|
Схема блока питания приведена на рис. 5.
Преобразователь образует мультивибратор на ОУ К544УД1Б
(DA1) и усилитель мощности на транзисторах VT1, VT2, Основанием выбора
такого варианта устройства послужила его простота и надежность в работе.
Транзисторы усилительного каскада работают в ключевом режиме без тока
покоя и не требуют какого-либо расчета. Частота колебаний генератора
преобразователя, равная 20 кГц, определяется произведением параметров
резистора R4 и конденсатора Сб. Симметричность колебаний (меандр)
устанавливают подстроечным резистором R2.
Использование в усилителе транзисторов разных структур упростило и
облегчило изготовление импульсного трансформатора Т1. Его первичная
обмотка - односекционная, поэтому отпала трудоемкая операция намотки ее в
два провода.
Транзисторы VT1 и VT2 в состоянии насыщения рассеивает мощность не более
0.03 Вт. Этим и объясняется использование здесь маломощных транзисторов.
Применение же высокочастотных транзисторов диктуется необходимостью
усиливать импульсы с крутыми фронтами и спадами. Низкочастотные
транзисторы, например, серий КТ502 и КТ503, имеют большое время
рассасывания заряда в базе, из-за чего перепады импульсов затягиваются,
увеличивается "сквозной" ток. В результате показатели источника питания
ухудшаются, уменьшается его КПД, увеличиваются пульсации выходного
напряжения.
Функцию параллельного стабилизатора напряжения(VD5,VD6)выполняют
стабилитроны Д814Д. Их напряжение стабилизации, равное 12 В, минимальный
ток стабилизации - 3 мА , максимальный - 24 мА как раз соответствуют
нашему конкретному примеру, Единственным элементом преобразователя,
который, казалось бы, должен и может быть рассчитан, является импульсный
трансформатор. Однако определить его параметры чисто расчетным путем
невозможно. Методы, которые называют расчетными, включают
экспериментальное определение целого ряда параметров. При этом точность
расчетов обычно не лучше ±20% [2]. Да и приводимые в справочниках данные о
параметрах ферритов нельзя принимать на веру. Свойства ферритов
непредсказуемо и часто необратимо изменяются со временем, под влиянием
температуры, от механических, химических, магнитных воздействий,
влажности, режима работы преобразователя. Поэтому справочные данные и
расчетные формулы можно использовать только для ориентировочной оценки
параметров элементов преобразователя.
Для проведения более точных расчетов нужно намотать на имеющийся
магнитопровод пробные обмотки и, при номинальной нагрузке, измерить
полученные напряжение и другие характеристики.
Зависимость выходных напряжений БП от напряжения сети приведена на рис. 6.
Сплошными линиями обозначены напряжения при минимальной
нагрузке, штриховыми -при максимальной (измерены между точками а-в и г-д
на рис. 5).
Детали блока питания смонтированы на печатной плате из одностороннего
фольгированного стеклотекстолита толщиной 1.5 мм (рис. 7).
В качестве гасящего С1 предпочтительно использовать
комбинированные конденсаторы К75-10, К75-24 либо лакопленочные К76-3, так
как они могут работать при переменном напряжении частотой 50 Гц, равном
номинальному, указанному на корпусе. Допустимо также использовать
самовосстанавливающиеся конденсаторы МБГО на номинальное напряжение не
менее 400 В. Конденсаторы С2 и СЗ - оксидные К50-35, остальные
конденсаторы - керамические, Все постоянные резисторы - МЛТ, подстроенный
R2 - СПО-0,5 или СПЗ-9,
Трансформатор Т1 намотан на кольце К16 -10х4,5х3 феррита М2000НМ. Обмотка
I - 100 витков провода ПЭВ-2 0,25, обмотка II - 2х130 витков ПЭВ-2 0,12
(намотана в два провода), обмотка Ш - 115 витков ПЭВ-2 0,15. Первичная
обмотка изолирована от вторичных обмоток двумя слоями лакоткани толщиной
0,1 мм и двумя слоями фторопластовой пленки толщиной 0,05 мм. Вторичные
обмотки изолированы одна от другой двумя слоями фторопластовой пленки,
Диаметр провода первичной обмотки трансформатора выбран не по допустимой
плотности тока, а из соображений удобства намотки (в одном слое умещается
ровно 100 витков использованного провода), Его диаметр может быть меньше,
например, 0,16 мм.
Конденсатор С1 и трансформатор Т 1 приклеены непосредственно к плате
эпоксидной смолой. Все стабилитроны и резисторы R7, R8 установлены на
плате в вертикальном положении.
Безошибочно смонтированный блок питания налаживания не требует. Надо
только резистором R2 установить симметричность колебаний генератора. Для
этого к выходу источника +12 В подключают резистор сопротивлением 1,5 к0м
(эквивалент нагрузки) и подстроенным резистором R2 устанавливают по
осциллографу минимальную амплитуду пульсации на выходе генератора. При
отсутствии осциллографа максимальное выгодное напряжение генератора
устанавливают по вольтметру.
На рис. 8 приведена схема варианта импульсного
усилителя. Несмотря на то, что в нем на два транзистора больше, он все же
заслуживает внимания. Благодаря дополнительному каскаду усиления фронты и
спады импульсов на обмотках трансформатора становятся более крутыми . В
результате амплитуда пульсации выпрямленного напряжения на выходах блока
питания примерно в два раза меньше, чем в блоке по схеме рис. 5 (0,17 В и
0,35 В соответственно).
Значительно облегчен режим работы ОУ, что повышает его надежность.
Уменьшение нагрузки ОУ приводит к некоторому повышению частоты колебаний
генератора. Поэтому, если желательно сохранить частоту следования
импульсов 20 кГц, сопротивление резистора R4 надо увеличить до 51 к0м.
Выходные напряжения и их зависимости от 11 до и Гц в обоих вариантах
устройства практически одинаковы. Это объясняется тем, что в варианте по
схеме рис. 8 на резисторе R6 дополнительно рассеивается мощность около
0,04 Вт, в результате чего по потреблению энергии от сети он почти
равноценен варианту по схеме рис. 5.
Пульсации выпрямленного сетевого напряжения частотой 100 Гц проходят на
выход преобразователя, где модулируют высокочастотные колебания. Амплитуда
этих пульсации на выходах источника ±15 В равна 0,17 В, на выходе
источника 12 В - 0,15 В. Амплитуду пульсации как высокочастотных, так и
сетевых, можно снизить до 0,02 В, подключив к выходам источников дроссели
индуктивностью 220 мкГн и оксидные конденсаторы емкостью 10 мкФ.
Высокочастотные пульсации двухполярного источника можно вообще свести на
нет (до напряжения < 1 мВ), если к его выходу подключить фильтр по схеме
рис. 9. Магнитопровод дросселя L1 - Ш4х4 из феррита 2000НМ. Обмотку
выполняют в два провода ПЭЛ 0,21 до заполнения каркаса.
Примечание. Для повышения надежности работы описанного здесь блока
питания в его входную цепь последовательно с конденсатором С1 желательно
включить резистор сопротивлением 10...15 Ом, ограничивающий его ток
зарядки при подключении к сети. Полезно также параллельно этому
конденсатору подключить резистор сопротивлением 1 МОм для разрядки
конденсатора после отключения блока от сети.
|
