Электрические схемы бесплатно. Сетевой блок питания трансивера - своими руками!

 






Сетевой блок питания трансивера - своими руками!

Категория: Электропитание

Электропитание Сетевой блок питания трансивера - своими руками! С.Макаркин, RX3AKT
Приобретение дорогого импортного трансивера, как правило, сопряжено со значительными материальными затратами. Часто средств на покупку блока питания совсем нс остается. И тут перед счастливым радиолюбителем встает проблема самостоятельного изготовления питающего устройства. Каким же требованиям оно должно удовлетворять?
В первую очередь, наряду с необходимой мощностью самодельный блок питания должен иметь хорошую надежность, чтобы вероятность повреждения подключенного приемопередатчика была минимальной. Надежность, как понятно, зависит от совокупной надежности всех элементов конструкции и их функциональной важности. В сетевом блоке питания важнейшую роль играет узел стабилизатора напряжения. В этой статье приведено описание самодельного сетевого устройства питания, главной "изюминкой" которого и есть схема стабилизатора. Блок работает без замечаний уже приблизительно полугода совместно с трансивером KENWOOD TS-570D. Недавно во час летней жары он прошел дополнительные испытания, работая приблизительно суток на эквивалент нагрузки при номинальном токе.
Параметры блока питания:
Выходное напряжение - 13,8 В (регулируется)
Номинальный ток нагрузки - 25 А
Ток защиты от короткого замыкания - 27 А
Просадка выходного напряжения при номинальном токе нагрузки - не более 0,5 В
Габариты - 130 х 140 х 350 мм
Не менее важной проблемой, чем отбор схемы стабилизатора, является расчет и изготовление силового трансформатора. Эта проблема почти вечно связана с массой трудностей - надо доставать нужное по размеру железо, провода необходимого сечения и, главное, произвести трудоемкую намотку. Все эти моменты вызывают у радиолюбителей глухое отвращение к самостоятельному изготовлению трансформатора и охота достать уже готовый. Что, в свою очередь, отодвигает момент выхода в эфир на новеньком трансивере в "долгий ящик".
На самом деле, самодельный трансформатор - не такая уж трудная вещь. Глаза боятся, руки делают! Из своего опыта в качестве сердечника я предпочитаю использовать Ш-образные пластины. Несмотря на то, что необходимые габариты трансформатора при этом несколько больше, чем с торроидальным сердечником, технологические удобства берут верх.
В первую очередь надобно оценить пригодность имеющегося сердечника или прикинуть, какой искать. Затем рассчитать диаметры провода и число витков обмоток и, наконец, правильно оценить полученные результаты. Заглянув в старый справочник, можно найти там следующие приблизительные формулы:

Схема Сетевой блок питания трансивера - своими руками!
ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ


Следует иметь в виду, что число витков первичной обмотки на практике оказывается несколько меньшим, а вторичной - большим, по сравнению с расчетным. Тем не менее, сначала следует намотать первичную обмотку с запасом в 20 - 30 процентов. Запас пригодится при дальнейшей подгонке числа витков для оптимального режима работы трансформатора. При намотке желательно подсчитывать число витков для последующей коррекции расчетного параметра "N".
После завершения черновой намотки сетевой обмотки следует закрепить се витки, собрать магнитопровод и измерить ток первичной обмотки на холостом ходу. Этот замер даст довольно полную информацию о качестве выполненной работы На данном этапе. Величина измеренного тока зависит от габаритной мощности трансформатора или, проще говоря, от размера его сердечника. Для трансформаторов с мощностью 200 - 1000 Вт ток холостого хода может иметь величину порядка 100 - 150 мА. Если измеренный ток будет меньше этой величины, это означает, что КПД трансформатора будет ниже нормы и от него нс удастся получить ожидаемой мощности. В этом случае от обмотки надо отмотать часть витков и снова повторить замер тока.
Чтобы избежать неожиданных неприятностей, связанных со случайными меж-витковыми замыканиями, первый замер желательно производить, включив последовательно с обмоткой сетевую лампочку мощностью не менее 100 Вт. Если построить график зависимости тока холостого хода от числа витков, то на этом графике можно будет увидеть довольно резкий перелом, который показывает, что при определенном числе витков более того незначительное их уменьшение приводит к резкому приросту тока. Так вот, оптимальным можно считать число витков, когда график тока немного нс доходит до места перелома вверх. Общим критерием качественности выполненной первичной обмотки можно считать отсутствие заметного нагрева сердечника трансформатора при работе без нагрузки в течении нескольких часов.
Хочу отметить, что стараться наматывать трансформатор методом "виток к витку" весьма трудоемкое дело. Первичную обмотку совершенно можно мотать "в навал". Современные обмоточные провода с их надежной лаковой изоляцией допускают такой метод намотки. Надо только следить за равномерностью распределения витков по поверхности обмотки, чтобы не создавать участки с повышенной межвитковой разностью потенциалов. Итак, первичная обмотка закончена. Витки закреплены, сделаны гибкие выводы и поверх витков проложена изоляция из нелегкоплавкого материала, в качестве которого, можно использовать ленту из фторопласта, взятую от конденсаторов ФТ-3.
Теперь надо осуществить экранирование сетевой обмотки. Лучше всего это совершать тонкой медной фольгой, обмотав ей в один слой поверхность ещё изготовленной сетевой обмотки. Экранирующая обмотка имеет только один вывод. который присоединяется потом к общей (земляной) шине питания. Экранирующая обмотка ни в коем случае не должна быть замкнутой, иначе это привело бы к гибели вашего трансформатора. Между перехлестывающимися концами фольги обязательно надо проложить надежную изоляцию. После изоляции экранирующей обмотки можно приступить к не менее ответственному делу - намотке вторичной, сильнотоковой обмотки. Ее конструкция зависит от выбора схемы выпрямителя. Если планируется применить мостовой выпрямитель, то мотается простая безотводная обмотка. Если в окне трансформатора имеется довольно свободного места, желательно использовать парафазную двухполупериодную схему выпрямителя с двумя диодами и соответственно двойную вторичную обмотку с средним выводом. Потери в обмотке и на выпрямителе в этом случае будут меньшими, чем в первом случае.
Для мощной вторичной обмотки обычно используется толстый медный провод диаметром несколько миллиметров или медная шинка. Это затрудняет производство ручной намотки и может привести к повреждению изоляции низлежащих витков. В своей конструкции я использовал своеобразный "литцендрат"- жгут из нескольких, сложенных сообща, проводов диаметром приблизительно 0,8 мм. При таком способе намотки важно следить за параллельностью расположения отдельных проводов этого жгута, чтобы не начать появления тока рассогласования между отдельными проводами обмотки.
Важный вопрос - на какое напряжение рассчитывать вторичную обмотку? Ответ на него зависит от многих факторов. Таких, как свойства магнитопровода, емкость конденсатора фильтра выпрямителя, пределы возможных колебаний напряжения сети, свойства стабилизатора напряжения. На многие из этих вопросов легче получить ответ, поставив соответствующий опыт, чем пытаться рассчитать теоретически. В любом случае надо ориентироваться на величину выпрямленного напряжения порядка 20 Вольт. Увеличение этой цифры полезно для увеличения стабильности выходного напряжения за счет большего запаса напряжения для стабилизации. Однако, это, в свою очередь, приводит к ужесточению теплового режима работы трансформатора и стабилизатора, к необходимости применять электролитические конденсаторы фильтра на большее напряжение, то есть более дорогие и габаритные.
Одним словом, тут надо придерживаться правила "золотой середины" и не пускать для достижения неоправданно высоких нагрузочных параметров форсирования режимов узлов блока питания. После пробной намотки вторичной обмотки надо не запамятовать ещё проверить ток холостого хода сетевой обмотки. Он не должен возрасти более, чем на 5 - 10 мА. Далее, качество выполнения каждого этапа сборки устройства питания желательно проверять, нагружая его на эквивалент, которым может служить гирлянда соответствующим образом соединенных ламп накаливания. Я использовал старые 12-ти вольтовые автомобильные лампы от фар дальнего света, соединив параллельно обе спирали. Одна лампа в таком включении "кушает" приблизительно 6А.
Собрав схему выпрямителя сообща с конденсатором фильтра, производим замеры нагрузочной способности, среднего напряжения и напряжения пульсации при номинальном токе нагрузки. Наибольший интерес вызывает величина напряжения в минимуме периода пульсации. Замеренное осциллографом, оно должно быть нс менее чем на три вольта (мин. припас на стабилизацию) больше выходного напряжения стабилизатора и, в нашем случае, составит 13,8+3=16,8 В.
Немаловажно правильно предпочесть емкость конденсатора фильтра. Обычно ее выбирают порядка 100000 мкф. Я испытывал трудности с приобретением такого конденсатора и набрал необходимую емкость, соединяя параллельно имеющиеся конденсаторы. Мне удалось разместить их во всех закоулках корпуса блока, приклеивая конденсаторы клеем "расплав". Выводы одноименных полюсов надо соединить проводами в одной точке, в непосредственной близости от выходного разъема. Можно использовать конденсатор и меньшей емкости, но при этом надобно несколько увеличить напряжение вторичных обмоток, контролируя напряжение пульсации под нагрузкой, как было описано выше.
Когда сборка трансформатора и выпрямителя была окончательно завершена, передо мной встал соврем непростой вопрос выбора схемы стабилизатора напряжения. С одной стороны, существует масса схем с транзисторами в качестве регулирующего элемента, с иной стороны, соблазнительно было бы использовать стабилизатор полностью в интегральном исполнении. Последний вариант был бы предпочтителен и своей технологичностью, и качественными параметрами, гарантированными микросхемой, если бы не цена(у).
Раньше и в данный момент я просторно применяю в своих конструкциях микросхемы КР142ЕН12. Всем они хороши - ценой, доступностью и своими параметрами, не боятся короткого замыкания. Только вот ток маловат. Всего приблизительно двух с небольшим ампер. Импортные аналоги наших микросхем LM317T -дешевле, стабильней и мощнее, держат три ампера, но все равно это вдали от того, что надобно. Еще раньше, для увеличения мощности стабилизаторов я соединял выводы двух таких микросхем параллельно. Максимальный ток увеличивался так же ровно в два раза.
В данном же случае я пошел на опыт и соединил параллельно целых девять микросхем, равномерно разместив их на общем радиаторе. По стандартной схеме присоединил два резистора к общему управляющему выводу и включил немудреную схему. Результаты испытаний под нагрузкой полностью оправдали мои предположения - отличные стабилизирующие свойства схемы сохранились такими же, как у отдельной микросхемы, а максимальный ток увеличился пропорционально их числу.


Схема Сетевой блок питания трансивера - своими руками!
ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ


Используемые в стабилизаторе микросхемы перед монтажом следует испытать по отдельности. Выходные напряжения каждой микросхемы могут отличаться на небольшую величину. Но я намеренно не стремился избирать экземпляры с одинаковыми параметрами, рассуждая следующим образом - пускай, при токе, допустим, два ампера работает всего одна из девяти микросхем. Зато когда ток увеличится до величины больше трех ампер, нагруженный чип почувствует перегрузку. В нем начнет срабатывать внутренняя схема защиты от короткого замыкания, то есть плавно увеличится его внутреннее сопротивление, и протекающий ток перераспределится на следующую микросхему. Так будет продолжаться пока все микросхемы не включатся в процесс стабилизации напряжения.
При дальнейшем увеличении тока выше номинального будет наблюдаться быстрое уменьшение выходного напряжения - окончательно сработает функция защиты от перегрузки. Такая схема, кроме предельной простоты и минимума используемых элементов, имеет ещё одно преимущество - лучшую теплоотдачу распределенных по радиатору микросхем.
В моей конструкции использовались три игольчатых радиатора от строчной развертки телевизоров "Электроника 401", укрепленные на общем алюминиевом основании. Под радиаторами на каждый случай смонтирован охлаждающий вентилятор, правда, включать его не приходится - температура теплоотвода более того при интенсивной работе на передачу невысока. Регулировка выходного напряжения такой схемы может осуществляться в очень широком диапазоне - от двух до нескольких десятков вольт. В таблице приведены усредненные величины сопротивления регулировочного резистора (переменный резистор 3,3 кОм), в зависимости от требуемого выходного напряжения.

Напряжение, В
Сопротивление, Ом
Напряжение, В
Сопротивление, Ом
2
115
8
1057
3
276
9
1215
4
433
10
1368
5
586
11
1530
6
745
12
1686
7
903
13
1835
Замечу, что радиатор с микросхемами должен обязательно быть изолирован от корпуса блока питания. Сам корпус лучше не соединять гальванически со схемой стабилизатора, а присоединить к защитному заземлению. На входе сетевого напряжения желательно установить простой LC фильтр. Он защитит трансивер от попадания сетевых помех. Индикация работы блока питания производится двумя лампами HL1- любая неоновая, HL2 - лампа накаливания. Она также выполняет роль разрядного резистора. По длительности ее свечения после выключения блока из сети можно судить о качестве конденсатора С5, а по яркости - о стабильности выходного напряжения.
В заключение скажу, что цена(у) одной микросхемы LM317 в Москве составляет чуть больше 3 рублей - почти в два раза дешевле, чем наша отечественная КР142ЕН12, но по надежности превосходящая ее.

("Радио -Дизайн" № 2 .98)






Похожие схемы:

Сетевой блок питания для плеера
Сетевой блок питания для плеера
В наше час у многих имеются плееры различных фирм. Все они питаются от батареек типа "пальчик". Эти батарейки имеют небольшую емкость и при эксплуатации плейера быстро "садятся". Поэтому лучше в стационарных условиях плееры питать от сети через блок питания, так как цена(у) батареек в наше час "кусается". В радиотехнической литературе имеются описания различных блоков питания для радиотехнических устройств, в том числе и для плееров с 3-вольтовым питанием. Описанный ниже блок обеспечивает выходное


Универсальный блок питания низкого напряжения
Универсальный блок питания низкого напряжения
На практике очень часто для питания различных устройств требуются напряжения от 3 до 12 В. Описанный блок питания позволяет получать напряжения следующего ряда: 3; 4,5(5); 9; 12 В при токе нагрузки до 300 мА. Имеется вероятность оперативно изменять полярность выходного напряжения.  


Вечный блок питания
Вечный блок питания
Для работы телевизора, компьютера, радиоприемника обязательно требуется блок стабилизированного питания. Устройства, включенные в сеть круглосуточно, а также схемы, собранные начинающим радиолюбителем, требуют абсолютно надежного блока питания (БП), чтобы не было повреждения схемы или возгорания блока питания. А теперь несколько "страшных" историй: у одного моего друга при пробое регулирующего транзистора "вылетело" много микросхем в самодельном компьютере; у другого после


Блок питания для электромеханических часов типа Слава
Блок питания для электромеханических часов типа Слава
При современных ценах на батарейки электромеханические часы типа "Слава" выгоднее всего питать от сети. Особенно если они встроены в мебель, например, на кухне. Опубликованные ранее схемы такого питания в основном бестрансформаторные, такие схемы питания опасны, так как механизм часов пребывает под напряжением сети, поэтому лучше совершать питание трансформаторное (см. рисунок). Схема оригинальностью не отличается. Она включает параметрический стабилизатор тока CI, R1, I обмотка Т1 и стабилизатор напряжения на 1,5


Малогабаритный простой блок питания
Малогабаритный простой блок питания
Описанный ниже блок питания можно использовать для переносных и малогабаритных радиотехнических устройств (радиоприемников, магнитол, магнитофонов и др.). Технические данные: Выходное напряжение - 6 или 9 В Максимальный ток нагрузки - 250 мА Блок питания имеет параметрический стабилизатор тока и компенсационный стабилизатор напряжения. Поэтому он не боится короткого замыкания по выходу, и выходной транзистор стабилизатора практически не может вылезти из строя. Схема блока


Тиристорный зарядный блок
Тиристорный зарядный блок
Тиристорный зарядный блок Красимира Рилчева предназначен для зарядки аккумуляторов грузовых автомобилей и тракторов. Он обеспечивает плавно регулируемый (резистором RP1) зарядный ток до 30 А. Принцип регулирования - фазоимпульсный на основе тиристоров, обеспечивающий максимальный КПД, минимальную рассеиваемую мощность и не требующий мощных выпрямительных диодов. Сетевой трансформатор выполнен на магнитопроводе сечением 40 см2, первичная обмотка содержит 280 витков ПЭЛ-1,6, вторичная 2x28 витков ПЭЛ-3,0. Тиристоры





Оставить комментарий