Kомпоненты, приборы, оборудование      
 |  Главная |  Каталог предприятий Украины |  Схемотехника |
 

Раздел на реконструкции, некоторые ссылки могут не работать!
  • Аудио
  • Безопасность
  • Бытовая электроника
  • Видео
  • Видеокамеры
  • Высоковольтные
  • Генераторы
  • Измерения
  • Интерфейсы
  • Коммутация
  • Компьютер
  • Медицина
  • Моделирование
  • Передатчики
  • Питание
  • Обработка данных
  • Предусилители
  • Радио

  • Веб-мастерам
    и писателям:
    Биржа статей. Продать - купить статью. Уникальные статьи: готовые и на заказ.


    Назад
       Лабораторно-побутовий блок живлення
    М.Г. Маслюк, м.Дрогобич, Львівська обл.
    Спочатку декілька слів про назву блока живлення (БЖ). При його проектуванні було поставлено за мету зробити БЖ, який можна було б використовувати як для лабораторних дослідів і налагодження щойно виготовлених електронних приладів, так і для живлення побутової радіоапаратури та вже готових конструкцій. В зв’язку з цим, до БЖ, що проектувався, було поставлено ряд специфічних вимог, а саме: - малогабаритність; - максимальні можливості при лабораторному використанні; - максимальна простота та зручність користування при використанні у побутових умовах. Було прийнято рішення відмовитися від вимірювальних приладів у складі БЖ та застосовано ряд схемотехнічних рішень, які хоч дещо ускладнюють схему БЖ, зате зменшують його габарити та спрощують користування ним. Принципову електричну схему блока живлення показано на рис.1. Блок живлення формує дві основні вихідні напруги: фіксовану +12 В та регульовану +1,5...30 В. Регульовану вихідну напругу позначимо "Uвих", а фіксовану - "+12 В". Крім основних, на вихідні гнізда БЖ виведені також додаткові напруги: напруга з виходу злагоджуючого фільтра ("Uф") та напруга +33 В ("+33 В"). Рівень додаткових напруг не є постійним і може змінюватися в залежності від режиму роботи БЖ. БЖ може працювати в одному з двох режимів (назвемо їх "режим 1" та "режим 2"). В першому режимі діоди VD7...VD10 та конденсатори C1, C2 включені за мостовою схемою, а вхід мікросхеми DA2 з'єднано з її виходом, і вона не бере участі у роботі; в другому - діоди VD7, VD8 та конденсатори C1, C2 включені за двохперіодною схемою подвоєння напруги, а мікросхема DA2 здійснює стабілізацію вихідної напруги "+33 В" (діоди VD9, VD10 закриті напругою на конденсаторах C1, C2 і не беруть участі в роботі). Перемикання режимів здійснюється за допомогою реле K1 (на схемі положення його контактів зображено в режимі 1). Режим роботи відображається світлодіодом VD5, червоного кольору свічення (світлодіод засвічується під час роботи БЖ в режимі 2). Роботою реле K1 керує компаратор, зібраний на операційному підсилювачі DA1 з допомогю транзистора VT1. Стабілітрон VD1 компенсує залишкову напругу неактивного стану компаратора. Діод VD2 здійснює розв’язку виходу компаратора та контакту 1 гнізда XS1. Це дозволяє керувати роботою реле K1 ззовні - шляхом замикання контакту 1 гнізда XS1 на корпус. Резистор R5* забезпечує гістерезис компаратора величиною приблизно 0,5 В. Стан компаратора залежить від величини вихідної напруги "Uвих". Так, при "Uвих" величиною від 1,5 до 16,5 В БЖ працюватиме у режимі 1; а при напрузі від 30 до 16 В - у режимі 2. Поділ роботи БЖ на два режими дозволяє зменшити потужність, що розсіюється на регулюючих елементах БЖ, зменшити робочу напругу конденсаторів C1, C2 та більш ефективно використати трансформатор TV1. Все це веде до суттєвого зменшення габаритів блока живлення. Мікросхема DA4 забезпечує стабілізованою напругою компаратор. Її вихідна напруга є одночасно основною вихідною напругою "+12 В" і подається на вихідні гнізда XS3, XS4 БЖ. Використання в якості DA4 мікросхеми регульованого стабілізатора типу LM317T, а не одного з типів мікросхем для фіксованої стабілізації напруги ( наприклад LM7812) обумовлене тим, що мікросхема LM317T здатна працювати при високих вихідних напругах. Це необхідно при роботі БЖ в режимі 2. При роботі в цьому режимі напруга на вході мікросхеми становить 33 В. Стабілізацію і регулювання вихідної напруги "Uвих" здійснює мікросхема DA3. Регулювання вихідної напруги можливе двома способами: плавно та дискретно. Перший спосіб застосовується переважно у лабораторних умовах, другий - у побутових. Плавне регулювання здійснюється за допомогою регуляторів R23, R22; дискретне - за допомогою перемикача SA2. При плавному регулюванні величину напруги можна змінювати від 2,2 до 30 В. При дискретному - можна вибрати із наступного ряду: 1,5 В; 3,0 В; 5,0 В; 6,3 В; 9,0 В; 12,0 В; 15,0 В; 18,0 В; 24,0 В; 27,0 В; 30,0 В. Для переходу до плавного способу перемикач SA2 слід перевести у положення "РЕГ". Транзистори VT2, VT3 запобігають стрибкам високої напруги при перемиканні перемикача SA2. Весь струм подільника зворотного зв’язку мікросхеми DA3 протікає через базу транзистора VT2. В результаті транзистор VT2 постійно відкритий і закорочує на корпус базу транзистора VT3. Оскільки база транзистора VT3 закорочена на корпус, то він закритий, і струм через резистори R18, R19 не протікає. У моменти перемикання перемикача SA2 шлях протікання струму через резистори R22...R24 обривається, транзистор VT2 закривається, а транзистор VT3 відкривається, створюючи резервний шлях протікання струму через резистори R18, R19. Напруга на виході стабілізатора падає до 3 В. Після відновлення кола через перемикач SA2 процес протікає у зворотному порядку, транзистор VT3 закривається і резистори R18, R19 перестають впливати на роботу схеми. Коли б транзистори VT2, VT3 були відсутні, а лівий (по схемі) вивід резистора R22 був би просто приєднаний до "землі", то при перемиканні перемикача SA2, внаслідок припинення протікання струму через резистори R16, R17 подільника зворотного зв’язку мікросхеми DA3, на ній з’являлись би імпульси напруги з амплітудою, що дорівнює напрузі на вході мікросхеми, і тривалістю, рівною тривалості відсутності контакту між контактами перемикача. У режимі 1 амплітуда цих імпульсів становила би приблизно 20 В, а в режимі 2 - 32 В. Імпульси такої амплітуди, хоча й короткочасні, могли б привести до виходу з ладу апаратури, що живиться від БЖ. Тому (у випадку відсутності транзисторів VT2, VT3 ) доводилось би кожен раз відключати від БЖ навантаження, коли б виникала потреба змінити напругу живлення за допомогою перемикача SA2, або відключати БЖ від мережі (у цьому випадку доводилось би ще чекати, доки розрядяться конденсатори фільтра). В положенні “3 В” перемикача SA2 обрив кола подільника зворотного зв’язку робиться спеціально. В цьому положенні напруга на виході DA3 визначається опором резисторів R18, R19. Точне значення напруги встановлюють, змінюючи опір резистора R18. В положенні "1,5 В" перемикача SA2 ситуація аналогічна тій, що мала місце в положенні "3 В"; однак, паралельно резисторам R18, R19 і переходу KE транзистора VT3, в цьому положенні через перемикач SA2 додатково підключається резистор R42, змінюючи опір якого і можна задати точне значення напруги 1,5 В. Резистори R16, R17 задають величину струму подільника зворотного зв’язку мікросхеми DA3. Мікросхема DA2 обмежує до 33 В вхідну напругу мікросхеми DA3 в режимі 2. Це необхідно, оскільки напруга на виході фільтра ("Uф") в режимі 2 може досягати 57 В (при 242 В в мережі), а згідно [1] напруга між входом і виходом мікросхеми LM317 не повинна перевищувати 40 В. При короткому замиканні на виході DA3 (в режимі 2) або при відкриванні транзистора VT3 (в режимі 2) напруга між входом і виходом DA3 перевищить вищесказане значення, і мікросхема вийде з ладу. При наявності ж мікросхеми DA2 в вищеописаних ситуаціях напруга рівномірно розподілиться між мікросхемами DA2 і DA3 і на жодній з них не перевищить 40 В - мікросхеми залишаться неушкодженими. Діоди VD14-VD16 і стабілітрони VD11-VD13 захищають мікросхеми DA2-DA4 при замиканні на вході/виході і при перехідних процесах. Конденсатори C5, C7, C8 - фільтруючі. Наявність запобіжника FU2 є обов’язковим, оскільки при його відсутності і короткому замиканні на виході "+33 В" (в режимі 2) можливий вихід з ладу усіх чотирьох мікросхем БЖ та транзисторів VT2, VT3. Забороняється замінювати цей запобіжник запобіжником більшого номіналу. Використання компаратора для перемикання режимів роботи БЖ робить можливим плавне регулювання напруги у всьому діапазоні, без додаткових (ручних) перемикань, та дозволяє використати слабкострумний малогабаритний перемикач SA2 з однією групою контактів. Максимальний вихідний струм вихідної напруги "Uвих" залежить від величини цієї напруги. Графічно ця залежність зображена на рис.2. На ділянці 1,5...10,5 В вихідний струм обмежений максимально допустимою потужністю, що може бути розсіяна на мікросхемі DA3 [1]. На ділянці 10,5...16 В вихідний струм обмежений значенням максимально допустимого вихідного струму мікросхеми DA3 [1]. Ділянка 16...16,5 В являє собою петлю гістерезису компаратора: в режимі 1 роботи БЖ максимальний вихідний струм на цій ділянці дорівнює 2 А, а режимі 2 -1 А. На ділянці 16,5...30 В вихідний струм обмежений потужністю трансформатора TV1 (дана ділянка відповідає роботі БЖ в режимі 2). Максимально допустимий вихідний струм напруг "+12 В", "Uф" та "+33 В" залежить від режиму роботи БЖ. В режимі 1 він становить 2 А, а режимі 2 - 1 А (вихідна напруга "+33 В" присутня лише в режимі 2, в режимі 1 вона дорівнює напрузі "Uф"). При використанні декількох вихідних напруг одночасно сума їхніх струмів не повинна перевищувати: 2 А - в режимі 1; 1 А - в режимі 2. БЖ забезпечує стабілізацію вихідних напруг при напрузі в мережі від 198 до 242 В. Гніздо XS1 - системне. На нього виведені всі основні та додаткові вихідні напруги БЖ, а також основні точки керування. З допомогою цього гнізда можна здійснювати дистанційне керування блоком живлення. За допомогою контакту 1 гнізда можна примусово вмикати реле К1, а за допомогою контакту 3 - регулювати вихідну напругу "Uвих" шляхом зміни опору між цим контактом і загальним проводом від 0 до 2,42 кОм (перемикач SA2 при цьому повинен знаходитись у положенні "30 В"). З допомогою цього гнізда БЖ можна перетворити, наприклад, на зарядний пристрій. Для цього потрібно лише додати зовнішній надавач струму та схему порівняння, яка б порівнювала напругу на надавачі з еталонною. При цьому заживити ці вузли можна напругою "+12 В" - через гніздо XS1, її ж (поділивши у декілька разів) можна використати як еталонну. Всі зовнішні вузли в такому випадку будуть слабкострумними і виконуватимуть лише функцію керування, а силові функції візьме на себе БЖ. Можливі й інші варіанти використання БЖ. Деталі Трансформатор TV1 з габаритною потужністю Ргаб і 70 В·А. В авторському варіанті трансформатор виконаний на залізі ШЛМ 25х32. Первинна обмотка містить 100 витків проводу діаметром 0,31 мм, вторинна - 105 витків проводу діаметром 0,96 мм [2]. Між первинною та вторинною обмотками трансформатора розміщений електростатичний екран у вигляді незамкнутого витка мідної фольги. Реле К1 типу РЄС-32, паспорт РФ4.530.335. Перемикачі SA1 типу П2Г-3 на 12 положень 1 напрямок (12П1Н). У випадку, коли не вдасться придбати перемикач типу П2Г-3 на 12 положень, його можна виготовити з перемикача П2Г-3 на будь-яку іншу кількість положень. Для цього потрібно: розібрати перемикач, видалити з нього зайві рухомі контакти та перемістити обмежувач повороту ручки перемикача, після чого зібрати перемикач знову. Резистори - будь-якого типу вказаної на схемі потужності. Резистори R3, R9, R20, R21 можуть бути з допуском ±10 %, всі інші постійні резистори - з допуском ±5%. Гнізда XS1-XS4 типу ОНц-ВГ 4-5/16-Р (використовувались раніше у вітчизняних магнітофонах та підсилювачах звукової частоти). Конденсатор С8 бажано з керамічним діелектриком, всі інші будь-якого типу. Замість вказаних на схемі типів радіоелементів можна використати радіоелементи таких типів: VD1 - 2C133B, КС133Г; VD2...VD4, VD14...VD16 - КД510А, КД509А; VD7...VD10 - КД202(В-С); VT1 - KT209 (B, E); VT2 - KT503 (A - E); VT3 - KT315E, KT3102 (А, Б, Е); DA1 - 140УД6 ( А, Б), К140УД6; DA2...DA4 - КР142ЕН12А, LM217T або LM117K, LM217K, LM317K (ці мікросхеми мають металевий корпус). В якості світлодіодів VD5 (червоний), VD6 (зелений) можна використати будь-які світлодіоди з максимально допуститимим прямим струмом 20...22 мА і відповідним кольором свічення. Запобіжники - будь-якого типу. Конструкція Елементи БЖ розміщують у корпусі достатніх розмірів. На передній панелі розміщують гнізда XS2...XS4, перемикачі SA1...SA3, змінні резистори R22, R33, світлодіоди VD5, VD6; на задній - запобіжники FU1, FU2 та гніздо XS1. Мікросхеми DA2-DA4 розміщують на спільному радіаторі загальною площею охолодження і 550 см2. Мікросхему DA3 встановлюють на радіатор безпосередньо, а мікросхеми DA2, DA4 - через ізолюючі прокладки (корпус мікросхем з’єднаний з їхнім виходом). Цоколівка мікросхем типу LM317T, LM217T, KP142EH12A зображена на рис.3, а мікросхем типу LM117K, LM217K, LM317K - на рис.4. Мікросхему DA3 встановлюють посередині радіатора, оскільки на ній розсіюється найбільша потужність. У верхній та нижній стінках корпуса свердлять отвори для відводу тепла. Корпус встановлюють на гумові ніжки. У випадку застосування металевого корпуса (а це бажано з точки зору зменшення електромагнітних випромінювань), його з’єднують зі спільним проводом і заземляють через клему XT1. Магнітопровід трансформатора TV1 також з’єднують зі спільним проводом. Блок живлення комплектується трьома шнурами довжиною 1...1,5 м. На кінці першого шнура встановлені малогабаритні "крокодили" - цей шнур використовується при макетуванні радіоконструкцій. На кінці другого встановлений універсальний перехідник від китайського адаптера - шнур використовується для живлення побутової радіоапаратури. Підключивши цей шнур до гнізда XS2 БЖ можна, з допомогою перемикача SA3, змінювати полярність на штекерах перехідника, що може бути необхідним при живленні деяких видів побутової радіоапаратури. Перші два шнури - двопровідні, на початку цих шнурів встановлені штекери типу ОНц-ВГ 4-5/16-В, проводи з’єднані з контактами 1 і 2 штекерів. Третій шнур - чотирипровідний, штекери типу ОНц-ВГ 4-5/16-В встановлені на обох його кінцях, і їх контакти (1-4) з’єднані між собою "один до одного". Цей шнур використовується для живлення готових любительських радіоконструкцій, що мають гніздо живлення типу ОНц-ВГ 4-5/16-Р. Налагодження Налагодження проводять при номінальній напрузі мережі (220 В). Перед початком налагодження повзунки всіх підстроювальних резисторів встановлюють у середнє положення, повзунки змінних резисторів R22, R23 - у крайнє ліве по схемі положення, ручку перемикача SA2 встановлюють у положення "РЕГ". Під’єднують блок живлення до мережі і вмикають вимикачем SA1. Повинен засвітитися світлодіод VD6 (зелений), VD5 (червоний) - світити не повинен. В цьому режимі БЖ слід витримати протягом 10 хв. - для прогріву радіоелементів. Після цього повзунки змінних резисторів R22, R23 переводять у крайнє праве по схемі положення (повинен засвітитися світлодіод VD5) і за допомогою підстроювального резистора R17 встановлюють на виході DA3 напругу величиною 30 В. Перевіряють напругу на виході мікросхеми DA2 (вона повинна бути у межах 32,5...33,5 В). Якщо напруга виходить за вказані межі, слід підібрати резистор R15. Далі вимірюють напругу на виході мікросхеми DA4 (вона повинна становити 12±0,5 В). Якщо напруга виходить за вказані межі, підбирають резистор R13. Після цього повзунок підстроювального резистора R8 переводять у крайнє праве по схемі положення, резисторами R22, R23 встановлюють на виході DA3 напругу величиною 16 В і, плавно переміщуючи повзунок резистора R8 у ліву по схемі сторону, добиваються згасання світлодіода VD5. Після того, як світлодіод VD5 згасне, починають плавно збільшувати напругу на виході мікросхеми DA3 (за допомогою резисторів R22, R23) до тих пір, поки світлодіод VD5 не засвітиться знову. У момент засвічування світлодіода напруга на виході DA3 повинна становити 16,5±0,1 В. Якщо напруга виходить за вказані межі, слід підібрати резистор R5. Далі переходять до встановлення дискретних значень напруги "Uвих". Перемикач SA2 встановлюють у положення "3 В" і за допомогою підстроювального резистора R18 встановлюють на виході DA3 напругу величиною 3 В. Після цього перемикач SA2 переводять у положення "1,5 В" і за допомогою підстроювального резистора R42 встановлюють на виході DA3 напругу величиною 1,5 В. Встановлення дискретів "3 В" і "1,5 В" повинно проводитись саме у вказаній послідовності, оскільки величина дискрету "1,5 В" залежить як від опору підстроювального резистора R42, так і від опору підстроювального резистора R18. Далі, послідовно переводячи перемикач SA2 у положення "5 В", "6,3 В", "9 В", "12 В", "18 В", "24 В", "27 В", "30 В" з допомогою підстроювальних резисторів R25, R27, R29, R31, R33, R35, R37, R39, R41, відповідно, встановлюють на виході мікросхеми DA3 величини напруг, що відповідають назвам дискретів. Після цього переходять до перевірки роботи БЖ під навантаженням. Перемикач SA2 переводять у положення "РЕГ", повзунки змінних резисторів R22, R23 встановлюють у крайнє ліве по схемі положення. До виходу DA3 через амперметр, розрахований на струм не менший, ніж 3 А, підключають резистор опором R=6,2 Ом і потужністю P і 25 Вт. За допомогою змінних резисторів R22, R23 встановлюють величину струму через резистор 2 А. Вимірюють величину напруги на виході мікросхеми DA3 і занотовують її. В цьому режимі БЖ слід витримати 15 хв. для того, щоб прогрілися обмотки трансформатора TV1 та корпус мікросхеми DA3. Після цього ще раз вимірюють напругу на виході мікросхеми DA3 - вона не повинна значно змінитися. Ще раз вимірюють величину струму через резистор навантаження і, при потребі, доводять її до 2 А з допомогою резистора R22 (величина струму може змінитися завдяки нагріву резистора навантаження). Після цього вимірюють напругу на вході мікросхеми DA2 - вона повинна бути в межах 21,4...22,4 В. Якщо напруга виходить за вказані межі, то слід підібрати кількість витків вторинної обмотки трансформатора TV1. Далі переходять до перевірки роботи БЖ під навантаженням, в режимі 2. До виходу мікросхеми DA3 підключають резистор опором R=20 Ом та потужністю Р і 20 Вт і за допомогою резисторів R22, R23 встановлюють струм через нього, рівний 1А (повинен засвітитися червоний світлодіод VD6, що вкаже на перехід БЖ в режим роботи 2). Вимірюють і занотовують напругу на виході мікросхеми DA2 (напруга на її виході повинна бути не меншою 40 В). Як і попереднього разу БЖ слід витримати в цьому режимі протягом 15 хв. - щоб мікросхема DA2 встигла прогрітися. Після цього знову вимірюють напругу на виході мікросхеми DA2 - вона не повинна значно змінитися. Щоб перевірити роботу мікросхеми DA4 (вона формує вихідну напругу "+12 В") під навантаженням, навантаження від виходу мікросхеми DA3 відключають, а перемикач SA2 переводять у положення "30 В". До виходу мікросхеми DA4 підключають резистор опором R=15 Ом і потужністю Р і 10 Вт. Вимірюють та занотовують напругу на виході мікросхеми, дають їй прогрітися протягом 15 хв., після чого знову вимірюють напругу - вона не повинна значно змінитися. Якщо напруга на виході будь-якої з мікросхем після 15-хвилинного прогріву значно змінюється (більш ніж на 1,5%), то відповідна мікросхема несправна або поганий її тепловий контакт з радіатором. У випадку поганого теплового контакту з радіатором напруга на виході мікросхем після прогріву різко зменшуватиметься - внаслідок спрацювання теплового захисту мікросхеми. Література 1. http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/2154/ lm317.pdf. 2. Справочник радиолюбителя-конструктора. -М.: Радио и связь, -1983. -560с. 3. Щербаков В.И., Грездов Г.И. Электронные схемы на операционных усилителях.Справочник. -К.: Техніка, -1983. -213с. 4. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА. Справочник. -Минск.: Беларусь, -1994.


     SVITEL © 2014  Мир электроники.  Admin  При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна. Rambler's Top100