На базі мережевого адаптера від непотрібного застарілого телефонного апарату з функцією автоматичного визначення номера абонента, зібраного на мікропроцесорі Z80A, можна виготовити нескладний блок живлення з лінійним стабілізатором, що забезпечує на вихід два стабілізованих напруги +5 В і +8 В при сумарному струмі навантажень до 500 мА. Він може використовуватися для живлення цифрових і аналогових пристроїв, для підзарядки акумуляторних батарей мобільних пристроїв, для живлення дитячих іграшок.
Принципова схема такого БЖ представлена на рис. 1.
Напруга мережі змінного струму 220 В через замкнуті контакти вимикача SA1 і захисні резистор R1 і плавкий запобіжник надходить на первинну обмотку мережевого трансформатора Т1.
З вторинної обмотки цього трансформатора знімається знижений до 11 В напругу змінного струму, яка випрямляється мостовим випрямлячем, зібраний на діодах Шотткі VD1 - VD4. Використання таких діодів зменшує втрати потужності на діодному випрямлячі і приблизно на 1 В підвищує напруга на конденсаторі фільтра С7. Самовідновлюється запобіжник FU2 захищає понижуючий трансформатор від перевантаження.
Оскільки блок живлення був змонтований в компактному корпусі, максимальний струм навантаження для даного трансформатора з метою підвищення надійності знижений з 0,8 до 0,5 А. Діоди VD5, VD6 захищають мікросхеми від пошкодження зворотною напругою, що може бути на виходах мікросхем, якщо напруга на обкладках конденсатора С7 буде знижуватися швидше, ніж напруга на виході стабілізатора, наприклад, із-за короткого замикання на виході випрямляча або втрати ємності конденсатора С7. Варистор RU1 захищає трансформатор і діоди Шотткі від сплесків напруги.
Блок живлення за схемою рис. 1, містить два лінійних стабілізатора, зібраних на інтегральних мікросхеми DA1 і DA2. Перша забезпечує вихідну стабілізовану напругу +5 В, друга - стабілізовану напругу +8 Ст. Сумарний струм підключених навантажень може досягати 0,5 А.
При більшому струмі полімерний самовідновлюється запобіжник FU1 розігрівається і переходить у стан високого опору. Перемикач SB1 можна вибрати напруга, що надходить на навантаження: +5 В або + 8 Ст. При цьому, якщо SB1 знаходиться у положенні "+5 В", світиться світлодіод HL2, якщо у положенні "+8", то буде світити HL3. Також, крім максимально допустимого сумарного струму підключених навантажень, немає обмежень на одночасне використання двох стабілізаторів.
Наприклад, на вихід каналу "+5 В" можна встановити USB-розетку і заряджати від нього кишеньковий Flash плеєр, акумуляторну батарею мобільного телефону, фотоапарата, а канал "+8" може в це час використовуватися для живлення радіоприймача. В цей БЖ встановлений самовідновлюється запобіжник на номінальний робочий струм трохи більше, ніж заявлені максимальні 0,5 А.
Справа в тому, що в малогабаритному корпусі при такому струмі понижуючий трансформатор помітно нагрівається, температура в компактному корпусі підвищується, що призводить до того, що самовідновлюється запобіжник спрацьовує при меншому струмі.
При спрацювання запобіжнику залишається включеним світлодіод HL1, який сигналізує про наявність напруги живлення.
Блок живлення з регульованим вихідним напругою постійного струму від 1 до 9 В, зібраний за схемою рис. 2, дозволяє підключати навантаження, що споживає до 1,6 А.
Блок має захист від перевантаження і короткого замикання в ланцюзі навантаження, а також захист від підвищеної напруги мережі змінного струму. Працює цей блок харчування наступним чином. Напруга мережі змінного струму через плавкий запобіжник FU1 надходить на первинну обмотку понижуючого трансформатора Т1. Знижений до 9 В напругу змінного струму знімається з однієї із вторинних обмоток трансформатора і через один з полімерних самовідновлюються запобіжників FU2 або FU3 надходить на мостовий випрямляч, зібраний на діодах Шотткі VD2 - VD5. Пульсації випрямленої напруги згладжуються оксидним конденсатором великої ємності С5, після чого напруга надходить на компенсаційний стабілізатор напруги, реалізований повністю на дискретних компонентах.
Регульований компенсаційний стабілізатор реалізований за гібридної технології - на польовому і біполярних транзисторах [1]. Його відмітна особливість - дуже мале напруга насичення (мінімальна напруга між входом і виходом), яке при випробуванні цього стабілізатора струмом навантаження 2 А, не перевищувало 60 мВ. Це в десятки разів менше, ніж у компенсаційних стабілізаторів традиційного типу, наприклад, популярних серій КР142ЕНхх, **78хх і значно менше (10...30 разів), ніж у мікросхем лінійних стабілізаторів напруги з малим мінімальним напругою між входом і виходом.
Випрямлена напруга надходить на джерело потужного польового МДН транзистора VT2. Оскільки придбати n-канальний потужний польовий транзистор з малим граничним напругою відкривання затвор-витік значно легше, ніж р-канальний, то цей транзистор довелося встановити в мінусову ланцюг живлення.
Відкриває напруга надходить на затвор цього VT2 через R4, підключеного до загальним плюса ланцюга живлення. Такий спосіб керування польовим транзистором у компенсаційному стабілізаторі не вимагає прийняття спеціальних заходів для запуску, що значно спрощує конструкцію.
Працює компенсаційний стабілізатор наступним чином. При збільшенні вхідної напруги або зменшенні струму навантаження вихідна напруга також прагнути збільшитися. Це призводить до того, що VT3 відкривається сильніше, отже, сильніше буде відкриватися VT1, який, шунтіруя ланцюг затвор-витік VT2, знижує відкриває VT2 напруга, опір каналу стік-витік VT2 збільшується, вихідна напруга стабілізатора знижується. Регулювання вихідної напруги виконують змінним резистором R. 9.
Стабілітрон VD6 з напругою стабілізації близько 8,2 У захищає польовий транзистор від пошкодження. Перемикачем ЅВ2можно вибрати діапазон вихідних напруг 1...4 або 2,3...9 Ст. При розімкнутих контакти в SB2 як джерела опорного напруги працює світлодіод червоного HL4 кольори світіння, вихідна напруга можна встановити в межах 2,3...9 Ст. При замиканні контактів SB2 джерелом опорного напруги стане кремнієвий діод VD7, а вихідна напруга можна встановити від 1 до 4 Ст.
Слід зауважити, що конструкцій лабораторних блоків живлення з мінімальним вихідним напругою від 1 У відносно небагато. На стрілочному микроамперметре PV1 зроблений вольтметр вихідної напруги. Перемикач SB1 можна
вибрати струм спрацьовування захисту. Світлодіод HL3 зеленого кольору сигналізує про спрацювання самовосстанавливающегося запобіжника. Варистор RU1 захищає понижуючий трансформатор і діодний випрямляч від сплесків напруги мережі.
Надяскраві світлодіоди HL1 і HL2 синього кольору світіння индицируют те, що блок живлення включений в мережу, а також, підсвічують шкали вольтметра. використаний в блоці живлення (рис. 2) стабілізатор напруги при незначній модифікації можна застосовувати в блоках харчування, розрахованих на навантаження 10...15 А.
Для цього необхідно встановити паралельно С5 ще два таких же конденсатори, діоди Шотткі використовувати на відповідний струм, наприклад, 16-амперні MBR1645, закріплені на радіатори. Зрозуміло, що всі сильноточниє з'єднання повинні бути виконані "товстими" проводами, а понижуючий трансформатор повинен бути відповідної габаритною потужністю з потужнострумової вторинною обмоткою.
Про деталі конструкцій. Постійні резистори можна застосувати малогабаритні загального застосування будь-якого типу, наприклад, С1-4, МЛТ, С2-23 відповідної потужності. Підлаштування резистор R7 (рис. 2) - будь-який малогабаритний, бажано закритою конструкції. На місці змінного резистора R9 застосовано підлаштування СП4-1 в полугерметичном корпусі. Гарну стабільність вихідної напруги можна отримати і з іншими аналогічними резисторами, наприклад, СПЗ-96, СП4-2М, СГТО-1 або малогабаритними дротяними. ППБ-1А, ППБ-ЗА. Варистори MYG10-471 можна замінити на FNR-10К471, FNR-14K471, FNR-20K431, TNR10G471.
Оксидні конденсатори - імпортні аналоги К50-35, К50-68. Решта - керамічні на робочу напругу не нижче 16 У типу К10-17, К10-50 або у SMD виконанні для поверхневого монтажу. Конденсатори С8 - СП (рис. 1) встановлені безпосередньо на висновках мікросхем. Замість діодів з бар'єром Шотткі 1N5819 можна встановити аналогічні SM5819, MBRS140TR, MBRS140TRPBF, SR360, 1N5822.
Потужні діоди Шотткі 1N5822 (рис. 2) можна замінити трехамперными SB360, MBRS360T3, MBRD350, MBR340 та іншими аналогічними. Згадані типи діодів Шотткі виконані в різних корпусах. Діоди КД208А можна замінити будь-якими з серій КД209, КД243, КД247, 1N4001 - 1N4007. Діоди Можна 1N4148 замінити на 1N914, 1SS176S або будь-якими з серій КД510, КД521, КД522 Замість стабілітрона 1N4738A підійдуть BZV55C-8V2, TZMC-8V2, 2С182К1, 2С182Х, 2С182Ц. Світлодіоди можна застосувати будь-яких типів загального застосування, наприклад, серій . КИПД21, КИПД40, КИПД66, L-1503. Замість мікросхеми L7805ACV можна встановити КР142ЕН5 А, В, МС7805, МС32267, LM330T-5,0, LM2940T-5,0, LM9073 і інші аналогічні [2]. Замість мікросхеми L7808CV підійдуть інтегральні стабілізатори МС7808, UVI2940-8,0, і інші аналогічні на вихідну напругу +8 В і струм навантаження не менше 0,5 А.
Обидві мікросхеми встановлені на загальний тепловідведення із дюралюмінієвою пластини 80x50x2 мм. Відводять фланці мікросхем ізольовані від тепловідведення слюдяними прокладками.
Це зроблено для запобігання випадкових небажаних замикань.
Крім того, тепло-відведення, що представляє собою частину стінки корпусу, з зовнішньої сторони покритий чорним ізоляційним лаком.
Перед фарбуванням металеву пластину обробляють наждачним папером і очищають ацетоном.
В якості лаку можна використовувати чорний лак для нігтів або автоемаль. Замість транзистора КТ3102В можна встановити будь-який з серій КТ3102, КТ6111, SS9014, ВС547 Замість КТ3107Б підійде будь-який з КТ3107, КТ6112, SS9015, ВС556. Транзистори різних серій мають відмінності в цоколевке.
На місці транзистора VT2 застосовано потужний n-канальний польовий транзистор з ізольованим затвором типу IRL2505N.Транзистор цього типу управляється напругою логічного рівня, має опір відкритого каналу 0,008 Ом, максимальний постійний струм при температурі 25°С 104 А (слід розуміти, як постійний струм протягом не більш 1 мс), максимальна напруга стік-витік 55, виконаний в металлопластмассовом корпусі. ТО-220 В цієї конструкції його можна замінити, наприклад, такими, як IRL3705N, IRLZ44 або підібрати відповідний по таблиці [3]. Польовий транзистор встановлюють на тепловідвід.
При його монтажі необхідно приймати відповідні заходи для його захисту від пробою ізолятора затвора статичною електрикою.
Цокольовка згаданих типів польових транзисторів стандартна - затвор-стік-витік. Мікроамперметр використаний мініатюрний від індикатора рівня запису/відтворення старого вітчизняного магнітофона. Перемикачі - П2К, з фіксацією положення, вільні групи контактів з'єднані паралельно.
Понижуючий трансформатор типу. ТП112-3-1 з напругою холостого ходу на вторинній обмотці близько 11 можна замінити на. ТП114-2, ТП121-17. ТПП112-6.
Понижуючий трансформатор типу. ТПП-224М - зі старого імпульсного блока живлення від радянського комп'ютера "Електроніка МС". Трансформатор має дві вторинні обмотки, розраховані на різний струм.
Менш слабкострумова обмотка з вихідним напругою холостого ходу близько 5,5 В
використана для живлення світлодіодів для підсвічування. Випрямляч підключений до вторинній обмотці з висновками 6, 7. З таким трансформатором блок живлення (рис. 2) здатний видавати напруга до 6,5 В при струмі навантаження 1,6 А й до 9.10 В при струмі навантаження 0,5 А.
Замість такого трансформатора можна застосувати уніфікований типу ТПП115-6 або ТПП114-6.
Література
1. Бутов А. Л. Резервне джерело живлення для кишенькового Flash-плеєра. - Радиоконструктор, 2009, № 10, стор 17 -18.
2. Вітчизняні інтегральні стабілізатори та їх зарубіжні аналоги. - Радиоконструктор, 2010, № 10, № І, № 12.
3. Нові N-канальні польові ключові транзистори фірми IRF. - Радиоконструктор, 2010, №2.
Автор: Бутов А. Л.