На базе сетевого адаптера от ненужного устаревшего телефонного аппарата с функцией автоматического определения номера звонящего абонента, собранного на микропроцессоре Z80A, можно изготовить несложный блок питания с линейным стабилизатором, обеспечивающий на выходе два стабилизированных напряжения +5 В и +8 В при суммарном токе нагрузок до 500 мА. Он может использоваться для питания цифровых и аналоговых устройств, для подзарядки аккумуляторных батарей мобильных устройств, для питания детских игрушек.
Принципиальная схема такого БП представлена на рис. 1.
Напряжение сети переменного тока 220 В через замкнутые контакты выключателя SA1 и защитные резистор R1 и плавкий предохранитель поступает на первичную обмотку сетевого трансформатора Т1.
Со вторичной обмотки этого трансформатора снимается пониженное до 11 В напряжение переменного тока, которое выпрямляется мостовым выпрямителем, собранным на диодах Шоттки VD1 - VD4. Использование таких диодов уменьшает потери мощности на диодном выпрямителе и примерно на 1 В повышает напряжение на конденсаторе фильтра С7. Самовосстанавливающийся предохранитель FU2 защищает понижающий трансформатор от перегрузки.
Поскольку блок питания был смонтирован в компактном корпусе, максимальный ток нагрузки для данного трансформатора с целью повышения надежности снижен с 0,8 А до 0,5 А. Диоды VD5, VD6 защищают микросхемы от повреждения обратным напряжением, которое может быть на выходах микросхем, если напряжение на обкладках конденсатора С7 будет понижаться быстрее, чем напряжение на выходе стабилизатора, например, из-за короткого замыкания на выходе выпрямителя или потери емкости конденсатора С7. Варистор RU1 защищает трансформатор и диоды Шоттки от всплесков сетевого напряжения.
Блок питания по схеме рис. 1, содержит два линейных стабилизатора, собранных на интегральных микросхемах DA1 и DA2. Первая обеспечивает стабилизированное выходное напряжение +5 В, вторая - стабилизированное напряжение +8 В. Суммарный ток подключенных нагрузок может достигать 0,5 А.
При большем токе полимерный самовосстанавливающийся предохранитель FU1 разогревается и переходит в состояние высокого сопротивления. Переключателем SB1 можно выбрать напряжение, поступающее на нагрузку: +5 В или + 8 В. При этом, если SB1 находится в положении "+5 В", светится светодиод HL2, если в положении "+8 В", то будет светить HL3. Также, кроме максимально допустимого суммарного тока подключенных нагрузок, нет ограничений на одновременное использование двух стабилизаторов.
Например, на выход канала "+5 В" можно установить USB-розетку и заряжать от него карманный Flash плеер, аккумуляторную батарею мобильника, фотоаппарата, а канал "+8 В" может в это время использоваться для питания радиоприемника. В этот БП установлен самовосстанавливающийся предохранитель на номинальный рабочий ток чуть больше, чем заявленные максимальные 0,5 А.
Дело в том, что в малогабаритном корпусе при таком токе понижающий трансформатор заметно нагревается, температура в компактном корпусе повышается, что приводит к тому, что самовосстанавливающийся предохранитель срабатывает при меньшем токе.
При сработавшем предохранителе остается включенным светодиод HL1, который сигнализирует о наличии сетевого напряжения питания.
Блок питания с регулируемым выходным напряжением постоянного тока от 1 до 9 В, собранный по схеме рис. 2, позволяет подключать нагрузку, потребляющую до 1,6 А.
Блок имеет защиту от перегрузки и короткого замыкания в цепи нагрузки, а также защиту от повышенного напряжения сети переменного тока. Работает этот блок питания следующим образом. Напряжение сети переменного тока через плавкий предохранитель FU1 поступает на первичную обмотку понижающего трансформатора Т1. Пониженное до 9 В напряжение переменного тока снимается с одной из вторичных обмоток трансформатора и через один из полимерных самовосстанавливающихся предохранителей FU2 или FU3 поступает на мостовой выпрямитель, собранный на диодах Шоттки VD2 - VD5. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются оксидным конденсатором большой емкости С5, после чего напряжение поступает на компенсационный стабилизатор напряжения, реализованный целиком на дискретных компонентах.
Регулируемый компенсационный стабилизатор реализован по гибридной технологии - на полевом и биполярных транзисторах [1]. Его отличительная особенность - очень малое напряжение насыщения (минимальное напряжение между входом и выходом), которое при испытании этого стабилизатора током нагрузки 2 А, не превышало 60 мВ. Это в десятки раз меньше, чем у компенсационных стабилизаторов традиционного типа, например, популярных серий КР142ЕНхх, **78хх и значительно меньше (в 10...30 раз), чем у микросхем линейных стабилизаторов напряжения с малым минимальным напряжением между входом и выходом.
Выпрямленное напряжение поступает на исток мощного полевого МДП транзистора VT2. Поскольку приобрести n-канальный мощный полевой транзистор с малым пороговым напряжением открывания затвор-исток значительно легче, чем р-канальный, то этот транзистор пришлось установить в минусовую цепь питания.
Открывающее напряжение поступает на затвор этого VT2 через R4, подключенного к общему плюсу цепи питания. Такой способ управления полевым транзистором в компенсационном стабилизаторе не требует принятия специальных мер для запуска, что значительно упрощает конструкцию.
Работает компенсационный стабилизатор следующим образом. При увеличении входного напряжения или уменьшении тока нагрузки выходное напряжение также стремиться увеличиться. Это приводит к тому, что VT3 открывается сильнее, следовательно, сильнее будет открываться и VT1, который, шунтируя цепь затвор-исток VT2, понижает открывающее VT2 напряжение, сопротивление канала сток-исток VT2 увеличивается, выходное напряжение стабилизатора понижается. Регулировку выходного напряжения выполняют переменным резистором R.9.
Стабилитрон VD6 с напряжением стабилизации около 8,2 В защищает полевой транзистор от повреждения. Переключателем SB2можно выбрать диапазон выходных напряжений 1...4 В или 2,3...9 В. При разомкнутых контактах SB2 в качестве источника опорного напряжения работает светодиод HL4 красного цвета свечения, выходное напряжение можно установить в пределах 2,3...9 В. При замыкании контактов SB2 источником опорного напряжения станет кремниевый диод VD7, а выходное напряжение можно установить от 1 до 4 В.
Следует заметить, что конструкций лабораторных блоков питания с минимальным выходным напряжением от 1 В относительно немного. На стрелочном микроамперметре PV1 сделан вольтметр выходного напряжения. Переключателем SB1 можно
выбрать ток срабатывания защиты. Светодиод HL3 зеленого цвета сигнализирует о срабатывании самовосстанавливающегося предохранителя. Варистор RU1 защищает понижающий трансформатор и диодный выпрямитель от всплесков напряжения сети.
Сверхъяркие светодиоды HL1 и HL2 синего цвета свечения индицируют то, что блок питания включен в сеть, а также, подсвечивают шкалу вольтметра. использованный в блоке питания (рис. 2) стабилизатор напряжения при незначительной модификации можно применять в блоках питания, рассчитанных на нагрузку 10...15 А.
Для этого необходимо установить параллельно С5 еще два таких же конденсатора, диоды Шоттки использовать на соответствующий ток, например, 16-амперные MBR1645, закрепленные на теплоотводы. Разумеется, что все сильноточные соединения должны быть выполнены "толстыми" проводами, а понижающий трансформатор должен быть соответствующей габаритной мощностью с сильноточной вторичной обмоткой.
О деталях конструкций. Постоянные резисторы можно применить малогабаритные общего применения любого типа, например, С1-4, МЛТ, С2-23 соответствующей мощности. Подстроечный резистор R7 (рис. 2) - любой малогабаритный, желательно закрытой конструкции. На месте переменного резистора R9 применен подстроечный СП4-1 в полугерметичном корпусе. Хорошую стабильность выходного напряжения можно получить и с другими аналогичными резисторами, например, СПЗ-96, СП4-2М, СГТО-1 или малогабаритными проволочными. ППБ-1А, ППБ-ЗА. Варисторы MYG10-471 можно заменить на FNR-10К471, FNR-14K471, FNR-20K431, TNR10G471.
Оксидные конденсаторы - импортные аналоги К50-35, К50-68. Остальные - керамические на рабочее напряжение не ниже 16 В типа К10-17, К10-50 или в SMD исполнении для поверхностного монтажа. Конденсаторы С8 - СП (рис. 1) установлены непосредственно на выводах микросхем. Вместо диодов с барьером Шоттки 1N5819 можно установить аналогичные SM5819, MBRS140TR, MBRS140TRPBF, SR360, 1N5822.
Мощные диоды Шоттки 1N5822 (рис. 2) можно заменить трехамперными SB360, MBRS360T3, MBRD350, MBR340 и другими аналогичными. Упомянутые типы диодов Шоттки выполнены в различных корпусах. Диоды КД208А можно заменить любыми из серий КД209, КД243, КД247, 1N4001 - 1N4007. Диоды 1N4148 можно заменить на 1N914, 1SS176S или любыми из серий КД510, КД521, КД522 Вместо стабилитрона 1N4738A подойдут BZV55C-8V2, TZMC-8V2, 2С182К1, 2С182Х, 2С182Ц. Светодиоды можно применить любых типов общего применения, например, серий . КИПД21, КИПД40, КИПД66, L-1503. Вместо микросхемы L7805ACV можно установить КР142ЕН5 А, В, МС7805, МС32267, LM330T-5,0, LM2940T-5,0, LM9073 и другие аналогичные [2]. Вместо микросхемы L7808CV подойдут интегральные стабилизаторы МС7808, UVI2940-8,0, и другие аналогичные на выходное напряжение +8 В и ток нагрузки не менее 0,5 А.
Обе микросхемы установлены на общий теплоотвод из дюралюминиевой пластины 80x50x2 мм. Теплоотводящие фланцы микросхем изолированы от теплоотвода слюдяными прокладками.
Это сделано для предотвращения случайных нежелательных замыканий.
Кроме того, тепло-отвод, представляющий собой часть стенки корпуса, с внешней стороны покрыт черным изоляционным лаком.
Перед окраской металлическую пластину обрабатывают наждачной бумагой и очищают ацетоном.
В качестве лака можно использовать черный лак для ногтей или автоэмаль. Вместо транзистора КТ3102В можно установить любой из серий КТ3102, КТ6111, SS9014, ВС547 Вместо КТ3107Б подойдет любой из КТ3107, КТ6112, SS9015, ВС556. Транзисторы разных серий имеют различия в цоколевке.
На месте транзистора VT2 применен мощный n-канальный полевой транзистор с изолированным затвором типа IRL2505N.Транзистор этого типа управляется напряжением логического уровня, имеет сопротивление открытого канала 0,008 Ом, максимальный постоянный ток при температуре 25°С 104 А (следует понимать, как постоянный ток в течение не более 1 мс), максимальное напряжение сток-исток 55 В, выполнен в металлопластмассовом корпусе. ТО-220 В этой конструкции его можно заменить, например, такими, как IRL3705N, IRLZ44 или подобрать подходящий по таблице [3]. Полевой транзистор устанавливают на теплоотвод.
При его монтаже необходимо принимать соответствующие меры для его защиты от пробоя изолятора затвора статическим электричеством.
Цоколевка упомянутых типов полевых транзисторов стандартная - затвор-сток-исток. Микроамперметр использован миниатюрный от индикатора уровня записи/воспроизведения старого отечественного магнитофона. Переключатели - П2К, с фиксацией положения, свободные группы контактов соединены параллельно.
Понижающий трансформатор типа. ТП112-3-1 с напряжением холостого хода на вторичной обмотке около 11 В можно заменить на. ТП114-2, ТП121-17. ТПП112-6.
Понижающий трансформатор типа. ТПП-224М - из старого импульсного блока питания от советского компьютера "Электроника МС". Трансформатор имеет две вторичные обмотки, рассчитанные на разный ток.
Менее слаботочная обмотка с выходным напряжением холостого хода около 5,5 В
использована для питания светодиодов подсветки. Выпрямитель подключен к вторичной обмотке с выводами 6, 7. С таким трансформатором блок питания (рис. 2) способен выдавать напряжение до 6,5 В при токе нагрузки 1,6 А и до 9.10 В при токе нагрузки 0,5 А.
Вместо такого трансформатора можно применить унифицированный типа ТПП115-6 или ТПП114-6.
Литература
1. Бутов А.Л. Резервный источник питания для карманного Flash-плеера. - Радиоконструктор,
2009, № 10, стр. 17 -18.
2. Отечественные интегральные стабилизаторы и их зарубежные аналоги. - Радиоконструктор,
2010, № 10, № И, № 12.
3. Новые N-канальные полевые ключевые
транзисторы фирмы IRF. - Радиоконструктор,
2010, №2.
Автор: Бутов А.Л.