Схема источника питания с функцией резервного питания

Для лаборатории радиолюбителя требуется стабилизированный источник питания с выходным напряжением 12,5 В и полезным током до 7 А. В этом случае оптимально подойдет устройство, электрическая схема которого показана на рис. 1.13.

Устройство позволяет питать мощную нагрузку, а также одновременно подзаряжать аккумуляторную батарею (АКБ). В качестве АКБ здесь применяется автомобильный аккумулятор.

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 пульсации, 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 СЗ необходим для устранения самовозбуждения стабилизатора. Конденсатор С4 выполняет функции выходного фильтра стабилизатора. На диоде VD10 и оксидном конденсаторе С4 собран однополупе-риодный выпрямитель переменного напряжения обмотки III трансформатора Т1. Светодиод HL - это индикатор подключения устройства к сети. Он одновременно служит источником опорного напряжения для стабилизатора. Резистор R10 ограничивает ток через светодиод HL1. 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 филътр-лока-лизатор радиопомех на конденсаторе С1.

Со вторичной обмотки трансформатора Т1 (II) 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) постоянное напряжение около 12 В поступает на базу

Схемы источники питания

Схема источника питания с функцией резервного питания

эмиттерного повторителя, составленного из трех соединенных параллельно мощных транзисторов VT2-VT4. Подобрав стабилитроны VD8, VD9 с меньшим напряжением стабилизации, можно установить на выходе источника питания напряжение от 8 до 15 В.

Оксидный конденсатор С2 применяется для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. Конденсаторы С4, С5 служат для уменьшения амплитуды переменного напряжения на выходе стабилизатора. Чтобы получить более высокий коэффициент стабилизации источника питания при изменении в широких пределах напряжения сети 220 В и тока нагрузки, применена схема подачи напряжения на вход стабилизатора с волыподобавкой. Широкие пределы возможного колебания сетевого напряжения, которые специально купируются электронным узлом стабилизации, определяются отклонением от 220 В в пределах ±20%.

Источник питания предусматривает по необходимости подключение аварийного питания (АКБ с напряжением 12 В -в авторском варианте применена аккумуляторная батарея 55СТ с максимальным током 55 А). Кроме указанного типа аккумуляторов устройство можно применять для подзарядки любых других АКБ с номинальным напряжением 12 В, например, батарей, состоящих из дисковых портативных аккумуляторов малой энергоемкости ДО, 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 Rl, 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 при включении SB2.

О деталях

Включатели SB1, SB2 типа П2К с фиксацией можно заменить на любые аналогичные кнопки с фиксацией положения,

рассчитанные на ток до 6 А, например ПКН-125, ПКН-41, ПГ2-22-2П8НВК. Также потребуются: плавкий предохранитель FU1 типа ВП-1-4 или аналогичный; 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 при помощи резисторов R10 и R1. Используются оксидные конденсаторы С2 и С4 типа К50-18, К50-32, К50-35 или аналогичные на рабочее напряжение не менее 25 В. Оксидные конденсаторы имеют значительный разброс номинальной емкости и, кроме того, со временем самопроизвольно могут уменьшить емкость. Поэтому в данном источнике питания желательно использовать конденсатор как можно большей емкости, выпуска последних лет. Из остальных конденсаторов, кроме С1, подходят конденсаторы типа К10-17, МБМ, К76-3, КТ4-23 или аналогичные. Все постоянные резисторы, кроме R6-R8, применяют типа МЛТ-0,5; в качестве компенсационных (выравнивающих) постоянных резисторов R6-R8 годятся резисторы 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 Л) должно составлять 15-17 В. Например, Т1 можно заменить унифицированными трансформаторами типа 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, то Т1 можно заменить на трансформатор ТС-26-1 с соответствующим соединением обмоток.

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

Используются германиевые диоды VD1-VD4 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 имеет меньшую мощность.

Применяются диоды VD5-VD7 типа Д220, КД519, КД513 с любым буквенным индексом.

Диод VD11 можно заменить на КД103, КД105 с любым буквенным индексом.

Стабилитроны VD8, VD9 обеспечивают опорное напряжение, которое определяет выходное напряжение стабилизатора. Их можно заменить стабилитронами 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. К таким мерам относится подбор стабилитронов VD8, VD9 и диодов VD5-VD7 с минимальным температурным коэффициентом напряжения (ТКН), атакже стабилизация тока через них. Стабилитроны обеспечивают термостабильиость напряжения в определенной точке вольт-амперной характеристики (ВАХ). ВАХ обычно указывается в паспорте (справочных данных на прецизионные стабилитроны). При значении тока через стабилитрон, близком к указанному, достигается наибольшая термостабильность. Это происходит благодаря последовательно включенным диодам VD5-VD7, но, как вариант, аналогичную 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 (при условии, что все диоды однотипные). 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 см* 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 с обязательной изоляцией.

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 нем)'устройств.

Источник: Сборка книг Кадино, Кашкаров, Крибель

Кашкаров А.П. - Ликбез радиолюбителя. - 2008

Схема источника питания с функцией резервного питания

Кашкаров А.П. - Ликбез радиолюбителя. - 2008
Схема источника питания с функцией резервного питания рис. 1.13.

Схема источника питания с функцией резервного питания рис. 1.13.

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика