен. Рабочая температура нагрева теплоотводов транзисторов при максимальной нагрузке 7 А может достигать 60...70 °С.

Диоды VD1-VD4 также устанавливают на изолированные теплоотводы с площа­дью охлаждения не менее 60 см².

Все элементы устройства закрепляются внутри любого подходящего корпуса, например, от зарядного устройства для автомобильных АКБ. Резисторы R6-R8, теплоотводы диодов и выходных транзисторов закрепляются на задней стенке корпуса, соблюдая изоляцию.

Общий провод можно подключить к общему заземляющему контуру на рабочем столе радиолюбителя. Данный источник питания большой мощности не имеет узла защиты от перегрузок. Поэтому, пользуясь им, следует избегать случайных замы­каний в цепях питания подключаемых к нему устройств.

Для этой записи еще нет комментариев.

Станьте первым, кто оставит комментарий к этой записи!

Для добавления комментариев зарегистрируйтесь или авторизируйтесь.