При эксплуатации автомобильной аудиотехники или связной техники в стационарных условиях необходим соответствующий источник питания, который должен давать напряжение от 12 до 14,5 В, стабильное установленное в этих пределах, при максимальном токе 20 А. Блок питания, схема которого здесь приводится обладает именно такими характеристиками.
Напряжение переменного тока 220 В от электросети подается через 5-амперный предохранитель F1 на первичную обмотку силового трансформатора Т1. Это импортный трансформатор с первичной обмоткой на 230 В и вторичной на 20 В при токе до 25 А. При необходимости такой трансформатор можно изготовить самостоятельно на основе силового трансформатора от старого цветного лампового телевизора, либо на основе силового низкочастотного трансформатора мощностью не ниже 500 ватт для питания галогенных ламп (12 В), либо для получения 36 В для питания оборудования, перемотав соответственно его вторичную обмотку.
Со вторичной обмотки напряжение 20 В поступает на выпрямительный мост VD1. Это готовая мостовая сборка типа. МВ356, рассчитанная на максимальный постоянный ток 35 А. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются конденсатором С1 емкостью 22000 мкФ. При отсутствии конденсатора такой большой емкости его можно заменить несколькими конденсаторами меньшей емкости, включенным параллельно, так чтобы в сумме давали не менее 20000 мкФ (больше можно, но не меньше).
Постоянное напряжение на конденсаторе С1 на холостом ходу составляет 26 В.
Стабилизатор состоит из схемы стабилизатора на ИМС А1 и выходного регулятора напряжения на транзисторах VT1-VT5, мощные транзисторы VT2-VT5 которого включены параллельно.
Резисторы R5-R8 служат для уравнивания тока через транзисторы, так как в результате различий в коэффициентах передачи они могут при равных условиях открываться в разной степени. Резисторы, включенные в эмиттерных цепях помогают автоматической установке напряжений база-эмиттер под действием тока нагрузки, при которых транзисторы открываются в равной степени.
Микросхема LM723 представляет собой интегральный стабилизатор с регулируемым выходным напряжением и схемой защиты от перегрузки. Регулировка выходного напряжения происходит при помощи резистора R3, который вместе с резисторами R2 и R4 образует делитель выходного напряжения. Регулировкой устанавливается зависимость напряжения на выводе 4 А1 от выходного напряжения.
Компаратор микросхемы работает так, что напряжение на выходе (вывод 10) регулирует таким образом, чтобы напряжение на его выводе 4 было неизменным. Соответственно, напряжение на выводе 10 практически равно выходному. Но максимально допустимый ток выхода мал, поэтому для получения максимального тока нагрузки 20 А необходим усилитель тока, коим и является схема на транзисторах VT1...VT5.
Схема защиты от перегрузки по току работает по измерению напряжения на сопротивлении, включенном последовательно нагрузке. Входами датчика тока являются выводы 2 и 3 А1. Эти выводы подключены параллельно сопротивлению, образованному резисторами R9-R12, которое включено последовательно с нагрузкой.
Понятно, что следуя закону Ома напряжение на сопротивлении будет расти с увеличением тока.
Пока напряжение между выводами 2 и 3 ниже 0,6 В защита не срабатывает, воспринимая это как то, что ток нагрузки не превышает максимально допустимого значения. При токе приближающимся к отметке 23-24 А напряжение между выводами 2 и 3 достигает величины 0,6 В и более. Это приводит к срабатыванию защиты, которая снижает напряжение на выводе 10 А1 до нуля, и, таким образом, отключает нагрузку.
Максимальный выходной ток можно установить и другим, соответственно изменив результирующее сопротивление R9-R12,которое в данном случае, при условии выбора верхнего порога тока нагрузки 23 А равно 0,025 Ом.
Или можно даже организовать регулировку максимального выходного тока, если параллельно низкоомным резисторам R9-R12 включить один переменный резистор сопротивлением, где-то 10-100 Ом, а контрольное напряжение снимать с его движка и одного из крайних выводов. Резистор будет являться делителем напряжения на R9-R12. Но в этом случае, сопротивления R9...R12 нужно рассчитывать на нижний предел регулировки максимального тока нагрузки. Таким образом с помощью этого резистора можно будет регулировать ток срабатывания защиты.
Схема обеспечивает достаточно хорошую стабильность установленного выходного напряжения, например, при выходном напряжении 13 В, под нагрузкой 22 А напряжение снижается всего на 40...60 мВ.
Светодиод HL1 служит для индикации включенного в сеть состояния. Светодиод HL2 индицирует нормальный режим выхода источника питания. То есть он горит когда есть напряжение на выходе. Если он не горит, но горит HL1 это говорит о том, что на нагрузке есть КЗ или перегрузка и выход стабилизатора отключился системой защиты по току, или о перегорании предохранителя F2, включенного на выходе выпрямителя.
Транзисторы VT2-VT5 обязательно должны быть на объемных радиаторах, обеспечивающих их эффективное охлаждение. Хороший вариант - использования пластинчатого алюминиевого радиатора совместно с вентилятором. В этом случае радиатор и вентилятор можно использовать от неисправного блока питания персонального компьютера типа AT или ATX. Моторчик вентилятора можно подключить параллельно конденсатору С4.
Детали. О трансформаторе сказано в начале статьи.
Конденсатор С1 - аналог К50-35, импортный, на 22 тысячи мкФ. Можно заменить несколькими конденсаторами меньшей емкости, включенными параллельно.
Выпрямительный мост можно заменить другим на постоянный ток не ниже 30 А, либо собрать его на диодах, рассчитанных на такой же ток, например, 2Д2997, КД2997, КД2998.
Транзисторы 1N3055 можно заменить на КТ819. Нужно транзисторы брать как можно близкие по параметрам. Желательно, с одним буквенным обозначением, из одной партии, и еще лучше перед монтажом подобрать их по как можно более близким коэффициентам h21э.
Светодиоды - обычные, индикаторные, практически любые. Можно использовать АЛ307. При недостаточной яркости свечения можно понизить сопротивления резисторов R1 и R13.
Резисторы R5-R12 - пятиваттные, проволочные, сопротивлением 0,1 Ом.
Если параллельно резисторам R9-R12 подключить стрелочный милливольтметр, то по его шкале можно будет определять ток нагрузки (соответственно, переделав его шкалу в единицах силы тока).
Автор: Горчук Н.В.