Предлагаемый компактный блок питания (БП) собран на интегральной микросхеме L4960 фирмы SGS-Thomson Microelectronics, представляющей собой регулируемый импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока, который обеспечивает выходной ток до 2,5 А при выходном напряжении 5...40 В. Микросхема имеет встроенную защиту от превышения температуры, перегрузки по току и короткого замыкания в цепи нагрузки. Этот блок предназначен для питания различных электронных устройств, потребляющих мощность до 25 Вт.
Принципиальная схема устройства представлена на рис. 1. Сетевое напряжение 220 В через плавкий предохранитель FU1, контакты выключателя SA1 и помехоподавляющий фильтр C4L1L2C5 поступает на первичную обмотку понижающего трансформатора Т1 Выключатель SA1 имеет встроенный индикатор - газоразрядную лампу. Резистор R1 продлевает срок службы лампы выключателя и уменьшает ее нагрев.
Напряжение вторичной обмотки трансформатора через самовосстанавливающийся предохранитель FU2 поступает на мостовой выпрямитель на диодах Шоттки VD4-VD7. Применение таких диодов снижает потери мощности на выпрямителе и, соответственно, нагрев его элементов, а также приблизительно на 1 В увеличивает выпрямленное напряжение на конденсаторе фильтра С3. Самовосстанавливающийся предохранитель FU2 защищает трансформатор от перегрузок при неисправностях выпрямителя, микросхемы DA1, а также при "ошибках" ее системы защиты.
Система защиты от перегрузок некоторых интегральных импульсных стабилизаторов, например, LM2575T, LM2576T, может давать сбои, если в качестве нагрузки подключен мощный генератор стабильного тока или другой импульсный стабилизатор сопоставимой мощности. Варистор RU1 защищает сетевой трансформатор и диоды выпрямителя от импульсных помех и бросков сетевого напряжения. Выходное напряжение регулируют переменным резистором R5 в интервале от 5 до 18 В. Верхнее по схеме положение движка переменного резистора соответствует минимальному выходному напряжению.
Рабочая частота микросхемы DA1 - около 95 кГц. Форма напряжения на выходе микросхемы (вывод 7) прямоугольная, скважность импульсов зависит от выходного, входного напряжений и тока нагрузки. Резистор R6 и диод VD1 защищают микросхему от повреждений, например, при резком повороте движка переменного резистора R5 или подключении к выходу БП заряженного конденсатора большой емкости. При перегрузке выхода стабилизатора встроенная в микросхему защита отключает выходное напряжение и примерно через 0,5 с пытается запуститься вновь.
Дроссель L3 - накопительный. Двухзвенный фильтр С9-C12L4C17-C19L5C20-С22 снижает пульсации выходного стабилизированного напряжения. Оксидный конденсатор С9 из-за сильноточных высокочастотных пульсаций имеет повышенный риск деградации, поэтому он зашунтирован керамическими конденсаторами С10-С12 Аналогичное решение применимо и к оксидному конденсатору С3.
Реле К1 включает питание светодиода HL3 при токе нагрузки более 1 А. Это позволяет оперативно отследить повышенное энергопотребление, например, УМЗЧ в режиме молчания. Ток отпускания контактов реле - около 0,6 А. Катушка реле К1 также входит в состав фильтра.
На микроамперметре РА1, стабилитроне VD8 и резисторах R10, R11 выполнен вольтметр, который измеряет выходное напряжение блока питания. Стабилитрон VD8 и резистор R11 обеспечивают "растяжку" шкалы прибора РА1.
При замкнутых контактах выключателя SA2 защита нагрузки и стабилизатора обеспечивается встроенными узлами микросхемы DA1, а в случае ее неисправности - самовосстанавливающимся предохранителем FU2. Самовосстанавливающийся предохранитель FU3 на ток 0,75 А предназначен для защиты узлов маломощной нагрузки. Выключатель SA3 позволяет оперативно отключить нагрузку от БП и тем самым уменьшить шанс повредить питаемую аппаратуру.
Светодиоды HL1, HL2 подсвечивают шкалу прибора РА1. Светодиод HL4 индицирует наличие напряжения на выходе стабилизатора DA1, a HL5 - наличие напряжения на нагрузке.
Блок питания смонтирован в металлическом корпусе размерами 178x160x49 мм от старой импортной автомагнитолы. Корпус предварительно окрашен черным автомобильным лаком БТ-577 и подвергнут сушке, сначала в течение 12 ч при комнатной температуре, затем дважды по 40 мин при температуре 180°С и еще 12 ч при комнатной температуре. Такой режим предотвращает появление пузырей на поверхности. Сушка окрашенного корпуса только при комнатной температуре может затянуться на полгода. Перед покраской в нижней и боковых стенках корпуса сверлят 100...200 вентиляционных отверстий диаметром 3 мм.
Большинство деталей конструкции размешены на двух платах, рис. 2 и рис. 3. Монтаж выполнен навесным способом. Сильноточные соединения выполнены медным монтажным проводом диаметром не менее 1 мм. Вывод 4 микросхемы, диоды VD2, VD3, конденсатор С9 должны подсоединяться к общему проводу отдельными проводниками. Соединять металлический корпус устройства и общий провод нужно в точке. указанной на схеме символом заземления (см рис. 1). Правильная разводка силовых и сигнальных цепей исключительно важна для безупречной работы БП.
Трансформатор Т1 - ТП-30-2 от переносного черно-белого телевизора "Юность". С таким трансформатором при сетевом напряжении 220 В блок питания обеспечивает на выходе напряжение 12 В при токе нагрузки 2...5 А. При большем напряжении максимальный выходной ток линейно снижается до 0,5 А при выходном напряжении 18 В. Чтобы увеличить выходной ток до 2,5 А при напряжении 18 В, следует применить трансформатор с габаритной мощностью не менее 60 Вт и напряжением холостого хода на вторичной обмотке 22...27 В. Но такой трансформатор может не уместиться в корпусе указанных размеров
Микросхема L4960 установлена на ребристый дюралюминиевый теплоотвод с общей площадью охлаждения 100 см2 (одна сторона), изолированный от корпусе.
Дроссель L3 намотан на кольцевом магнитопроводе К32х20х6 из феррита 3000НМ. Обмотка содержит 30 витков самодельного литцендрата, составленного из 33 отрезков провода ПЭВ-2 0,13. Перед намоткой в магнитопроводе необходимо сделать немагнитный зазор, для чего кольцо разламывают в тисках на две части и склеивают моментальным суперклеем. После чего кольцо последовательно просушивают 2 ч при комнатной температуре и 6 ч при температуре 60°С. Затем кольцо обметывают лакотканью и в два слоя наматывают обмотку. Между слоями нужно проложить один слой лакоткани. Если блок питания будет рассчитан на повышенную выходную мощность (18 В, 2,5 А), то необходимо использовать либо два склеенных вместе таких кольца, либо магнитопровод большего размера. Немагнитный зазор обязателен. Дроссель установлен в прямоугольном отверстии на монтажной плате и зафиксирован силиконовым герметиком. Допустимо применение любого аналогичного дросселя индуктивностью 150,3...50 мкГн. Остальные дроссели промышленного изготовления. L1, L2 - LCHK-007, L4, L5 - НСНК-007 на Н-образных ферритовых магнитопроводах, рассчитанных на ток не менее 3 А, с сопротивлением обмоток не более 30 мОм.
Роле К1 самодельное, 23 витка провода ПЭВ-2 0,51 намотаны на баллоне геркона. КЭМ-2 Выключатель SA1 - IRS-101-1 A3 или IRS- 101-12С со встроенной лампой тлеющего разряда. Выключатель SA3 - кнопочный на ток не менее 3 А, например, KDC-A04Т, SDDF-3 Аналогичные отечественные переключатели. ПКН41-1-2 имеют значительно меньший срок службы и более тугую возвратную пружину.
Светодиоды HL1, HL2 - RL50-WH744D белого цвета свечения (8000 мКд), их можно заменить любыми с повышенной светоотдачей. Перед их линзами устанавливают полупрозрачную матовую светорассеивающую пленку. Светодиоды HL3 - RL30-RD314S красного, HU - RL30-YG414S зеленого, HL5 -RL30-HY214S желтого цветов свечения можно заменить аналогичными, например, из серии КИПД66.
Диоды SR306 можно заменить на SR360, MBR360, 31DQ06 Вместо диода UF4004 подойдет любой из серий 1N400x, UF400x, КД247, КД243, КД209. Стабилитрон BZV55C-3V6 заменим на 1N4729A, TZMC3V6, G2S3.6.
Переменный резистор R5 - импортный малогабаритный с линейной характеристикой зависимости сопротивления от утла поворота. Корпус переменного резистора соединен с общим (минусовым) проводом, но должен быть изолирован от корпуса конструкции. Сигнальный провод, идущий от переменного резистора, R6 должен быть экранирован. Остальные резисторы - любого типа общего применения соответствующей мощности. Варистор RU1 - MYG10-471 можно заменить аналогичным дисковым FNR-10K471. FNR-14K471 TNR10G471. Конденсаторы C1, C2 - керамические на номинальное напряжение не ниже 50 В. Конденсаторы С10-С12, С17, С21, С22 - керамические на номинальное напряжение не ниже 25 В. Конденсаторы С13-С16 - керамические или пленочные на номинальное напряжение не ниже 50 В. Конденсаторы С6, С7 - пленочные. Оксидные конденсаторы - импортные аналоги К50-68. Конденсаторы С4, С5 - импортные керамические на номинальное напряжение не ниже 400 В переменного тока или 630 В постоянного тока. От качества этих конденсаторов в значительной степени зависит безопасность эксплуатации БП. Можно применить конденсаторы К15-5 на рабочее напряжение не ниже 1600 В
Микроамперметр РА1 - М68501, от отечественного магнитофона. Вариант шкалы прибора размерами 40x20 мм показан на рис. 4.
Шкала нарисована в простой для освоения программе Nero Cover Designer - графическом векторном редакторе из пакета программ Ahead Nero версии 8. Градуировку шкалы производят в рабочем положении прибора.
Вид на компоновку узлов в корпусе БП показан на рис. 5.
Безошибочно изготовленный из исправных деталей блок питания начинает работать сразу и почти не требует налаживания. При необходимости подбором резистора R2 устанавливают верхнюю границу выходного напряжения и подбором резистора R10 - требуемую чувствительность вольтметра.
Небольшой уровень электромагнитных излучений БП и пульсаций напряжения на его выходе позволил автору поставить на этот БП питаемый от него же самодельный карманный двухконтурный. УКВ радиоприемник, собранный в первой половине 90-х на микросхеме К174ХА34. Радиоприем осуществляется в железобетонном доме на встроенную телескопическую антенну без каких-либо помех и скрипов с расстояния 30 км от радиовышки.
Автор: А. Бутов, с. Курба Ярославской обл.