В продаже есть немало блоков питания, выполненных в виде сетевой вилки. Часть из них не имеет стабилизатора и для данного применения не годятся из-за прослушивающегося (в паузах) сетевого фона. В хороших адаптерах в пластмассовом корпусе находятся понижающий напряжение трансформатор, выпрямитель, конденсаторы фильтра и стабилизатор на микросхеме КР142ЕН12. Типичная схема такого источника питания показана на рис. 2.21.
Рис. 2.21. Типовая схема стабилизированного источника питания
При небольшом потребляемом токе нагрузкой (до 100 мА) этот источник работает вполне нормально, но при его увеличении корпус начинает сильно греться, что объясняется тем, что для работы указанной микросхемы в режиме стабилизации на ней должно падать напряжение не меньше 3,8 В (между входом и выходом). При токе 0,5 А выделяемая на DA1 мощность в виде тепла составит не менее 1,9 Вт. Обычно это значение еще больше из-за того, что напряжение со вторичной обмотки трансформатора никогда не выбирается минимально допустимым, так как возможна нестабильность сетевого напряжения (его снижение до 180 В).
Малые габариты корпуса адаптера не позволяют обеспечить хороший теплоотвод для микросхемы стабилизатора. И, несмотря на то, что нагрев элементов такого блока питания является допустимым, ни для кого не секрет, что с увеличением температуры снижается надежность и срок службы источника.
А если забыть такой адаптер включенным в сеть, да еще при 30-градусной жаре, тут недалеко и до пожара (тепловые предохранители имеют далеко не все вилочные блоки питания).
Большинство аудиоплееров не имеют надежного автостопа при окончании ленты, и в этом случае резко возрастает потребляемый ток, что при длительном нахождении в таком состоянии, например, если вы заснули с включенным плеером, может его повредить. Так, например, модель аудиоплеера со встроенным приемником WALKMAN WM-FX271 (Sony) потребляет токи в режимах: радиоприем УКВ станций - 50 мА; воспроизведение с кассеты - 90 мА; заторможенный мотор (при окончании ленты в кассете) - 320 мА.
Учитывая все выше сказанное, я решил сделать низковольтный источник питания, который будет оставаться холодным при любых условиях эксплуатации, к тому же имеющий защитное отключение при коротком замыкании на выходе или в случае превышения тока в нагрузке установленного уровня, например, при окончания кассеты.
Такая схема показана на рис. 2.22.
Рис. 2.22. Принципиальная схема
Чтобы уменьшить тепловыделение на стабилизаторе, применена микросхема интегрального стабилизатора работающая при малом падении напряжения (1,1 В) между входом и выходом КР142ЕН22 (подойдут также импортные аналоги из серии "LOW DROP" CD, LD1085CT).
Управление работой БП осуществляется при помощи двух кнопок SB1, SB2. Кратковременное нажатие на SB1 подает питание на первичную обмотку трансформатора. При этом, за счет тока через резистор R7 и светодиод оптронного ключа VS1, он срабатывает, и цепь кнопки SB1 блокируется. Свечение светодиода HL1 будет напоминать, что источник подключен к сети. В этом состоянии схема будет находиться до того момента, пока не нажмем вторую кнопку SB2 или же не откроется транзистор VT1. Для срабатывания транзистора необходимо, чтобы напряжение на R3 превысило 0,6 В, что происходит при выходном токе выше заданной этим резистором величины.
При правильном монтаже схема начинает работать сразу и требует только установки выходного напряжения 2,8...2,9 В резистором R6, а при помощи R3 - тока срабатывания защиты.
Регулировку тока срабатывания защиты удобнее выполнять при подключенном к выходу стабилизатора переменном резисторе около 50 Ом (эквиваленте нагрузки), соединенным последовательно с амперметром. Этим резистором устанавливаем ток в цепи нагрузки, при котором должна сработать защита, и подстройкой R3 добиваемся выключения источника питания (светодиод HL1 гаснет).
При монтаже использовались детали: подстроенные резисторы R3 - СП5-16ВА-0.5 Вт; R6 - СПЗ-19а-0,5 Вт; постоянные резисторы МЛТ и С2-23; конденсаторы: С1 - К50-29В на 16 В; С2 и С4 - К50-35 на 6,3 В; С3 - К10-17.
Диоды VD1...VD4 подойдут любые малогабаритные, у которых допустимый прямой ток не меньше 1 А. Светодиод лучше использовать из серии. КИПД.
Транзистор может применяться с аналогичной проводимостью любого типа, но с большим коэффициентом усиления. Оптронный ключ VS1 можно заменить на 5П19Т1.
Трансформатор я взял унифицированный из серии ТП121-2-6 В и потом доработал: он имеет удобную конструкцию (легкий доступ для удаления лишних витков с вторичной обмотки - это можно сделать, не разбирая железо). Его нагрузочная характеристика показана на рис. 2.23 (пунктиром показана характеристика после удаления около 40 витков с вторичной обмотки).
Рис. 2.23. Зависимость напряжения во вторичной обмотке трансформатора. ТП121-2 от тока в нагрузке
Конструкция трансформатора предусматривает его установку прямо на плату. Печатная плата источника питания показана на рис. 2.24. На ней размещены все детали, за исключением светодиода HL1. Микросхема интегрального стабилизатора DA1 крепится к небольшому радиатору.
Рис. 2.24. Топология печатной платы и расположение элементов
Автор: Шелестов И.П.