1.1. Блок питания для «Славы»
Верхало Ю. [1]
Хотя этот миниатюрный блок питания предназначен для замены элемента 373 в электромеханическом будильнике, его можно использовать и для питания других устройств, если они рассчитаны на напряжение питания 1,5 В и потребляемый ток не более 300 мА. Принципиальная схема блока приведена на рис. 1.
Рис. 1. Принципиальная схема блока питания
Малые габариты блока обеспечиваются отсутствием сетевого трансформатора и использованием гасящего конденсатора С1.
В качестве выпрямителя применяется диодный мост VD1-VD4, который нагружен двумя последовательно включенными в прямом направлении диодами VD5, VD6. Такое включение эквивалентно включению стабилитронов.
Резистор R1 предназначен для разряда гасящего конденсатора после отключения блока питания от электросети.
В связи с отсутствием разделительного сетевого трансформатора все элементы этого блока питания и подключенного к нему питаемого устройства находятся под напряжением сети, и необходимо остерегаться поражения электрическим током.
1.2. Сетевой миниатюрный
Янцев В. [2]
Габариты этого блока питания — 70х40х40 мм, выходное стабилизированное напряжение — 5 В ± 10 %, наибольший ток нагрузки — 200 мА. Принципиальная схема блока питания показана на рис. 2.
Рис. 2. Принципиальная схема сетевого миниатюрного блока питания
Первичная обмотка сетевого трансформатора подключается к сети переменного тока через гасящий конденсатор С1, а вторичная нагружена на диодный мост VD1. Выпрямленное напряжение с фильтрующего конденсатора С2 поступает на стабилизатор напряжения, выполненный по классической схеме на транзисторе VT1 и стабилитроне VD2. Выходное напряжение дополнительно сглаживается конденсаторами С3 по низкой частоте и С4 — по высокой. Резистор R1 предназначен для разряда гасящего конденсатора после отключения блока питания от электросети. Сопротивление резистора R2 обеспечивает оптимальный ток стабилитрона.
Трансформатор Т1 собирается на магнитопроводе Ш10х10.
Автор в статье приводит следующие намоточные данные трансформатора: первичная обмотка — 4600 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,1 мм, вторичная обмотка — 250 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,3 мм.
Налаживание устройства сводится к подбору емкости конденсатора С1, на котором должно падать 100–120 В переменного напряжения. Кроме того, нужно подобрать сопротивление резистора R2: ток через него, который находится делением напряжения на конденсаторе С2 на сопротивление R2, должен быть примерно равен 30 мА.
Все элементы схемы размещаются на печатной плате, как показано на рис. 3.
Рис. 3. Печатная плата сетевого миниатюрного блока питания
1.3. Блок питания для компьютера типа «Балтик»
Сапожников М. [3]
Схема этого сетевого блока питания обеспечивает получение выходного стабилизированного напряжения 5 В при токе нагрузки до 4 А. Принципиальная схема блока приведена на рис. 4.
Рис. 4. Принципиальная схема блока питания для компьютера
Сетевое напряжение трансформируется и поступает на выпрямительный диодный мост VD1-VD4 с фильтрующим конденсатором С2. Конденсатор С1 предназначен для снижения уровня помех в электросети. Электронный стабилизатор выходного напряжения собран на составном проходном транзисторе VT2, VT3 и аналоге стабилитрона — одном элементе микросхемы DD1 типа 4И-НЕ. Входное напряжение этого элемента образовано падением напряжения на резисторе R1 от тока, протекающего с вывода питания микросхемы (вывод 14) через входную цепь микросхемы на выводы входа (выводы 1, 2, 4, 5), резистор R1 на общий провод. Логический элемент используется в качестве усилителя постоянного тока. Конденсатор С6 предохраняет схему от самовозбуждения за счет отрицательной обратной связи по переменному току. Транзистор VT1 применен в диодном включении. Конденсаторы С3-С5 снижают выходное сопротивление блока по высокой частоте.
Установка выходного напряжения производится подбором сопротивления резистора R1. Сетевой трансформатор Т1 должен обеспечить напряжение вторичной обмотки не менее 7 В при токе 5 А.
1.4. Блок питания на ТВК-110ЛМ
Нечаев И. [4]
Предлагаемый блок питания вырабатывает двуполярное стабилизированное напряжение, регулируемое одновременно в пределах от 5 до 25 В с помощью одного переменного резистора при токе нагрузок до 1 А. Схема защищена от перегрузки по току в одном или обоих каналах, при которой выходное напряжение обоих каналов одновременно резко уменьшается. Принципиальная схема блока показана на рис. 5.
Рис. 5. Принципиальная схема блока питания на ТВК-110ЛM
Трансформаторы ТВК-110ЛМ по первичным обмоткам подключены к сети переменного тока параллельно, а их вторичные обмотки соединены последовательно, средняя точка которых подключена к общему проводу. Таким образом, с помощью диодов VD1-VD4 образуются два двухполупериодных выпрямителя со средней точкой. Один из них создает положительное выпрямленное напряжение на конденсаторе С1, другой — отрицательное на конденсаторе С2. Электронный стабилизатор положительного напряжения собран на транзисторах VT1, VT2, VT10 с источником опорного напряжения VT9, VD5. Стабилизатор отрицательного напряжения собран на транзисторах VT4, VT5, VT6, а опорное напряжение снимается с точки соединения резисторов R7 и R8.
Защита от перегрузки канала положительного напряжения содержит резистор R3 и транзистор VT7. Если ток нагрузки превысит 1,2 А, падением напряжения на R3 откроется транзистор VT7, уменьшится потенциал базы VT1 и выходное напряжение, что приведет к запиранию транзистора VT10. Теперь на базу VT4 поступит отрицательное напряжение и уменьшится потенциал базы VT5. Значит, понизится также и выходное отрицательное напряжение. Аналогично работает защита от перегрузки канала отрицательного напряжения.
Регулировка выходных напряжений осуществляется переменным резистором R5. Когда изменяется выходное положительное напряжение, должно также измениться и выходное отрицательное напряжение, чтобы потенциал точки соединения резисторов R7 и R8 оказался по-прежнему равен нулю.
Размещение некоторых элементов схемы на печатной плате показано на рис. 6.
Рис. 6. Печатная плата блока питания на ТВК-110ЛM
1.5. Источник питания повышенной мощности
Гвоздицкий Г. [5]
Этот блок разработан для питания различного автомобильного электрооборудования в процессе ремонта или профилактики транспортного средства, включая заряд аккумуляторной батареи. Однако он может использоваться и для питания любых других устройств, рассчитанных на напряжение от 8 до 12 В и потребляющих ток до 20 А. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 7.
Рис. 7. Принципиальная схема блока питания повышенной мощности
Вторичные обмотки сетевого трансформатора Т1 соединены последовательно и согласно со средней точкой (выводы 13, 14). Переменное напряжение на каждой половине вторичной обмотки (выводы 9-13 и 14-8) составляет 12,6 В.
Диоды VD1-VD4 образуют двухполупериодный выпрямитель со средней точкой. Выпрямленное напряжение, сглаженное конденсатором С1 большой емкости, подается на стабилизатор напряжения DA1 с опорным напряжением стабилитрона VD5. С выхода стабилизатора напряжение подается на базы трех транзисторов VT1-VT3, включенных параллельно по схеме эмиттерного повторителя. Конденсатор С2 дополнительно сглаживает опорное напряжение. Выпрямитель VD6, СЗ служит для питания сигнального светодиода HL1 с резистором ограничения тока R2.
В схеме используется унифицированный трансформатор типа ТН61-127/220-50, имеющий четыре вторичные обмотки с напряжением каждой по 6,3 В без использования отводов. В выпрямителе использованы германиевые диоды, у которых прямое падение напряжения значительно меньше, чем у кремниевых, что снижает их нагрев и потери энергии. Выпрямительные диоды VD1-VD4, микросхема DA1 и транзисторы VT1-VT3 установлены на ребристом радиаторе размерами 21 Ох 130х 36 мм через изолирующие слюдяные прокладки.
Выходное напряжение блока питания можно изменять, подбирая стабилитрон VD5.
1.6. Экономичный блок питания
Барабошкин Д. [6]
Обычные блоки питания содержат сетевой трансформатор, с помощью которого переменное напряжение электросети понижается до необходимого уровня, после чего выпрямляется. Габариты и масса таких блоков питания в значительной мере определяются размерами сетевого трансформатора. Предлагаемый блок питания обеспечивает получение выходных напряжений ± 25 В при токе нагрузки до 3,5 А, что соответствует выходной мощности 175 Вт. Для этого при обычной схеме потребовался бы сетевой трансформатор на сердечнике Ш32х 50 с габаритами 96х80х50 мм и массой 3 кг.
В предлагаемой схеме блока питания сетевой трансформатор отсутствует. После бестрансформаторного выпрямителя установлен преобразователь выпрямленного напряжения в переменное напряжение высокой частоты, которое трансформируется и выпрямляется. Высокочастотный трансформатор имеет малые габариты и небольшое значение числа витков на один вольт напряжения. В результате габариты всего блока оказались равными 170x80x35 мм, а масса — 450 г.
Принципиальная схема блока приведена на рис. 8.
Рис. 8. Принципиальная схема экономичного блока питания
Напряжение сети переменного тока выпрямляется диодным мостом VD1 и сглаживается конденсаторами C1, С2. Подключенные к ним параллельно конденсаторы С3 и С4 малой емкости препятствуют прониканию высокочастотных помех в сеть. Последовательное соединение конденсаторов и подключение к ним резисторов R2 и R3 создают искусственную среднюю точку выпрямленного напряжения, которое поступает на генератор частоты 27 кГц с индуктивной обратной связью, собранный на транзисторах VT1 и VT2. Транзисторы нагружены на первичную обмотку трансформатора Т1, с обмотки III которого напряжение обратной связи поступает на обмотку I вспомогательного трансформатора Т2. С его обмоток II и III напряжение положительной обратной связи подается на базы транзисторов. На транзисторе VT3 собран узел запуска. При подаче питания начинает заряжаться конденсатор С5, и при достижении на нем напряжения 60 В отпирается транзистор VT3, разряжая конденсатор на эмиттерный переход транзистора VT2, чем осуществляется запуск генератора. Напряжение с обмотки III трансформатора Т1 выпрямляется диодным мостом и после сглаживания конденсаторами С6-С9 поступает на выходы.
Трансформаторы Т1 и Т2 наматываются проводом ПЭВ-2 на кольцах из феррита марки 2000НН. Для трансформатора Т1 склеиваются два кольца К31х18,5х7. Обмотка I содержит 82 витка провода диаметром 0,5 мм, обмотка II — 16 + 16 витков провода диаметром 1 мм, обмотка III — 2 витка диаметром 0,3 мм. Трансформатор Т2 намотан на кольце К10x6x5.
Обмотка I содержит 10 витков провода диаметром 0,3 мм, обмотки II и III — по 6 витков того же провода. Для изоляции между обмотками используется лента из лакоткани. Обмотка II трансформатора Т1 — трехслойная. Транзисторы VT1 и VT2 монтируют на радиаторах площадью не менее 50 см2 каждый.
Диоды VD2-VD5 снабжены радиаторами в виде пластин.
Во время эксплуатации блока оказалось, что он излучает высокочастотные помехи. Для их устранения рекомендована установка дополнительного конденсатора емкостью от 2000 пФ до 0,01 мкФ с рабочим напряжением не менее 350 В между точкой соединения резисторов R2, R3 и средним выводом обмотки II трансформатора Т1.