Шмаков С. Б. КОК СОЗдОШЬ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ своими руками
Как создать
своими руками
& Весь спектр источников питания
я Разработка, создание,
Шмаков С. Б.
Как создать источники питания своими руками. — СПб.: Наука и Техника, 2013. — 288 с.
ISBN 978-5-94387-834-3
Создание своими руками различных источников питания — большая и практически значи-
мая область технического творчества многих радиолюбителей. Книга призвана оказать им
практическую помощь в этом интересном деле.
Собраны воедино и систематизированы наиболее интересные и оригинальные схемы
основных групп источников питания: линейных, импульсных, сварочных, а также преоб-
разователей, стабилизаторов, зарядных устройств.
Представленные схемные решения не повторяют друг друга, интересны, содержат опреде-
ленные элементы оригинальности. Рассмотренные источники питания построены на недо-
рогих компонентах, ко многим из них указаны доступные аналоги. Для удобства восприятия
информации описание источников питания идет по единой схеме.
Все источники питания, рассмотренные в книге, были проверены их авторами на практике,
демонстрировались на выставках, были отмечены призами и дипломами.
Предлагаемая книга рассчитана, в первую очередь, на радиолюбителей средней квалифика-
ции. Для самостоятельного изготовления понравившейся конструкции вполне достаточно
приводимого описания и представленного схемного материала. Приводятся рисунки мон-
тажа и печатных плат многих описываемых схем.
Книга предназначена для широкого круга читателей-радиолюбителей.
Автор и издательство не несут ответственности
за возможный ущерб, причиненный в ходе
использования материалов данной книги.
Контактные телефоны издательства
(812)412-70-25,412-70-26
(044)516-38-66
Официальный сайт: www.nit.com.ru
© Шмаков С. Б.
© Наука и Техника (оригинал-макет), 2013
ООО «Наука и Техника».
Лицензия № 000350 от 23 декабря 1999 года.
198097, г. Санкт-Петербург, ул. Маршала Говорова, д. 29.
Подписано в печать 10.09.12. Формат 70x100 1/16.
Бумага газетная. Печать офсетная. Объем 18 п. л.
Тираж 1500 экз. Заказ № 6391.
Отпечатано по технологии CtP
в ИПК ООО «Ленинградское издательство»
194044, Санкт-Петербург, ул. Менделеевская, д. 9.
Телефон / факс: (812)495-56-10.
СОДЕРЖАНИЕ
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
с током нагрузки от 30 мА до 200 А.......................................... 7
Принцип действия линейных источников питания............................. 7
Микромощный источник питания с током нагрузки до 30 мА
и выходным напряжением 9 В.............................................. 11
Стабилизированный источник питания с током нагрузки до 50 мА............ 14
Стабилизированный источник питания 60 В 100 мА.......................... 15
Стабилизированный источник питания с током нагрузки до 100 мА........... 15
Стабилизированный источник питания на полевом транзисторе
с током нагрузки до 100 мА.............................................. 16
Низковольтный регулируемый стабилизатор напряжения на 3—5 В
и с током нагрузки до 100 мА...........•................................ 17
Низковольтный стабилизатор напряжения с регулирующим транзистором
в минусовом проводнике на 3—5 Вис током нагрузки до 100 мА.............. 19
Стабилизированный источник питания на полевом транзисторе
с током нагрузки до 150 мА.............................................. 20
Стабилизатор напряжения на операционных усилителях серии КИО
и с током нагрузки до 200 мА............................................ 22
Стабилизированный источник питания на шесть значений выходного напряжения
и с током нагрузки до 250 мА............................................ 23
Стабилизатор напряжения, защищенный от коротких замыканий выхода,
с током нагрузки до 300 мА и диапазоном выходных напряжений 2—12 В......	25
Стабилизатор напряжения с защитой от короткого замыкания
для питания маломощных устройств........................................ 26
Стабилизированный источник питания с регулируемым напряжением
на выходе 0—12 В и током нагрузки до 300 мА............................. 27
Источник питания для детских электрифицированных игрушек током до 350 мА.	28
Простой стабилизатор напряжения на ИМС 142ЕН1Г
с выходным напряжением 5 В и током нагрузки 500 мА...................... 30
Стабилизатор напряжения с защитой и током нагрузки до 500 мА............ 31
Комбинированный источник питания с максимальным током нагрузки
каждого из источников 500 мА............................................ 33
Простой источник питания для питания стабилизированным напряжением +5 В
различных цифровых устройств с током потребления до 500 мА.............. 37
Простой стабилизатор напряжения с высоким коэффициентом стабилизации
и с током нагрузки до 500 мА............................................ 37
Простой источник питания с плавной инверсией выходного напряжения
и током нагрузки до 500 мА.............................................. 38
Простой стабилизатор напряжения с током нагрузки до 500 мА.............. 39
Двуполярный источник питания с выходным стабилизированным
напряжением ±12,6 В и током нагрузки до 500 мА.......................... 41
Стабилизированный источник питания для любительского УНЧ
с током нагрузки до 700 мА.............................................. 42
Простой импульсный стабилизатор напряжения с выходным напряжением 5 В
и током нагрузки до 700 мА.............................................. 42
Линейный стабилизатор напряжения с высоким КПД, построенный
на дискретных элементах, с током нагрузки до 1000 мА.................... 44
Стабилизатор напряжения с логическими элементами и током нагрузки до 1000 мА ...	45
Стабилизатор напряжения 12 В с током нагрузки до 1000 мА................ 47
Стабилизатор напряжения 10 В, построенный на полевом транзисторе,
с током нагрузки до 1000 мА............................................. 48
Источник питания на транзисторах и трансформаторе кадровой развертки
телевизора ТВК-110 ЛМ с током нагрузки до 10ОО мА........................ 49
Источник питания «Ступенька» с выходом на наиболее
часто применяемые напряжения и током нагрузки до 10ОО мА................. 51
Источник питания с плавным изменением полярности и напряжением
от+12 до-12 В............................................................ 53
Стабилизированный источник питания 40 В 1200 мА.......................... 54
Комбинированный лабораторный источник питания с током нагрузки до 1200 мА...	54
Регулируемый двуполярный источник питания с током нагрузки до 2000 мА
в каждом плече........................................................... 58
Стабилизированный источник питания 1—29 Вис током нагрузки до 2000 мА....	59
Простой стабилизатор напряжения с защитой от КЗ и током нагрузки до 3000 мА....	61
Транзисторный стабилизатор с защитой от КЗ с током нагрузки до 3000 мА...	62
Простой регулируемый стабилизатор напряжения (1,8—32 В)
с током нагрузки до 3000 мА.............................................. 63
Мощный источник питания для усилителя низкой частоты
с током нагрузки до 3000 мА.............................................. 64
Стабилизатор напряжения на мощных биполярных транзисторах с возможностью
регулировки выходного напряжения 11,5—14 В и током нагрузки до 4000 мА..	65
Мощный стабилизатор напряжения -5 В с током нагрузки до 5000 мА.......... 66
Мощный стабилизатор напряжения с током нагрузки до 5000 мА............... 67
Мощный стабилизатор с защитой по току с током нагрузки до 5000 мА........ 68
Мощный источник питания 12 В и током нагрузки до 6000 мА................. 71
Стабилизатор напряжения 20 В и током нагрузки до 7000 мА................. 72
Регулируемый стабилизатор тока с напряжением на нагрузке 16 В
и током нагрузки до 7000 мА.............................................. 73
Стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок и током нагрузки до 10 А.	74
Источник питания повышенной мощности с током нагрузки до 20 А............ 76
Стабилизатор напряжения для питания УМЗЧ с током нагрузки до 20 А........ 78
Стабилизированный источник питания 12 В, построенный на ИМС К142ЕНЗ,
с током нагрузки до 20 А................................................. 79
Мощный источник питания на дискретных элементах
с регулировкой напряжения от 0 до 15 В и током нагрузки до 20 А.......... 80
Стабилизатор напряжения на мощном полевом транзисторе
с током нагрузки до 20 А...............................................   80
Источник питания для автомобильного трансивера 13 В 20 А.	.............. 83
Стабилизатор тока на с плавной регулировкой 100—200 А.................... 85
Глава 2. Создаем полезные схемы преобразователей напряжения................. 89
Как работают преобразователи постоянного напряжения
в постоянное (DC-DC конвертеры).......................................... 89
Как работают преобразователи постоянного напряжения
в переменное (DC-АС конвертеры).......................................... 91
Низковольтный преобразователь напряжения................................. 92
Стабилизированный сетевой преобразователь напряжения..................... 94
Преобразователь напряжения с 1,5 В до 4,5 В для авометра Ц20............. 96
Преобразователь напряжения с 9 В до 400 В................................ 99
Преобразователь напряжения с ШИ модуляцией
без гальванической развязки цепей нагрузки и управления.................. 99
Преобразователь напряжения с ШИ модуляцией
с гальванической развязки цепей нагрузки и управления................... 100
Универсальный преобразователь напряжения................................ 102
Трехфазный инвертор..................................................... 103
Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное
для питания трехфазного электродвигателя...................,............ 105
Преобразователь питания от элемента А316 с напряжением 1,5 В
на питание 9 В (батарейка типа «Крона»)................................. 106
Формирователь двуполярного напряжения ±8,5 В с допустимой нагрузкой 10 мА ... 108
Электроподжиг в газовой плите —
высоковольтный преобразователь 220 В — 10 кВ............................ 109
Модернизированный электроподжиг —
высоковольтный преобразователь 220 В — 10 кВ............................ 110
Источник питания для ионизатора — люстры Чижевского..................... 113
Источник питания для часов на БИС....................................... 114
Глава 3. Преобразуем напряжение автомобильного аккумулятора 12В
в другие величины.......................................................... 116
«Обратимый» преобразователь напряжения.................................. 116
Тринисторный преобразователь постоянного тока релаксационного типа...... 118
Преобразователь напряжения автомобильной бортсети
в переменное напряжение 220 В........................................... 120
Преобразователь напряжения 12 В — 220 В
для питания радиоэлектронных устройств с мощностью до 100 Вт........... 121
Преобразователь 12 В в 220 В для походов................................ 123
Преобразователь напряжения бортсети автомобиля
в переменное напряжение 36,127 и 220 В.................................. 125
Несложный бестрансформаторный преобразователь 12В — 220 В............... 127
Преобразователь 12В — 220 В на полевых транзисторах..................... 128
Двухтактный преобразователь напряжения на полевых транзисторах,
выполненный с использованием специализированного
ШИМ-контроллера 1114ЕУ4................................................ 129
Мощный тиристорный преобразователь с мощностью в нагрузке до 500 Вт..... 130
Импульсный преобразователь с 12 В на 220 В 50 Гц........................ 132
Мощный малогабаритный преобразователь постоянного напряжения 12 В
в постоянное напряжение большей величины................................ 134
Глава 4. Стабилизаторы напряжения, построенные
на интегральных микросхемах................................................ 138
Особенности микросхем серий 142, К142 и КР142........................... 138
Стабилизатор напряжения на ИМС КР142,
защищенный от повреждения разрядным током конденсаторов................. 139
Стабилизатор напряжения на ИМС КР142 со ступенчатым включением.......... 140
Стабилизатор напряжения на ИМС КР142
с выходным напряжением повышенной стабильности.......................... 140
Стабилизатор напряжения на ИМС КР142
с регулируемым выходным напряжением от 0 до 10 В........................ 141
Стабилизаторы напряжения на ИМС КР142
с внешними регулирующими транзисторами.................................. 142
Стабилизатор напряжения на ИМС КР142
с высоким коэффициентом стабилизации.................................... 144
Двуполярный стабилизатор напряжения на основе однополярной микросхемы... 145
Стабилизатор напряжения на ИМС КР142 с регулируемым выходным напряжением . 146
Импульсный стабилизатор напряжения на ИМС КР142......................... 146
Стабилизатор тока на ИМС КР142
для зарядки аккумуляторной батареи напряжением 12 В..................... 147
Стабилизатор тока на ИМС КР142
для зарядки аккумуляторной батареи напряжением 6 В...................... 148
Глава 5. Создаем импульсные источники питания............................. 149
Достоинства и недостатки импульсных источников питания................. 149
Структурная схема нерегулируемого импульсного источника питания........ 151
Структурная схема регулируемого импульсного источника питания.......... 152
Импульсный источник питания 5 В 0,2 А.................................. 154
Миниатюрный импульсный сетевой источник питания с выходом 5 В 3 Вт..... 157
Импульсный источник питания 5 В 6 А, построенный на ИМС КР142ЕН19А.	159
Импульсный стабилизатор напряжения на трех транзисторах................ 165
Экономичный импульсный источник питания, формирующий
на выходе двуполярное напряжение + 27 В и -27 В при токе нагрузки до 0,6 А. 166
Импульсный источник питания УЗЧ........................................ 169
Импульсный стабилизатор напряжения на 5 В с высоким КПД................ 171
Стабилизатор напряжения 5 В на микросхеме К554САЗ...................... 173
Импульсный стабилизатор напряжения на 5 В с током нагрузки до 2 А...... 174
Ключевой стабилизатор напряжения 5 В 2 А, выполненный по классической схеме.. 178
Глава б. Создаем бестрансформаторные источники питания.................... 179
Источник питания с гасящим конденсатором............................... 179
Конденсаторно-стабилитронный выпрямитель............................... 181
Бестрансформаторный пятивольтовый источник питания общего назначения
на ток нагрузки до 0,3 А.............................................. 182
Бестрансформаторный источник бесперебойного питания
для кварцованных электронно-механических часов......................... 183
Бестрансформаторный источник питания большой мощности
для любительского передатчика.........................................  183
Стабилизированный выпрямитель с малым уровнем пульсаций................ 187
Бестрансформаторное зарядное устройство................................ 189
Бестрансформаторный источник питания с регулируемым выходным напряжением... 194
Маломощный конденсаторный выпрямитель с ШИМ стабилизатором............. 196
Бестрансформаторные источники питания с симметричным динистором........ 198
Бестрансформаторный источник питания на полевом транзисторе............ 199
Высоковольтный преобразователь — электронная ловушка для тараканов.......... 200
Глава 7. Создаем стабилизаторы сетевого напряжения........................ 202
Стабилизатор напряжения переменного тока............................... 202
Релейный стабилизатор напряжения....................................... 206
Мощный транзисторный регулятор сетевого напряжения..................... 210
Глава 8. Создаем трансформаторные источники сварочного тока............... 214
Разновидности источников сварочного тока............................... 214
Типы сварочных трансформаторов......................................... 215
Сварочный трансформатор со ступенчатой регулировкой тока............... 218
Сварочный источник с резонансным конденсатором........................  223
Сварочный источник переменного тока с плавной регулировкой............. 225
Сварочный источник постоянного тока с электронной регулировкой......... 229
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока.................... 235
Принцип действия инверторных сварочных источников...................... 235
Однотактный прямоходовый преобразователь............................... 236
Двухтактный мостовой преобразователь................................... 240
Простой самодельный инверторный сварочный источник..................... 242
Сварочный инвертор на одном транзисторе................................ 259
Сварочный источник Большакова.......................................... 271
Список литературы и ресурсов сети Интернет................................ 282
ГЛАВА 1
СОЗДАЕМ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ
ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ
С ТОКОМ НАГРУЗКИ ОТ 30 МА ДО 200 А
В главе представлен широкий класс источников питания
радиоэлектронной аппаратуры на любой вкус от микро-
мощных, заменяющих батарейку «Крона», до мощных
источников, обеспечивающих выходной ток в десятки
ампер. Рассмотренные практические конструкции транс-
форматорных источников питания могут быть созданы
радиолюбителем самостоятельно.
Принцип действия линейных источников питания
Трансформатор осуществляет преобразование напряжения перемен-
ного тока и/или гальваническую развязку в схеме источника питания.
Конструктивно трансформатор может состоять из одной (автотранс-
форматор) или нескольких изолированных проволочных либо ленточ-
ных обмоток (катушек). Они охватываются общим магнитным потоком.
Обмотки намотаны на магнитопровод (сердечник) из ферромагнитного
магнито-мягкого материала. Работа трансформатора основана на двух
базовых принципах.
Принцип первый. Изменяющийся во времени электрический ток соз-
дает изменяющееся во времени магнитное поле (электромагнетизм).
Принцип второй. Изменение магнитного потока, проходящего через
обмотку, создает ЭДС в этой обмотке (электромагнитная индукция).
На одну из обмоток трансформатора источника питания, называемую
первичной обмоткой, подается напряжение от сети переменного тока
220 В 50 Гц. Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает
переменный магнитный поток в магнитопроводе. В результате электро-
магнитной индукции переменный магнитный поток в магнитопроводе
создает во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДС индукции.
Выходное напряжение, как и входное, имеет синусоидальную форму,
отличается лишь амплитудой этой синусоиды.
8
Как создать источники питания своими руками
Выход:
низкое переменное
напряжение
Трансформатор
а
Напряжение
Выход: низкое переменное
напряжение
б
Рис. 1.1. Понижающий трансформатор:
а — принципиальная схема;
б—временная характеристика
Принципиальная схема двух-
обмоточного понижающего транс-
форматора приведена на рис. 1.1, а.
Форма выходного напряжения
представлена на рис. 1.1, б.
Для получения на выходе пуль-
сирующего постоянного тока в
цепь вторичной обмотки вводится
выпрямительный диод (вентиль).
Получается простейшая схема
однополупериодного выпрями-
теля.
На частотах сети 50—60 Гц такой
выпрямитель не имеет широкого
применения, так как для питания
аппаратуры требуются сглаживающие фильтры с большими величинами
емкости и индуктивности. А это приводит к увеличению габаритно-
весовых характеристик выпрямителя.
Однако схема однополупериодного выпрямления нашла очень широ-
кое распространение в импульсных источниках питания с частотой
переменного напряжения свыше 10 кГц, широко применяющихся в совре-
менной бытовой и промышленной аппаратуре. Ведь при более высоких
частотах пульсаций выпрямленного напряжения для получения требуе-
мых характеристик (заданного или допустимого коэффициента пуль-
саций), необходимы сглаживающие элементы с меньшими значениями
емкости (индуктивности). Вес и размеры источников питания уменьша-
ются с повышением частоты входного переменного напряжения.
Сетевое
напряжение
-И—0 +
Диод Выход
-------0 -
Трансформатор
а
Напряжение или ток
время
Выход: выпрямленное
напряжение
б
Рис. 1.2. Однополупериодный
выпрямитель:
а — принципиальная схема;
б—временная характеристика
Схема однополупериодного выпрями-
теля (или четвертьмоста) приведена на
рис. 1.2, а. Форма выходного напряжения
представлена на рис. 1.2, б.
Двухполупериодный выпрямитель
может строиться по мостовой (рис. 1.3, а)
или полумостовой схеме (рис. 1.4, я).
В этом случае (рис. 1.4, а) при выпрям-
лении однофазного тока используется спе-
циальный трансформатор с выводом от
средней точки вторичной обмотки и вдвое
меньшим количеством выпрямляющих ток
элементов. Такая схема в настоящее время
применяется редко, так как более металло-
емка и имеет большее эквивалентное актив-
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
9
ное внутреннее сопротивление, то есть
большие потери на нагрев обмоток транс-
форматора.
Бестрансформаторный нестабилизиро-
ванный источник питания (рис. 1.5) может
применяться, когда необходим источник
постоянного стабилизированного напряже-
ния для электронных устройств с неболь-
шим током потребления (до 150 мА). В этом
случае резонно применять недорогие (по
себестоимости дискретных элементов) бес-
трансформаторные источники питания.
Такие источники питания находят прак-
тическое применение в малогабаритных
бытовых включателях освещения на основе
датчиков движения, датчиках охранной
сигнализации и других промышленных
конструкциях.
Внимание.
При эксплуатации устройства нельзя
прикасаться к неизолированным
частям и элементам не только бес-
трансформаторного источника, но
и подключаемого к нему устройства.
~ Примечание.
Пульсирующее выходное напряжение
является подходящим для ламп, нагре-
вателей и стандартных двигателей.
Оно не является подходящим для элек-
тронных схем, если они не включают
сглаживающий конденсатор.
Для сглаживания пульсаций в схему
источника питания вводят конденсатор
(рис. 1.6). При построении двухполупериодного выпрямителя со сгла-
живающим конденсатором следует всегда помнить:
♦	что переменное напряжение всегда измеряется в «действующем»
значении, которое в 1,41 раза меньше его максимальной амплиту-
ды;
♦	что выпрямленное напряжение на конденсаторе, в отсутствие на-
грузки, будет всегда равно амплитудному значению.
Напряжение
Выход: выпрямленное
напряжение
б
Рис. 1.3.Двухполупериодный
нестабилизированный
трансформаторный источник
питания, построенный
по мостовой схеме:
а — принципиальная схема;
б—временная характеристика
а
Напряжение
Выход: выпрямленное
- напряжение
б
Рис. 1.4.Двухполупериодный
нестабилизированный
трансформаторный источник
питания, построенный
по полумостовой схеме:
а — принципиальная схема;
б—временная характеристика
10
Как создать источники питания своими руками
напряжение
—04-
Выход:
выпрямленное
напряжение
—0 -
Напряжение или ток
Выход: выпрямленное
напряжение
время
б
Рис. 1.5. Бестрансформаторный
нестабилизированный источник
питания:
а — принципиальная схема;
б — блок-схема
Под нагрузкой выпрямленное напря-
жение будет ниже и зависеть от емко-
сти сглаживающего конденсатора. Но не
ниже величины действующего напряже-
ния переменного тока, если внутреннее
сопротивление трансформатора — источ-
ника переменного тока — принять равным
нулю.
Соответственно, выбор величины пере-
менного напряжения вторичной обмотки
трансформатора, должен строиться исходя
из максимальной допустимой величины
подаваемого напряжения, а емкость сгла-
живающего конденсатора — должна быть
достаточно большой, чтобы напряжение
под нагрузкой не снизилось меньше мини-
мально допустимого.
Примечание.
На практике также учитывается неизбежное падение напряжения
под нагрузкой — на сопротивлении проводов, обмотке трансформа-
тора, диодах выпрямительного моста, а также возможное отклоне-
ние от номинального значения величины питающего трансформа-
тор напряжения электрической сети.
Конденсатор
Напряжение заряд разряд
время
Выход: отфильтрованное
- напряжение
б
Рис. 1.6. Нестабилизированный
двухполупериодный источник
питания со сглаживающим
емкостным фильтром:
а — принципиальная схема;
б—временная характеристика
Сглаженное конденсатором постоянное
напряжение имеет небольшие пульсации.
Оно является подходящим для питания
многих электронных схем.
Теперь рассмотрим стабилизирован-
ный трансформаторный источник пита-
ния (рис. 1.7).
В блок-схеме стабилизированного
трансформаторного источника (рис. 1.7, б)
выделены следующие элементы:
♦	трансформатор — понижает высокое
напряжение сети переменного тока
(АС) к низкому напряжению АС;
♦	выпрямитель — преобразовывает
переменное напряжение в выпрям-
ленное, но выходное напряжение яв-
ляется пульсирующим;
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
11
♦	фильтр — сглаживает пульсации, снижая их амплитуду;
♦	стабилизатор — устраняет пульсации, превращает выходное на-
пряжение в постоянное стабилизированное заданной величины.
Простейший стабилизатор строится на стабилитроне (например,
рис. 1.8). В большинстве случаев стабилизатор стоится на специальной
микросхеме. Они созданы на различные величины стабилизированного
напряжения.
Теперь рассмотрим практические конструкции трансформаторных
источников питания, которые могут быть созданы самостоятельно
радиолюбителем.
Напряжение
Выпрямитель Стабилизатор
230 В
переменное
напряжение
сети
время
Выход: стабилизированное
напряжение
Стабилизи-
рованное
постоянное
Рис. 1.7. Стабилизированный трансформаторный источник питания
а — принципиальная схема; б — блок-схема; в — временная характеристика
+ипит 0---
Входное
напряжение
Ь Резистор,
ограничивающий
ток
< >	 -----0 +Uct
Стабилитрон
ОВ0-------------'
2 £ Стабилизированное
входное напряжение
-00В
Рис. 1.8. Принципиальная схема параметрического стабилизатора
Микромощный источник питания с током нагрузки до 30 мА
и выходным напряжением 9 В
Назначение. Источник предназначен для питания карманных радио-
приемников или других устройств, в которых используется батарея
«Крона», от сети 220 В.
Характеристики. Выходное напряжение приставки — 9 В, максималь-
ный ток нагрузки — 30 мА. При токе нагрузки до 25 мА напряжение неиз-
менно, а при токе 30 мА — снижается до 7 В.
12
Как создать источники питания своими руками
Особенности. Для питания транзисторных приемников от сети обычно
применяют приставки, состоящие из понижающего трансформатора и
выпрямителя со стабилизатором напряжения. Однако использование их
в виде отдельной конструкции не всегда удобно. Для переносных прием-
ников можно сделать такую приставку, которая будет умещаться в отсеке
питания. Приставка нечувствительна к коротким замыканиям в нагрузке
(ток короткого замыкания 35 мА).
Схема. Основными частями приставки являются бестрансформатор-
ный выпрямитель на диодах VD6—VD9 с гасящими резисторами R3—R7,
преобразователь напряжения (VT1, VT2 и Т1) и выпрямитель на диодах
VD2, VD3 с параметрическим стабилизатором. Переменное напряжение
сети выпрямляется, постоянное напряжение преобразуется в перемен-
ное повышенной частоты, и, наконец, последнее снова выпрямляется.
Благодаря наличию трансформатора, вход и выход приставки гальвани-
чески развязаны, а достаточно высокая частота преобразователя позво-
ляет выполнить трансформатор, а значит, и всю приставку малогабарит-
ными.
Одной из схемных особенностей приставки является то, что роль бал-
ластного сопротивления стабилизатора выходного напряжения выполняют
гасящие резисторы R3—R7. Происходит это следующим образом. При уве-
личении выходного напряжения ток, протекающий через стабилитрон
VD1, увеличивается, вызывая увеличение тока, потребляемого преобразо-
вателем. При этом напряжение на гасящих резисторах возрастает, напря-
жение питания преобразователя падает, уменьшая выходное напряжение.
Коэффициент стабилизации такого стабилизатора очень высок (около 1000
при токе нагрузки до 20 мА). Стабилитроны VD4 и VD5 не принимают уча-
стия в работе приставки и нужны лишь для ограничения напряжения на
преобразователе и на диодах Д6—Д9 в случае срыва генерации.
Рис. 1.9. Принципиальная схема приставки «Сетевая Крона>
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
13
Элементная база. Трансформатор Т1 намотан на кольцевом сердечнике
из феррита 700НМ (типоразмер К20х10х5). Обмотки 1-2 и 2-3 содержат
по 85 витков, 4-5 и 9-10 — по 25 витков, 6-7 и 7-8 — по 100 витков про-
вода ПЭВ-2 0,2. В качестве VD1 можно использовать любой стабилитрон с
напряжением стабилизации 8—10 В.
Аналоги. Вместо диодов Д9В можно применить любые диоды, серии
VD9 (кроме Д9Б), КД102, КД103. В приставке можно использовать тран-
зисторы КТ312Б, КТ315 с любым буквенным индексом, КТ342А—КТ342Г.
Стабилитрон КС156А можно заменить на Д814А.
Налаживание приставки сводится к правильному подключению обмо-
ток трансформатора и подбору резистора R1, при котором ток стабили-
трона VD1 максимален.
Печатные платы и монтаж конструкции показаны на рис. 1.10.
Подробное описание схемы приводится в [ 116].
Рис. 1.10. Печатные платы и монтаж конструкции приставки «Сетевая Крона»
14
Как создать источники питания своими руками
Стабилизированный источник питания с током нагрузки до 50 мА
Назначение. Источник предназначен для питания малогабаритной
радиоаппаратуры током до 50 мА. Это сверхэкономичный компенсаци-
онный стабилизатор.
Характеристики. Выходное сопротивленйе стабилизатора — 0,5—1 Ом,
коэффициент стабилизации — более 50, максимальный ток нагрузки —
50 мА.
Примечание.
Схему (рис. 1.11) отличает простота и малое собственное потре-
—— бление тока — всего 20—30 мкА.
Схема. Хорошую экономичность удалось получить благодаря примене-
нию в регулирующем элемёнте полевого транзистора VT2 и работе транзи-
стора VT3 в режиме микротока, с этой же целью в источнике образцового
напряжения традиционный стабилитрон заменен эмиттерным переходом
транзистора VT4. Если стабилизатор предполагается использовать с током
нагрузки более 20 мА, транзистор VT1 необходимо снабдить радиатором
или заменить более мощным (например, КТ602Б). Если же наоборот, ток
нагрузки не будет более 5 мА, тогда тран-
зистор VT1 следует подобрать с обратным
током коллектора менее 1 мкА.
Аналоги. В стабилизаторе вместо
КП ЮЗИ можно использовать транзисторы
КП103К—КШОЗМ; вместо КП304А—
любой из серии КП301; вместо КТ315Б —
любой из серий КТ315 и КТ316.
Налаживание заключается в подборке
транзистора VT4 до получения на выходе
требуемого выходного напряжения.
Подробное описание стабилизатора
приводится в [73].
Рис. 1.11. Принципиальная
схема сверхэкономичного
стабилизатора напряжения с
током нагрузки до 50 мА
Рис. 1.12. Схема стабилизированного источника питания 60 В 100 мА
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
15
Стабилизированный источник питания 60 В100 мА
Назначение. Питание радиоаппаратуры током до 100 мА. Этот источ-
ник питания (рис. 1.12) был разработан для питания стабилизированным
напряжением малогабаритной внутренней АТС на 10 номеров.
Характеристики. Выходное напряжение — 55—65 В, ток нагрузки — до
0,1 А.
Подробное описание схемы приводится в [57].
Стабилизированный источник питания с током нагрузки до 100 мА
Назначение. Стабилизированный источник предназначен для питания
высококачественной аппаратуры током до 100 мА.

Примечание.
Особенностями стабилизатора (рис. 1.13) являются способность
работать при пониженном входном напряжении (15 В) и относи-
тельно малое собственное потребление тока. Это позволяет реко-
мендовать его для аппаратуры с автономным питанием.
Характеристики. Коэффициент
стабилизации — более 200, выходное
сопротивление 0,3—.1,5 Ом при мак-
симальном токе нагрузки до 100 мА.
Схема. Выходное напряжение
стабилизатора можно регулировать
переменным резистором R4 в преде-
лах от 5 до 12 В. Благодаря примене-
нию в регулирующем элементе поле-
вого транзистора VI и высокоомной
Рис. 1.13. Принципиальная схема
экономичного стабилизатора
напряжения с током нагрузки до 100 мА
нагрузки удалось получить доста-
точно хорошие характеристики.
На транзисторе V4 собран стаби-
лизатор тока, играющий роль эконо-
мичного источника образцового напряжения. Минимально допустимое
падение напряжения на регулирующем транзисторе V2 равно 1,5 В (при
токе нагрузки до 30 мА). Максимальный нагрузочный ток можно увели-
чить, если заменить транзистор V2 на более мощный.
Аналоги. Допускается замена транзистора V4 на резистор сопротив-
лением 2—5 кОм, а резистора R4 на стабилитрон КС 133А, т. е. замена
стабилизатора тока на обычный параметрический стабилизатор. Однако
при этом значительно возрастает ток, потребляемый самим стабилиза-
тором.
16
Как создать источники питания своими руками
Совет.
По указанной схеме попробуйте собирать стабилизаторы на выход-
ное напряжение до 30 В, соответственно подбирая (в сторону увели-
чения) номиналы резисторов R2, R3, R4.
Подробное описание приводится в [18].
Стабилизированный источник питания
на полевом транзисторе с током нагрузки до 100 мА
Назначение. Стабилизированный источник предназначен для питания
высококачественной аппаратуры током до 100 мА.
Рис. 1.14. Принципиальная
схема экономичного
стабилизатора напряжения
с полевым транзистором и
током нагрузки до 100 мА
Характеристики. Номинальный ток
нагрузки стабилизатора — 0,1 А. Регулирующий
транзистор VT1 смонтирован на радиаторе
в виде алюминиевой пластины размером
35x40 мм; его статический коэффициент пере-
дачи тока около 50.
Схема. Особенность этого транзисторного
компенсационного стабилизатора напряже-
ния (рис. 1.14) — применение в цепи обрат-
ной связи полевого транзистора VT3, который
играет роль динамической нагрузки для тран-
зистора VT2. Вследствие этого коэффициент
стабилизации напряжения повышается: при
изменении входного напряжения от 11 до 19 В выходное напряжение изме-
няется в пределах ±60 мВ. Номинальное значение выходного напряжения
при использовании стабилитрона типа Д814Б равно 9 В.
Аналоги. Вместо транзистора МП37А можно использовать транзистор
МП 11 ЗА, а вместо стабилитрона Д814Б — Д809.
Совет.
Чтобы получить выходное напряжение иной величины, следует при-
менить стабилитрон другого типа с соответствующим напряже-
нием стабилизации.
В последнем случае может потребоваться подбор сопротивления рези-
стора R1. При замене последнего еще одним полевым транзистором типа
КП102 (затвор и исток соединяются со стабилитроном, а сток — с кол-
лектором транзистора VT1) коэффициент стабилизации устройства еще
больше увеличивается.
Подробное описание схемы приводится в [135].
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
Низковольтный регулируемый стабилизатор напряжен
на 3—5 Вис током нагрузки до 100 мА
Назначение. Питание различной низковольтной электронной аппара-
туры (плееров, переносных приемников, устройств на микроконтролле-
рах) током до 100 мА.
Особенности. Схемотехника стабилизаторов напряжения для пита-
ния устройств с низковольтным питанием имеет особенности. Например,
наиболее эффективна простейшая защита стабилизаторов ограничением
максимального тока нагрузки при низком выходном напряжении.
Падение напряжения на регулирующем транзисторе стабилизатора
при замыкании на выходе мало отличается от рабочего, и транзистор
перегревается незначительно. Весьма актуально именно для низковольт-
ных стабилизаторов уменьшение минимального напряжения между вхо-
дом и выходом, поскольку при этом повышается не только экономич-
ность аппаратуры, но и ее надежность.
Пример.
Если применить в трехвольтном стабилизаторе микросхему с
падением напряжения на ней также три вольта, то питающий это
устройство выпрямитель должен отдавать напряжение с учетом
пульсаций около 9 В. Если это напряжение, вследствие пробоя микро-
схемы, попадет на нагрузку, весьма вероятно, что она выйдет из
строя.
Для стабилизатора же, падение напряжения на котором менее 0,4 В,
Хватит входного напряжения около 5 В. Такое перенапряжение нагрузка,
рассчитанная на трехвольтное питание, скорее всего выдержит.
Разработать сравнительно простые низковольтные стабилизаторы с
учетом всего вышеизложенного позволяет микросхема КР142ЕН19 —
интегральный аналог низковольтного стабилитрона.
Эта микросхема выпускается в пластмассовом корпусе с тремя выво-
дами. Когда напряжение на ее управляющем электроде относительно
анода меньше +2,5 В, ток катода микросхемы не превышает 1,2 мА, при-
чем он мало зависит от напряжения между анодом и катодом микро-
схемы. Как только напряжение на управляющем электроде превысит
порог +2,5 В, ток катода микросхемы резко возрастает, пока напряжение
на катоде не снизится до 2,5 В. Резистор, подключенный к катоду, должен
ограничивать этот ток значением не более 100 мА.
Ток управляющего электрода весьма мал — единицы микроампер,
причем этот ток также следует ограничивать, поскольку при его слиш-
ком большом увеличении напряжение на катоде микросхемы может воз-
расти.
18
Как создать источники питания своими руками
Примечание.
Микросхема представляет собой аналог стабилитрона, поэтому и
в схемах она включается аналогично, в обратной полярности. При
этом напряжение на катоде всегда положительнее, чем на аноде.
Схема. Принципиальная схема низковольтного стабилизатора напряже-
ния на микросхеме КР142ЕН19 с регулирующим транзистором в плюсовом
проводнике показана на рис. 1.15. Падение напряжения на этом стабилиза-
торе не превышает 0,4 В, а коэффициент стабилизации — более 600.
Рис. 1.15. Принципиальная схема низковольтного стабилизатора напряжения
на микросхеме КР142ЕН19 с регулирующим транзистором в плюсовом проводнике
При повышении напряжения на движке регулятора выходного напря-
жения (резистор R7) до 2,5 В микросхема DA1 открывается. Это вызы-
вает открывание транзистора VT1, закрывание транзистора VT2, а затем
и регулирующего транзистора VT3.
Регулятором напряжения R7 можно установить выходное напряже-
ние меньше указанных на схеме 3 В примерно до 2,6 В, однако в про-
цессе включения стабилизатора, особенно без нагрузки, возможно
кратковременное повышение выходного напряжения до 3 В.
Этот стабилизатор можно отрегулировать и на напряжение больше
5 В, но тогда он будет сильно перегреваться при замыкании в нагрузке,
поскольку защищен лишь ограничением выходного тока, зависящего от
сопротивления резистора R2. Максимальный рабочий ток увеличивается
при уменьшении его номинала.
Совет.
Если требуется существенно увеличить выходной ток стабилиза-
тора, можно попробовать уменьшить номиналы резисторов R1 и R2
в одинаковое число раз и применить более мощные транзисторы.
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
19
Аналоги. На месте VT1 допустимо использовать транзистор серии
КТ626, a VT2 — КТ630. Транзистор КТ814А (VT3) заменим любым из
серий КТ816, КТ837 с максимальным коэффициентом передачи тока
базы.
Налаживание. В стабилизаторе не следует применять эмиттерные
повторители для повышения выходного тока. Это увеличивает время
прохождения сигнала по цепи обратной связи и может привести к воз-
никновению возбуждения. Если все же самовозбуждение возникло,
следует увеличить емкость конденсаторов С1 и С2, а также подключить
конденсатор емкостью в несколько сотен пикофарад между катодом и
управляющим электродом микросхемы.
Подробное описание схемы приводится в [47].
Низковольтный стабилизатор напряжения
с регулирующим транзистором в минусовом проводнике
на 3—5 Вис током нагрузки до 100 мА
Назначение. Питание различной низковольтной электронной аппара-
туры (плееров, переносных приемников, устройств на микроконтролле-
рах) током до 100 мА.
Особенности. В данной схеме применены несколько необычные дели-
тели выходного напряжения в отличие от традиционного, когда пере-
менный резистор включен в верхнее по схеме плечо. В этом случае, если
нарушается контакт в цепи движка переменного резистора, напряжение на
выходе стабилизаторов может только уменьшаться, тогда как при исполь-
зовании традиционного делителя выходное напряжение достигает макси-
мального уровня, что может вывести из строя нагрузку. В обоих описан-
ных выше стабилизаторах для уменьшения зависимости максимального
рабочего тока от температуры полезно обеспечить тепловой контакт дио-
дов VD1, VD2 с теплоотводом регулирующего транзистора.
Схема. Принципиальная схема стабилизатора с регулирующим тран-
зистором в минусовом проводнике показана на рис. 1.16. При повы-
Рис. 1.16. Схема низковольтного стабилизатора напряжения
с регулирующим транзистором в минусовом проводнике
20
Как создать источники питания своими руками
шении напряжения на управляющем электроде до +2,5 В относительно
анода микросхема открывается и закрывает транзисторы VT1 и VT2.
Максимальный рабочий ток устанавливают подбором резистора R2.
Налаживание. Если такие стабилизаторы используются как регули»-
руемые, полезно последовательно с переменными резисторами включить
постоянные (к каждому крайнему выводу). Их сопротивления следует
подобрать так, чтобы пределы регулировки выходного напряжения соот-
ветствовали указанным на схемах. При отсутствии таких резисторов ста-
билизаторы могут выходить из режима стабилизации в крайних положе-
ниях движков.
Подробное описание схемы приводится в [47].
Стабилизированный источник питания
на полевом транзисторе с током нагрузки до 150 мА
Назначение. Стабилизированный источник предназначен для питания
высококачественной аппаратуры током до 150 мА.
Характеристики. Коэффициент стабилизации напряжения — 70000;
входное напряжение — 10—20 В; выходное напряжение — 9 В; максималь-
ный ток нагрузки — 150 мА; выходное сопротивление — 0,003 Ом.
Особенности. Применение в схеме (рис. 1.17) полевого транзистора в
качестве регулирующего элемента (VT1) позволило:
♦	питать источник образцового напряжения (резистор R1, стабили-
трон VD1) и усилитель постоянного тока (операционный усили-
тель DA1) выходным стабилизированным напряжением;
♦	ослабить до минимума связь между входом и стабилизатором (че-
рез канал сток-исток транзистора).
Это уменьшило проникновение пульсаций входного напряжения в
нагрузку.
Стабилизатор не боится короткого замыкания на выходе и перегрузок
по току. С увеличением тока нагрузки напряжение затвор-исток и сопро-
тивление канала сток-исток полевого транзистора уменьшаются. При этом
напряжение на выходе ОУ увеличивается до максимального значения,
Рис. 1.17. Принципиальная схема экономичного
стабилизатора напряжения с током нагрузки до 150 мА
которое всегда меньше
питающего напряжения.
При дальнейшем уве-
личении тока нагрузки
напряжение затвор-
исток транзистора ста-
новится постоянным и
равным разности выход-
ного напряжения стаби-
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
21
лизатора и напряжения насыщения на выходе ОУ При этом стабилизатор
переходит в режим стабилизации выходного тока. При коротком замыка-
нии на выходе ток через стабилизатор не может превысить своего макси-
мального значения, равного току стока транзистора при нулевом напряже-
нии между затвором и истоком.
Примечание.
Коэффициент стабилизации напряжения был измерен при токе
нагрузки 30 мА цифровым вольтметром В7-34. При изменении вход-
ного напряжения от 10 до 20 В выходное изменялось не более чем на
0,0001 В, что соответствует коэффициенту стабилизации около
70000.
Мощность, рассеиваемая регулирующим транзистором при длитель-
ном коротком замыкании на выходе стабилизатора, не должна превышать
допустимую (для транзистора КП903Б — 6 Вт при температуре воздуха не
выше 25°С). Если, например, максимальный ток стока транзистора равен
400 мА, то мощности 6 Вт соответствует напряжение 15 В. Это наибольшее
входное напряжение стабилизатора при длительном коротком замыкании
на выходе.
Совет.
При токе нагрузки более 30 мА регулирующий транзистор необхо-
димо устанавливать на теплоотвод.
Схема. Конденсаторы С1 и С2 корректируют частотную характеристику
ОУ, а СЗ и С4 — блокируют цепи питания ОУ и нагрузки. Конденсатор СЗ
надо монтировать как можно ближе к ОУ Ослабление влияния колебаний
температуры окружающей среды на выходное напряжение достигается
использованием в стабилизаторе проволочных резисторов, термостаби-
лизированных стабилитронов и ОУ В результате, за первую минуту после
включения питания выходное напряжение стабилизатора изменяется в
пределах до 800 мкВ, за следующие 20 мин — не более чем на 100 мкВ.
Аналоги. Стабилитрон КС 166А можно заменить на КС 162А, КС 168А,
а ОУ К551УД1Б — на К153УД5, К140УД12, К140УД6, К140УД7, К140УД10,
К140УД11, К153УД2, К153УД4, К153УД6 или К140УД1А с соответствую-
щими цепями коррекции. Но при такой замене стабильность выходного
напряжения несколько ухудшится, потому что коэффициент стабилиза-
ции напряжения прямо пропорционален коэффициенту усиления ОУ
Налаживание стабилизатора сводится к установке необходимого выход-
ного напряжения путем изменения соотношения номиналов резисторов R2
иКЗ.
Подробное описание схемы приводится в [114].
22
Как создать источники питания своими руками
Стабилизатор напряжения на операционных усилителях
серии К140 и с током нагрузки до 200 мА
Назначение. Питание различной электронной аппаратуры током до
200 мА.
Характеристики. Коэффициент стабилизации устройства — около
1000, выходное сопротивление — не превышает 0,01 Ом, КПД — 45%.
Номинальный ток нагрузки — не менее 0,2 А. Пульсации выходного напря-
жения (двойная амплитуда) — менее 60 мкВ.
Стабилизатор работоспособен в интервале температур окружающей
среды от -20 до +60°С. Температурный дрейф выходного напряжения —
менее 0,05%. Выходное напряжение стабилизатора можно увеличить до 27 В
±10%. В этом случае между выводом 7 микросхемы и выходом +25 В нужно
включить резистор сопротивлением около 200 Ом.
Особенности. Особенностью стабилизатора является то, что его ОУ,
включенный в цепь обратной связи, питается не от отдельного источника,
а непосредственно с выхода стабилизатора.
Схема. Одним из основных узлов стабилизатора постоянного напря-
жения, определяющих уровень качественных показателей блока питания,
является усилитель постоянного тока (УПТ). Высокостабильные блоки
питания требуют применения сложных высококачественных УПТ. Такие
усилители в случае их выполнения на дискретных элементах получаются
относительно громоздкими, критичными к изменениям внешних условий
и дорогими.
Поэтому наиболее удобно использовать в УПТ микросхемы, в частно-
сти, операционные усилители (ОУ) серии К140.
На рис. 1.18 приводится схема стабилизатора напряжения собранны на
операционных усилителях серии К140.
Рис. 1.18. Принципиальная схема стабилизатора напряжения
на операционных усилителях серий К140
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
23
Каскад на транзисторе VT1 служит динамической нагрузкой транзистора
VT4, что существенно повышает общий коэффициент усиления УПТ.
Аналоги. Вместо транзистора П702А можно использовать П702, КТ805.
Транзисторы КТ603Г можно заменить на П308, П309, а КТ201В и КТ203В —
на МП 103 или МП 106.
Подробное описание схемы приводится в [23].
Стабилизированный источник питания на шесть значений
выходного напряжения и с током нагрузки до 250 мА
Назначение. Стабилизированный источник с шесть значений выход-
ного напряжения (3; 4; 5; 6; 7,5; 9; 12 В) предназначен для питания аппара-
туры током нагрузки до 250 мА. Этот источник питания обладает доста-
точно широким диапазоном и стабильностью выходного напряжения.
Характеристики. Номинальное выходное напряжение (с допускаемым
отклонением ±5 %) — 3; 4; 5; 6; 7,5; 9; 12 В, максимальный ток нагрузки, —
0,25 А, амплитуда пульсации — 10 мВ, внешние размеры — 77x57x50 мм.
Схема. Принципиальная схема источника питания приведена на
рис. 1.19. Переменное напряжение с секционированной обмотки сете-
вого трансформатора Т1 через контакты переключателя SA1.1 (в зави-
симости от выбранного предела) поступает на диодный мост VD1—VD4
и выпрямляется им. Выпрямленное и сглаженное конденсатором С2
напряжение поступает далее на вход 2 микросхемы DA1, представ-
ляющей собой интегральный стабилизатор с регулируемым выгодным
напряжением. С ее вывода 8 стабилизированное напряжение подается на
выходной разъем Х2.
Резисторы R1—R7 образуют делитель напряжения. Резисторы
R2—R7 коммутируются переключателем SA1.2 одновременно с отводами
Рис. 1.19. Принципиальная схема стабилизированного источника питания
на шесть значений выходного напряжения и с током нагрузки до 250 мА
24
Как создать источники питания своими руками
секций обмотки II сетевого трансформатора. Конденсатор СЗ необходим
для снижения уровня шума и увеличения коэффициента сглаживания
пульсаций.
Конденсатор С1 выполняет роль сетевого фильтра, конденсатор С4 —
выходного фильтра блока питания.
Печатная плата. Печатная плата источника питания показана на
рис. 1.20. Резисторы R2—R7 и переключатель SA1 смонтированы на
нижней стороне печатной платы, остальные детали— на верхней.
Трансформатор Т1 установлен на плате выводами обмоток вниз и при-
клеен к плате клеем БФ-4. Выводы первичной обмотки трансформатора
припаяны непосредственно к штырям сетевой вилки (XI). К ним же при-
паян и конденсатор С1.
Элементная база. Магнитопровод трансформатора собран из пластин
11110x20. Первичная обмотка (I) трансформатора содержит 3600 витков
провода ПЭВ-2-0,1, а вторичная (II) — 368 витков ПЭВ-2-0,35 с отводами от
166,200,234,268, 302-го витков. Все резисторы, используемые в блоке пита-
ния, — МЛТ-0,125.
Конденсатор С1 — К73-17 на номинальное напряжение 630 В, С2 и СЗ —
оксидные К50-35, С4 — КМ-5. Переключатель SA1 — движковый типа
ПД-41. Установка его на плате со стороны сетевой вилки исключает слу-
чайное переключение выходного напряжения при работающем блоке с
подключенной нагрузкой.
Рис. 1.20. Печатная плата источника питания
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
25
Микросхема КР142ЕН12А может быть
заменена на КР142ЕН12Б. Теплоотвод, на
котором микросхема укреплена винтом с
гайкой, изготовлен из листового алюми-
ния толщиной 2,5 мм.
При отсутствии интегрального стаби-
лизатора аналогичный источник питания
можно собрать по схеме, приведенной на
рис. 1.21.
Здесь в качестве регулирующего эле-
мента применен транзистор КТ829, и нет
необходимости переключать обмотки
трансформатора.
Налаживание. Налаживание источника
питания заключается в тщательном под- _ , г
Рис. 1.21. Схема замены
боре резисторов R2 R7 делителя выход- интегрального стабилизатора
ного напряжения. Работа эта весьма кро-
потливая и, естественно, требует особого внимания и усидчивости. Чем
более тщательно будет подобран каждый из резисторов делителя, тем точ-
нее окажется соответствующее ему напряжение на выходе блока питания.
Подробное описание схем приводится в [95].
Стабилизатор напряжения, защищенный
от коротких замыканий выхода, с током нагрузки до 300 мА
и диапазоном выходных напряжений 2—12 В
Назначение. Питание радиоаппаратуры током до 300 мА, с защитой от
коротких замыканий выхода.
Характеристики. Номинальное входное напряжение — 21В, ток
нагрузки — 0,3 А, диапазон изменения выходного напряжения составляет
2—12 В.
Схема. На рис'. 1.22 приведена
схема транзисторного параметри-
ческого стабилизатора напряже-
ния на составном регулирующем
транзисторе VT2, VT3 с устрой-
ством защиты от коротких замы-
каний выхода на транзисторе
VT1.
Устройство защиты работает
следующим образом. На базу
транзистора VT1 подано стабиль-
1вых
Рис. 1.22. Схема стабилизатора напряжения,
защищенного от коротких замыканий
выхода, с током нагрузки до 300 мА и
диапазоном выходных напряжений 2—12 В
26
Как создать источники питания своими руками
ное напряжение смещения величиной около 1,7 В с диодов VD1 и VD2
(используются в качестве стабисторов). Совместно с резистором R1 они
образуют делитель входного напряжения. В отсутствие перегрузки выхода
транзистор VT1 закрыт, так как потенциал его базы относительно эмит-
тера положителен. При коротком замыкании выхода эмиттер транзистора
VT1 замыкается на «общий плюс». Вследствие этого потенциал его базы
относительно эмиттера становится отрицательным, и транзистор откры-
вается. Его коллекторный ток проходит по резистору R2, падение напря-
жения на нем возрастает, отрицательное смещение на базе транзистора
VT2 резко уменьшается и составной регулирующий транзистор переходит
в состояние, близкое к состоянию «закрыт». Таким образом, ток корот-
кого замыкания ограничивается. Как только короткое замыкание нагрузки
будет ликвидировано, база транзистора VT1 снова получит положитель-
ное смещение, и нормальная работа стабилизатора автоматически восста-
новится.
Подробное описание схемы приводится в [16].
Стабилизатор напряжения с защитрй от короткого замыкания
для питания маломощных устройств
Назначение. Питание маломощных устройств.
Особенности. Это схема простого стабилизатора напряжения с защи-
той от перегрузок и коротких замыканий цепи выхода. Он обладает рядом
положительных качеств и поэтому получил широкую популярность среди
радиолюбителей.
Недостаток стабилизатора заключается в том, что порог ограничения
тока нагрузки устройства защиты зависит от статического коэффициента
передачи регулирующего транзистора. Так как при разогреве транзистора
его статический коэффициент передачи тока увеличивается, то увеличива-
ется и ток ограничения стабилизатора. В результате возрастает выделяе-
мая на регулирующем транзисторе мощность, что может привести к его
перегреву и выходу из строя.
Диод V 4, включенный
между базой управляющего и
коллектором регулирующего
транзистора (как показано на
рис. 1.23), практически устра-
няет этот недостаток.
Схема. В нормальном режиме
работы стабилизатора диод V5
открыт, а диод V4 закрыт и не
влияет на работу устройства.
Рис. 1.23. Схема стабилизатора напряжения с
защитой от короткого замыкания
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
27
Если ток нагрузки увеличивать, то выходное напряжение стабилизатора
начнет уменьшаться, диод V5 закроется, а транзистор V2 совместно с рези-
сторами Rl, R3 и стабилитроном V3 будет работать как стабилизатор тока.
В связи с этим базовый ток регулирующего транзистора VI, а значит, и его
коллекторный ток оказываются ограниченными.
Одновременно с закрыванием диода V5 открывается диод V4, шунти-
рует стабилитрон V3, и он выходит из режима стабилизации. Это приводит
к уменьшению напряжения на базе транзистора V2 и, соответственно, к
уменьшению тока ограничения. Если в качестве диода V4 применить све-
тодиод, например, АЛ 102А, то он будет служить индикатором перегрузки
стабилизатора, но в этом случае ток короткого замыкания стабилизатора
несколько увеличивается вследствие большего падения напряжения на
переходе светодиода.
Подробное описание схемы приводится в [80].
Стабилизированный источник питания
с регулируемым напряжением на выходе 0—12 В
и током нагрузки до 300 мА
Назначение. Стабилизированный источник с регулируемым напря-
жением на выходе 0—12 В предназначен для питания аппаратуры током
нагрузки до 300 мА.
Схема. Источник питания (рис. 1.24) работает от переменного напря-
жения 12 В. Выпрямитель источника питания образуют диоды VD1—VD4,
включенные по мостовой схеме, а стабилизатор выпрямленного напряже-
ния — конденсаторы Cl, С2, стабилитрон VD5 и транзисторы VT1 и VT2.
Напряжение на выходе источника питания в пределах от 0 до 12 В регули-
руют переменным резистором R2. Наибольший ток, отдаваемый блоком
питания в нагрузку (до 300 мА), ограничен допустимым прямым током
диодов выпрямителя.	1
Аналоги. В выпрямителе можно использовать диоды Д226 или Д7 с
любым буквенным индексом. Переменный резистор R2 — с выключате-
Рис. 1.24. Принципиальная схема стабилизированного источника питания
с регулируемым напряжением на выходе 0—12 В и током нагрузки до 300 мА
28
Как создать источники питания своими руками
лем питания, желательно группы А, чтобы его шкала, по которой уста-
навливают напряжение на выходе блока питания, была равномерной. В
стабилизаторе вместо транзистора МП39 можно использовать транзи-
сторы МП40—МП42, а вместо П213 — транзисторы П214—П217, П201,
П4 с любыми буквенными индексами. Коэффициент усиления транзи-
сторов должен быть не менее 15.
Стабилитрон Д813 можно заменить стабилитронами Д811, Д814Г или
Д814Д. Наибольшее напряжение на выходе источника питания будет
соответствовать напряжению стабилизации используемого в блоке ста-
билитрона. Шкалу резистора R2 следует отградуировать по образцовому
вольтметру, подключенному к выходным зажимам блока.
Подробное описание схемы приводится в [21].
Источник питания для детских электрифицированных игрушек
током до 350 мА
Назначение. Питание игрушек током до 350 мА. Особенно подойдет он
для движущихся игрушек, например, для железной дороги. Тогда скорость
и направление движения паровоза с вагончиками можно плавно изменять
ручкой управления источника.
Схема. Принципиальная схема источника питания для детских элек-
трифицированных игрушек приведена на рис. 1.25.
Источник состоит из выпрямителя и двух одинаковых электронных
регуляторов напряжения с защитой от перегрузки и короткого замыкания
в нагрузке. Выпрямитель собран на диодном мосту VD1 по двухполупе-
риодной схеме со средней точкой. Диодный блок подключен к вторичной
обмотке трансформатора питания Т1, состоящей из двух последовательно
Рис. 1.25. Принципиальная схема источника питания
для детских электрифицированных игрушек
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
29
соединенных одинаковых обмоток, образующих общую обмотку со сред-
ним выводом — это и есть средняя точка выпрямителя.
Выпрямленное напряжение фильтруется конденсаторами Cl, С2, соеди-
ненными последовательно и подключенными к средней точке. В итоге на
выходе выпрямителя получается разнополярное постоянное напряжение,
составляющее 12 В относительно средней точки.
Иначе говоря, на плюсовом выводе конденсатора С1 будет напряжение
плюс 12 В относительно общего провода, а на минусовом выводе конден-
сатора С2 — минус 12 В. К этим источникам подключены электронные
регуляторы, управляемые напряжением, снимаемым с движка перемен-
ного резистора R1. Каждый регулятор составлен из двух транзисторов
(VT1, VT2 и VT4, VT5), образующих составной эмиттерный повторитель.
В среднем положении движка резистора напряжение на нем будет близко
к нулю относительно общего провода. Поэтому транзисторы регуляторов
закрыты, напряжения на гнездах разъема XS1 нет.
Когда движок переменного резистора перемещают вниз по схеме, тран- .
зисторы VT1, VT2 остаются закрытыми, a VT4, VT5 открываются.
И Примечание.
На выходе источника питания (разъем XS1) появляется минусовое
напряжение (на верхнем по схеме проводнике разъема по отношению
к нижнему). Причем, чем ближе к нижнему выводу переменного рези-
стора находится движок, тем больше выходное напряжение.
Если же начать перемещать движок переменного резистора от среднего
положения к верхнему по схеме выводу, произойдет обратная картина,
открываться будут транзисторы VT1, VT2, и на выходе источника поя-
вится плюсовое напряжение.
Узлы защиты от перегрузки или короткого замыкания выполнены на
транзисторах VT3 и VT6. Пока протекающий, например, через резистор
R4, ток находится в определенных пределах (в нашем случае — до 350 мА),
транзистор ¥1*3 закрыт. Как только ток нагрузки превысит заданное зна-
чение, падение напряжения на резисторе R4 возрастет и транзистор VT3
откроется.
Эмиттерный переход составного транзистора (участок между базой
транзистора VT2 и эмиттером транзистора VT1) будет зашунтирован, и
транзистор почти закроется. Выходной ток нашего источника резко огра-
ничится. Как только перегрузка или короткое замыкание исчезнет, нор-
мальная работа устройства восстановится.
Аналоги. Вместо транзисторов КТ816, КТ817 подойдут, соответственно,
КТ814, КТ815. Диодный блок КЦ405Е можно заменить на КЦ402Е или
четырьмя диодами серий КД208, КД209.
30
Как создать источники питания своими руками
Рис. 1.26. Вид печатной платы источник питания
для детских электрифицированных игрушек
Трансформатор питания может быть, кроме указанного на схеме, ТП20-14
или любой другой, мощностью не менее 10 Вт и с напряжением на вторичных
обмотках 8—12 В при токе нагрузки до 0,7 А. Транзисторы устанавливают на
радиаторы общей площадью поверхности около 35 см, которые крепят вин-
тами к плате. Ток срабатывания защиты зависит от сопротивлений резисто-
ров R4, R5. Его можно увеличить с 350 до 500—600 мА, уменьшив сопротив-
ление этих резисторов до 1,2—1 Ом, а также увеличив площадь радиаторов
транзисторов VT1, VT5 до 50—60 см.
Печатная плата. Вид печатной платы этого устройства приводится на
рис. 1.26.
Подробное описание схемы приводится в [15].
Простой стабилизатор напряжения на ИМС 142ЕН1Г
с выходным напряжением 5 В и током нагрузки 500 мА
Назначение. Питание устройств на цифровых ИМС 155 серии током
до 500 мА.
Особенности. Этот стабилизатор был разработан для питания
устройств на цифровых ИМС 155 серии. Благодаря использованию в нем
специализированной микросхемы серии К142, стабилизатор имеет малое
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
31
количество деталей и пригоден
для монтажа непосредственно
на плате цифрового устрой-
ства.
Характеристики. Входное
напряжение — 9 В, выход-
ное напряжение —	5 В, ток
нагрузки — 0,5 А.
Рис. 1.27. Схема стабилизатора
напряжения на ИМС 142ЕН1Г
Схема. Принципиальная схема стабилизатора приведена на рис. 1.27.
Описание схемы приводится по [94].
Стабилизатор напряжения с защитой и током нагрузки до 500 мА
Назначение. Стабилизированный источник с напряжением на выходе
12 В предназначен для питания аппаратуры током нагрузки до 500 мА.
Характеристики. Входное напряжение — 14—20 В, выходное напряже-
ние — 12 В, ток нагрузки — 0—0,5 А, Изменение выходного напряжения (ток
нагрузки до 0,5 А) — не более 0,1 В; ток покоя — 15 мА; ток короткого замы-
кания — не более 0,1 мА.
Схема. Принципиальная схема стабилизатора приведена на рис. 1.28.
Источником образцового напряжения служит термостабилизирован-
ный стабилитрон VD1. Для исключения влияния входного напряжения
стабилизатора на режим стабилитрона его ток задается генератором ста-
бильного тока, построенным на полевом транзисторе VT1.
Термостабилизация и стабилизация тока стабилитрона повышают коэф-
фициент стабилизации выходного напряжения. Образцовое напряжение
поступает на левый (по схеме) вход дифференциального усилителя на тран-
Рис. 1.28. Принципиальная схема стабилизированного источника питания с защитой
32
Как создать источники питания своими руками
зисторах VT2.2 и VT2.3 микросборки К125НТ1 и резисторе R7, где сравни-
вается с напряжением обратной связи, снимаемым с делителя выходного
напряжения R8, R9. Разность напряжений на входах дифференциального
усилителя изменяет баланс коллекторных токов его транзисторов.
Регулирующий транзистор VT4, управляемый коллекторным током
транзистора VT2.2, обладает большим коэффициентом передачи тока
базы. Это увеличивает глубину ООС и повышает коэффициент стабили-
зации устройства, а также уменьшает мощность, рассеиваемую транзисто-
рами дифференциального усилителя.
В установившемся режиме при увеличении тока нагрузки выходное
напряжение несколько уменьшится, что вызовет и уменьшение напряже-
ния на эмиттерном переходе транзистора VT2.3. При этом ток коллектора
также уменьшится. Это приведет к увеличению тока транзистора VT2.2,
поскольку сумма выходных токов транзисторов дифференциального уси-
лителя равна току, текущему через резистор R7, и практически не зависит
от режима работы его транзисторов. В свою очередь, растущий ток тран-
зистора VT2.2 вызывает увеличение ток,а коллектора регулирующего тран-
зистора VT4, пропорциональное его коэффициенту передачи тока базы,
повышая выходное напряжение до первоначального уровня, и позволяет
поддерживать его неизменным независимо от тока нагрузки.
Для кратковременной защиты устройства с возвратом его в исходное
состояние введен ограничитель тока коллектора регулирующего транзи-
стора, выполненный на транзисторе VT3 и резисторах Rl, R2. Резистор
R1 выполняет функцию датчика тока, протекающего через регулирующий
транзистор VT4. В случае превышения тока этого транзистора максималь-
ного значения (около 0,5 А) падение напряжения на резисторе R1 достиг-
нет 0,6 В, т. е. порогового напряжения открывания транзистора VT3.
Открываясь, он шунтирует эмиттерный переход регулирующего транзи-
стора, тем самым ограничивая его ток примерно до 0,5 А. Это вызывает паде-
ние выходного напряжения без срабатывания защиты от перегрузки по току
через некоторое время, пропорциональное постоянной времени цепи R5, С1.
Это приводит к открыванию транзистора VT2.1 и дальнейшему откры-
ванию транзистора VT3, закрывающего транзистор VT4. Такое состояние
транзисторов устойчивое, поэтому после устранения короткого замыка-
ния или обесточивания нагрузки необходимо отключить устройство от
сети и вновь включить после разрядки конденсатора С1.
Примечание.
Ток короткого замыкания устройства равен нулю, а значит, исклю-
чает перегрев регулирующего транзистора при срабатывании
защиты.
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
33
Резистор R3 необходим для надежной работы транзистора VT4 при
малых токах и повышенной температуре. Конденсатор С2, шунтирующий
выход стабилизатора, предотвращает самовозбуждение устройства, при-
чиной которого может стать глубокая ООС по напряжению. Резистор R6
в коллекторной цепи транзистора VT2.1 ограничивает ток во время пере-
ходных процессов при включении защиты, а светодиод HL1 выполняет
функцию индикатора перегрузки.
Монтаж. Стабилизатор некритичен к разводке печатной платы и раз-
мещению деталей на ней. Поэтому монтаж его зависит, главным образом,
от опыта самого конструктора и габаритов предварительно подобранных
деталей.
Особенности. Статический коэффициент передачи тока базы транзи-
стора VT3 должен быть не менее 20, а транзистора VT4 — не менее 400.
На регулирующем транзисторе VT4, допустимый ток коллектора которого
должен быть не менее 1 А, выделяется значительная мощность, поэтому
его следует установить на теплоотвод мощностью около 5 Вт.
Аналоги. Резисторы и конденсаторы — любых типов на номиналы, ука-
занные на схеме.
Налаживание. Приступая к испытанию и налаживанию стабилизатора,
резистор R5 временно удаляют, чтобы система защиты не срабатывала, и
подбором резистора R8 устанавливают выходное напряжение, равное 12 В.
После этого включают резистор R5 и подбором резистора R1 добиваются
необходимого значения тока срабатывания защиты устройства по току.
Подробное описание схемы приводится в [49].
Комбинированный источник питания с максимальным током
нагрузки каждого из источников 500 мА
Назначение. Это устройство представляет собой два независимых источ-
ника питания радиоаппаратуры: постоянного напряжения, регулируемого в
пределах 0—12 В, и переменного, регулируемого в пределах 0—215 В. Первый
из них предназначен для питания приборов и устройств на транзисторах и
интегральных микросхемах, второй — для плавного регулирования частоты
вращения ротора сетевых электродвигателей, яркости свечения ламп нака-
ливания, температуры жала электропаяльника или нагревательного эле-
мента, понижения сетевого напряжения с 220 В до 127 В (вместо ЛАТРа) и
других подобных целей. Одновременно оба источника можно использовать
для питания измерительных приборов и устройств на цифровых микросхе-
мах с высоковольтными газоразрядными индикаторами.
Характеристики. Максимальный ток нагрузки каждого из источни-
ков — 0,5 А. Напряжение переменной составляющей (пульсации) источ-
ника постоянного тока не более 0,2 В.
2 № 6391
34
Как создать источники питания своими руками
Особенности. У каждого из источников «свой» выключатель первич-
ной цепи питания, защитный предохранитель и вольтметр, показывающий
выходное напряжение. В источнике переменного напряжения в качестве
регулирующего элемента применен мощный транзистор VT1, выполняю-
щий роль своеобразного полупроводникового переменного резистора,
включенного последовательно с нагрузкой. Такое техническое решение
дает ряд преимуществ по сравнению с тиристорным регулятором или
ЛАТРом, например, не создает помех, проникающих в электросеть, имеет
небольшие габариты и массу. Транзисторный регулятор позволяет управ-
лять устройствами как с активной нагрузкой, так и с реактивной. Он к
тому же относительно прост и не содержит дефицитных деталей.
Из недостатков наиболее серьезен один — на регулирующем транзи-
сторе выделяется большое количество тепла, что создает определенные
трудности с его отведением.
Схема. Принципиальная схема комбинированного блока питания
приведена на рис. 1.29. Диодный мост VD1—VD4 обеспечивает прямой
ток через транзистор VT1 при обоих полупериодах сетевого напряжения.
Пониженное трансформатором Т1 до 6 В сетевое напряжение снимается с
его обмотки II. Выпрямляет его диодный блок VD5 и сглаживает конденса-
тор С1. Переменным резистором R1 регулируют базовый ток транзистора
VT1. Резистор R2 — токоограничительный. Диод VD6 предотвращает попа-
дание на базу транзистора VT1 напряжения отрицательной полярности.
Выходное напряжение контролируют по вольтметру PU1. Ток нагрузки,
работающей с таким источником переменного напряжения, зависит от
значения управляющего напряжения на базе транзистора VT1. Изменяя
это напряжение резистором R1, можно управлять током коллектора тран-
Рис. 1.29. Схема комбинированного блока питания
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
35
зистора, а, следовательно, и током через нагрузку. При крайнем нижнем
по схеме положении движка резистора R1 транзистор VT1 оказывается
полностью открытым и напряжение на нагрузке будет максимальным. В
крайнем же верхнем положении движка этого резистора транзистор будет
в закрытом состоянии и ток через нагрузку прекратится.
Трансформатор Т2, питающий источник постоянного напряжения,
понижает переменное напряжение сети до 12 В. Это напряжение выпрям-
ляет диодный блок VD7, а пульсации напряжения сглаживают конденса-
торы С2, СЗ. Стабилитрон VD8 и резистор R3 образуют параметрический
стабилизатор напряжения, а транзистор VT2 усиливает выходную мощ-
ность этого источника. Напряжение, снимаемое с его выхода, регулируют
переменным резистором R4. Конденсатор С4 служит для фильтрации
высокочастотных помех при питании от блока устройств на цифровых
микросхемах. Выходное напрйжение контролируют по вольтметру PU2.
Транзисторы устанавливают на теплоотводах с полезной площадью рас-
сеяния для транзистора VT1 — не менее 300 см2, а для VT2 — 30 см2.
На лицевой панели блока размещают все органы управления, вольт-
метры и разъемы, а держатели предохранителя — на задней или одной из
боковых стенок. Все необходимые соединения выполняют отрезками тон-
кого монтажного провода в надежной изоляции.
Аналоги. Кроме указанных на схеме, в блоке питания можно исполь-
зовать транзисторы: VT1 — КТ812А, КТ812Б, КТ824А, КТ824Б, КТ828А,
КТ834А—КТ834В, КТ840А, КТ840Б, КТ847А, КТ856А; VT2 — КТ805АМ,
КТ807А, КТ807Б, КТ815А—КТ815Г, КТ817А—КТ817Г, КТ819А—КТ819Г.
Диоды VD1—VD4 должны быть рассчитаны на напряжение не менее 250 В
и ток не. менее 1 А — например, КД202Ж—КД202С или из серий Д245,
Д246, Д247, Д248 с любым буквенным индексом. Выпрямительные блоки
VD5 u VD7 — КЦ405 с любым буквенным индексом; диод VD6 — Д237.
Можно использовать любые трансформаторы мощностью 6—10 Вт,
понижающие напряжение сети до 8—10 В (Т1) и 12—15 В (Т2), например,
трансформаторы ТС-25 или ТС-27 от телевизоров «Юность».
Налаживание. Источник питания налаживания не требует. Если при
монтаже не допущено ошибок и применены исправные детали, он начинает
работать сразу после подключения к сети. Если регулирующий транзистор
(VT1) выбрать из серии КТ856, то мощность, потребляемая нагрузкой от
сети, может достигать 150 Вт, с транзистором из серии КТ834 — 200 Вт, а
КТ847 — 250 Вт.
При необходимости еще больше увеличить выходную мощность источ-
ника, регулирующий элемент составляют из нескольких параллельно вклю-
ченных транзисторов, соединив их одноименные выводы. Эти транзисторы
подбирают с возможно близкими коэффициентами усиления и, кроме того,
в их базовые цепи включают индивидуальные уравнивающие резисторы.
36
Как создать источники питания своими руками
К обмотке
IIТ1 ’
KR1"
К базе VT1
К коллектору
VT1
К обмотке IТ1,
KSA1
KPU1.X2
» К обмотке
IIT2
К коллектору
VT2
KR4
К R4, ХЗ(-), PU2
К эммитеру
VT2, кХЗ(+), PU2
. К эммитеру
VT1.KR1
Рис. 1.30. Печатная плата комбинированного блока питания
Диоды VD1—VD4 придется заменить на более мощные, рассчитанные
на ток, не менее потребляемого нагрузкой. Диод VD6 также необходимо
будет заменить на более мощный, способный пропускать ток до 1 А. На
больший ток должен быть рассчитан и предохранитель FU1. Но в этом слу-
чае, возможно, придется установить небольшой вентилятор для интенсив-
ного отведения тепла от полупроводниковых приборов.
Внимание.
Работая с этим блоком питания, не забывайте о мерах безопасно-
сти. Помните, что источник переменного тока гальванически связан
с сетью!
Печатная плата. Печатная плата приведена на рис. 1.30.
Подробное описание схемы приводится в [137].
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
37
Простой источник питания для питания стабилизированным
напряжением +5 В различных цифровых устройств
с током потребления до 500 мА
Назначение. Блок питания предназначен для питания стабилизирован-
ным напряжением +5 В различных цифровых устройств с током потребле-
ния до 500 мА.
Схема. Принципиальная схема источника питания приведена на
рис. 1.31.
Рис. 1.31.' Схема блока питания для питания стабилизированным напряжением +5 В
различных цифровых устройств с током потребления до 500 мА
Конструкция. Трансформатор Т1 использован самодельный, выполнен
на магнитопроводе ШЛ20х32. Обмотка I содержит 1650 витков провода
ПЭВ-1-0,1, обмотка II — 55 витков ПЭВ-1-0,47. Вообще же для источника
питания можно использовать подходящий готовый трансформатор мощ-
ностью более 7 Вт, обеспечивающий на обмотке II переменное напряжение
8—10 В при токе не менее 500 мА.
Регулирующий транзистор VT1 укреплен на Г-образной дюралюминие-
вой пластине размерами 50x50 и толщиной 2 мм, выполняющей функцию
теплоотвода. Выводы базы и эмиттера пропущены через отверстия в плате
и припаяны к соответствующим печатным проводникам. Контакт коллек-
тора с печатным проводником осуществлен через радиатор транзистора,
крепежные винты с гайками и дюралюминиевую пластину.
Монтаж блока подробно описывается в [22].
Простой стабилизатор напряжения с высоким коэффициентом
стабилизации и с током нагрузки до 500 мА
Назначение. Питание радиоаппаратуры током до 500 мА.
Характеристики. Высокий коэффициент стабилизации (около 5000) при
токе нагрузки до 0,5 А.
38
Как создать источники питания своими руками
Рис. 1.32. Схема блока питания для
питания радиоаппаратуры током
до 500 мА
Особенности. Несмотря на относи-
тельную простоту, этот стабилизатор
имеет весьма достойные характеристики.
Достигнуто это за счет фактического
применения в нем двух стабилизато-
ров — последовательного и параллель-
ного. Минимальное падение напряжения
на регулирующем элементе — 1,2 В, а
максимальный ток нагрузки определя-
ется начальным током стока полевого
транзистора VT1 и коэффициентом уси-
ления транзистора VT2 и может дости-
гать 0,5—0,8 А.
Схема. Принципиальная схема стабилизатора напряжения с высоким
коэффициентом стабилизации приведена на рис. 1.32.
Подробное описание схемы приводится в [94].
Простой источник питания с плавной инверсией выходного
напряжения и током нагрузки до 500 мА
Назначение. Источники питания с инверсией напряжения необходимы
для настройки радиоэлектронной аппаратуры, питания реверсивных элек-
тродвигателей, электромагнитов.
Схема. На рис. 1.33 приведена схема простого источника питания,
позволяющего плавно изменять напряжение на нагрузке от +U до -U.
Источник питания выполнен на основе двух регулируемых стабили-
заторов напряжения DAI, DA2 типа рА7805 (LM7805) или их аналога —
DA2 7805 R4=R5<RH
(КР142ЕН5А)
Рис. 1.33. Схема источника питания
с плавной инверсией выходного
напряжения
КР142ЕН5А(В). Регулировка выход-
ного напряжения стабилизаторов
взаимозависима, она осуществля-
ется потенциометром R2. Так, при
изменении величины R2 напряже-
ние на резисторе R4 изменяется от 5
до 10 В. Одновременно напряжение
на резисторе R5 изменяется от 10 до
5 В. Таким образом, выходное напря-
жение на зажимах A-В плавно регу-
лируется от +5 до -5 В.
Налаживание. Наладка устрой-
ства заключается в подборе рези-
стора R1 до получения на резисто-
рах R4 и R5 при регулировке R2, при
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
39
отключенной нагрузке, требуемых пределов изменения напряжения отно-
сительно общей шины: 5—10 В и 10—5 В, соответственно.
Минимальное значение сопротивления нагрузки определяется соотно-
шением R > R4 = R5 и может доходить до 10 Ом. При этом ток на выво-
дах 2 микросхем, установленных на радиаторы, может достигать 1,5 А, а
резисторы R4, R5 должны иметь мощность рассеивания не менее 10 Вт.
Поскольку КПД источника питания невысок (11—14%), а также из сооб-
ражений снижения мощности, рассеиваемой на резисторах R4, R5, жела-
тельно использовать более высокоомную нагрузку.
Так, при R > 100 Ом (R4 = R5 = 100 Ом), мощность рассеивания резисто-
ров — 1 Вт, а максимальный ток нагрузки составляет 50 мА (при R > 10 Ом
предельный ток в нагрузке ограничен значением 500 мА). При снижении R
ниже минимального значения (вплоть до короткого замыкания) U снижа-
ется. Повреждения интегральных микросхем при этом не происходит.
Особенности. Схема может быть легко переделана на более высо-
кое выходное напряжение при использовании интегральных микросхем
серий (1А7806, рА7809 и т. д., либо их аналогов серии КР142ЕН5, 8, 9. При
выполнении потенциометра R2 на кольцевом замкнутом сердечнике с диа-
метрально подведенными контактами и подключении к оси потенциоме-
тра электродвигателя через редуктор, на выходе этого устройства можно
получить медленно меняющееся напряжение синусоидальной или иной
формы.
Описание схемы приводится в [94].
Простой стабилизатор напряжения с током нагрузки до 500 мА
Назначение. Питание радиоаппаратуры током до 500 мА при очень
хорошей экономичности.
Характеристики. Этот стабилизатор напряжения очень прост, но имеет
весьма высокие параметры. Потребляемый ток при отсутствии нагрузки —
не превышает 25 мкА. Стабилизатор обеспечивает ток нагрузки до 0,5 А.
Коэффициент стабилизации — около 500, выходное сопротивление —
0,07 Ом.
Особенности. Отличительная особенность стабилизатора — приме-
нение в регулирующем элементе мощного полевого транзистора и работа
управляющего элемента в режиме микротоков. С целью повышения эко-
номичности источником образцового напряжения применен обратносме-
щенный эмиттерный переход транзистора VT3. Высокое входное сопро-
тивление полевого транзистора и большое сопротивление резистора R1
обуславливают большой коэффициент усиления управляющего элемента,
а, значит, и высокий коэффициент стабилизации. Стабилизатор не боится
замыкания выходной цепи, так как в этом случае ток через транзистор
40
Как создать источники питания своими руками
VT2, а, значит, и ток нагрузки будут ограничены начальным током стока
полевого транзистора.
Другим важным достоинством источника является то, что при увеличе-
нии температуры корпуса регулирующего транзистора крутизна характе-
ристики и начальный ток стока уменьшаются. Благодаря этому в режиме
перегрузки перегревания регулирующего транзистора с обычным для бипо-
лярного транзистора лавинообразным неуправляемым увеличением его тока
не происходит. Выбор полевого транзистора VT2 определяет максимально
возможный ток нагрузки.
Схема. Запуск стабилизатора (рис. 1.34) происходит автоматически. В
момент включения транзистор VT1 будет закрыт, поэтому входное напря-
жение будет поступать на затвор полевого транзистора, что и обеспечи-
вает надежный запуск стабилизатора. Допустимое напряжение сток-исток
полевого транзистора равно 20 В, а для его нормальной работы необхо-
димо напряжение 2—3 В, поэтому максимальное выходное напряжение
этого стабилизатора может быть 15—17 В.
Рис. 1.34. Схема стабилизатора напряжения
с током нагрузки до 500 мА
Минимальное напряжение ста-
билизации определяется напря-
жением отсечки полевого тран-
зистора и равно примерно 5—7 В.
Для увеличения выходного тока
можно использовать параллель-
ное включение двух-трех поле-
вых транзисторов. В этом случае
транзисторы следует подобрать с
близкими параметрами во избежание неравномерного распределения на
них рассеиваемой мощности или в цепь истока каждого из них включить
резистор сопротивлением 1—2 Ом.' Для повышения качества выходного
напряжения и устойчивости стабилизатора при работе с нагрузкой раз-
личного характера предусмотрены конденсаторы Cl, С2.
Аналоги. В стабилизаторе вместо транзистора КП903А можно приме-
нить КП903Б, КП903В. Регулирующий транзистор следует установить на
теплоотвод. Транзистор КТ3102Б можно заменить на КТ3102В—КТ3102Е,
КТ342Б, КТ342В; вместо КТ315А подойдет любой из КТ315Б—КТ315Ж.
При токе нагрузки не более 50 мА в регулирующем элементе можно исполь-
зовать транзистор КПЗОЗГ.
Налаживание. При налаживании подбирают транзистор VT3 с требуе-
мым напряжением стабилизации. Его можно заменить обычным стабили-
троном и подобрать резистор R2 из условия обеспечения номинального
тока через стабилитрон. Экономичность стабилизатора при этом ухуд-
шится.
Подробное описание схемы приводится в [12].
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
41
Двуполярный источник питания с выходным стабилизированным
напряжением ±12,6 В и током нагрузки до 500 мА
Назначение. Источник предназначен для питания любительской радио-
аппаратуры с стабилизированным напряжением питания ±12,6 В.
Схема. Принципиальная схема двуполярного источника питания с
выходным напряжением ±12,6 В приведена на рис. 1.35. Он состоит из
двух стабилизированных выпрямителей, работающих от одного трансфор-
матора питания Т1. Выходное напряжение источника может изменяться
от ±3 В до ±20 В при токе нагрузки 0,5 А. Коэффициент нестабильности
по напряжению не хуже 0,5%/В. Оба плеча источника идентичны и неза-
висимы.
Выпрямители собраны по двухполупериодной мостовой схеме на диод-
ных сборках КЦ405А. Собственно стабилизатор выполнен на микросхе-
мах К142ЕН1Г и транзисторах VI в одном плече и V2 — в другом плече
схемы.
Регулировка выходного напряжения осуществляется переменными
резисторами R2 и R4. Для уменьшения пульсаций выпрямленных напря-
жений на входе каждого стабилизатора включены конденсаторы большой
емкости.
Транзисторы VI и V2 установлены на черненных алюминиевых ребри-
стых радиаторах. Площадь каждого радиатора 400 см2. Переменные рези-
сторы R2 и R4 типа СПО-0,5. Электролитические конденсаторы — К50-6.
Трансформатор Т1 намотан на магнитопроводе 11120x40. Обмотка I содер-
жит 1210 витков провода ПЭВ-1-0,3, обмотки II и III — по 90 витков про-
вода ПЭВ-1-0,67.
Рис. 1.35. Принципиальная схема двуполярного источника питания
с выходным напряжением ±12,6 8
42
Как создать источники питания своими руками
Рис, 7.36. Печатные платы двуполярного источника питания
Печатная плата. На рис. 1.36 приведена печатная плата.
Подробное описание схемы приводится в [132].
Стабилизированный источник питания
для любительского УНЧ с током нагрузки до 700 мА
16...20 В
Регулятор U вых
Рис. 1.37. Принципиальная схема
стабилизатора напряжения для УНЧ
Назначение. Источник пред-
назначен для питания любитель-
ского УНЧ средней мощности.
Характеристики. Выходное
напряжение — 12—15 В, ток
нагрузки — 0,7 А. Стабилизатор
имеет защиту от короткого замы-
кания на выходе.
Принципиальная схема стаби-
лизатора напряжения для УНЧ
представлена на рис. 1.37.
Подробное описание схемы
приводится в [38].
Простой импульсный стабилизатор напряжения
с выходным напряжением 5 В и током нагрузки до 700 мА
Назначение. Питание различной радиоэлектронной аппаратуры током
до 700 мА.
Особенности. Предлагаемый импульсный стабилизатор напряжения от
аналогичных устройств отличается простотой, хорошей повторяемостью и
отсутствием регулировочных элементов.
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
43
Схема. Принципиальная схема
стабилизатора приведена на
рис. 1.38. При включении пита-
ния напряжение на конденсаторе
С2 равно нулю и через резистор
R1, эмиттерные переходы тран-
зисторов VT1 и VT2 начинает
протекать ток. Транзисторы VT1
и VT2, а вслед за ними и транзи-
сторы VT3 и VT4, открываются.
Конденсатор С2 начинает заря-
жаться током, протекающим через
дроссель L1.
Когда напряжение на конден-
саторе превысит напряжение ста-
VVD2
--КД521А
L1
600 мкГн
VD4,r
КД212А2Х
7?vd3
2 Х КС 147 А
VT2
КТ361Б
С2 +
470 mk=J=
16В
□о
Рис. 7.38. Схема простого импульсного
стабилизатора напряжения
билизации стабилитрона VD3, транзисторы VT1 и VT2 закрываются, в
результате чего закрываются и транзисторы VT3, VT4. Диод VD4 обеспе-
чивает путь тока дросселя L1, когда транзистор VT4 закрыт. Когда напря-
жение на конденсаторе С2 станет меньше напряжения стабилизации ста-
билитрона VD3, процесс повторяется.
Характеристики. С указанными на схеме элементами выходное напря-
жение стабилизатора составляет около 5 В, а максимальный ток нагрузки —
0,5—0,7 А. Уровень пульсации при выходном токе 0,7 А — около 0,1 В и от
нагрузки мало зависит: в большей степени он зависит от сопротивления
резисторов R1 и R2. КПД стабилизатора — примерно 80—85%. Входное
напряжение устройства ограничено предельно допустимыми напряжени-
ями транзисторов VT1—VT4 и для указанных приборов не должно пре-
вышать 25 В.
Если потребуется стабилизатор на другое выходное напряжение, следует
установить стабилитрон с напряжением стабилизации, равным требуемому
выходному. Другие элементы устройства при этом не изменяются, необхо-
димо лишь следить, чтобы рабочий ток стабилитрона, протекающий через
резистор R1, не был меньше минимально допустимого для этого прибора. В
противном случае сопротивление резисторов R1 и R2 следует уменьшить до
получения нужного тока так, чтобы их соотношение осталось неизменным.
Элементная база и аналоги. Дроссель L1 намотан на кольцевом маг-
нитопроводе К20х12хб из феррита М2000НМ с зазором 0,25 мм и содер-
жит 60 витков провода ПЭВ-2-0,6. Возможно применение промышленных
дросселей Д-0,3 (если ток нагрузки не превышает 0,3 А) индуктивностью
не менее 100 мкГн. Вместо транзистора VT3 можно установить любой
высокочастотный транзистор с максимальным током коллектора не менее
300 мА, а вместо VT4 — любой из серий КТ802, КТ805. Диод КД212Д (VD4)
44
Как создать источники питания своими руками
заменим любым диодом с допустимой рабочей частотой не менее 100 кГц,
например, из серий КД212, КД213, КД2997—КД2999. Емкость конденса-
тора С1 (обязательно керамического) может быть в пределах 0,33—1 мкФ.
Налаживание. Правильно собранный стабилизатор налаживания не
требует. С помощью осциллографа, подключенного к эмиттеру транзистора
VT4, проверяют наличие прямоугольных импульсов частотой 20—80 кГц.
Если частота следования импульсов выше 80 кГц (при слишком высокой
частоте начинает разогреваться транзистор VT4), следует увеличить число
витков дросселя L1.
Подробное описание схемы приводится в [124].
Линейный стабилизатор напряжения с высоким КПД,
построенный на дискретных элементах,
с током нагрузки до 10ОО мА
Назначение. Питание низковольтных устройств током до 1 А.
Особенности. Схема экономичного источника питания с малой раз-
ницей входного и выходного напряжения построена на дискретных эле-
ментах.
Характеристики. Выходное напряжение — 5 В. Ток нагрузки — до 1 А.
Схема. Приведенная на рис. 1.39 схема обеспечивает нормальную
работу при минимальном напряжении на силовом транзисторе (0,7—
1,3 В). Это достигается за счет использования в качестве силового регуля-
тора транзистора (VT2) с малым напряжением U в открытом состоянии,
что позволяет обеспечить работу схемы стабилизатора при меньших
напряжениях вход-выход.
Рис. 1.39. Схема экономичного источника питания
с малой разницей входного и выходного напряжения
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
45
Схема имеет защиту (триггерного типа)
на случай превышения тока в нагрузке
выше допустимой величины, а также от
превышения напряжения на входе стаби-
лизатора более 10,8 В.
Узел защиты выполнен на транзисторе
VT1 и тиристоре VS1. При срабатывании
тиристора он отключает питание микро-
схемы DA1 (вывод 7 закорачивается на
общий провод). В этом случае транзи-
стор VT3, а, значит, и VT2 закроются и
на выходе будет нулевое напряжение.
Пит
HL1
КИПД32
Н I
VT2
R4
|>3
Иззо
-f----->• С4, DA1:7
rrVD3
- - КД521А
VVS1
-i ----* Общ.
Рис. 1.40. Схема светодиодного
индикатора
Вернуть схему в исходное состояние после устранения причины, вызвав-
шей перегрузку, можно только выключением и повторным включением
блока питания. Конденсатор СЗ обычно не требуется — его задача облег-
чить запуск схемы в момент включения.
Схему можно дополнить светодиодным индикатором срабатывания
защиты (HL1). Для этого потребуется установить дополнительные эле-
менты: диод VD3 и резистор R10, как это показано на рис. 1.40.
Элементная база. При изготовлении стабилизатора использованы
следующие детали: подстроечный резистор R8 типа СПЗ-19а, остальные
резисторы любого типа; конденсаторы С1 — К50-29В на 16 В, С2—С4,
С6 — К10-17, С5 — К52-1 на 6,3 В.
Топология печатной платы для монтажа элементов показана на
рис. 1.41. Данная плата содержит одну объемную перемычку.
Подробное описание схем приводится в [131].
Стабилизатор напряжения с логическими элементами
и током нагрузки до 10ОО мА
Назначение. Источник предназначен для питания устройств на цифро-
вых ИМС серий 155, 555 и других.
Характеристики. Выходное напряжение стабилизатора — 5 В, ток
нагрузки — 1 А.
Схема. Принципиальная схема стабилизатора (рис. 1.42) удобна тем,
что при питании устройств на цифровых ИМС можно поместить весь
источник питания на одной плате вместе с цифровой частью. При этом
используя свободные логические элементы каких-либо микросхем.
Подробное описание схемы, а также методика расчета подобных стаби-
лизаторов, приводится в [13].
46
Как создать источники питания своими руками
75
Рис. 1.41. Вид печатной платы
ЦВх=8...12В
DD1
К155ЛАЗ
DD1.1
5
10
DD1.2
R2
1,2к
V1
C1_L
3000 “Г
R1*
2,4 к
DD1.3
С2
5 мк=±=
10В
R3
51
к выв.
14DD1
и СТАВ -
4...5,5 В
П213Б
V2
КТ315Г „
СЗ к выв.
0,01 мк"Т" 7DD1
9[Т
Рис. 1.42. Принципиальная схема стабилизатора с логическими элементами
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
47
Стабилизатор напряжения 12 В стоком нагрузки до 1000 мА
Назначение. Стабилизатор предназначен для питания радиолюбитель-
ских конструкций током до 1 А.
Стабилизатор обладает низким уровнем пульсаций, небольшим выход-
ным сопротивлением, устойчивостью к токовым перегрузкам.
Характеристики. При выходном напряжении 12 В и токе нагрузки до
1 А коэффициент стабилизации и коэффициент подавления пульсаций
превышает 2000, а выходное сопротивление составляет 20 мОм. При появ-
лении перегрузок стабилизатор ограничивает ток на уровне в 2—2,5 раза
больше номинального тока, и предохранитель успевает сгореть раньше,
чем температура перехода транзистора V3 превысит максимально допу-
стимую величину.
Схема. Принципи-
альная схема стабилиза-
тора 12 В 1 А приведена
на рис. 1.43.
Стабилизатор содер-
жит регулирующий
транзистор (V3), усили-
тель постоянного тока
(V4) и устройство срав-
нения (V6). Стабилитрон
V5 и резистор R6 обра-
Рис. 1.43. Схема стабилизатора 12В1А
зуют источник опорного напряжения. Цепочка R7, С1 и конденсатор С2
устраняют возможное самовозбуждение стабилизатора на высоких часто-
тах. Коллекторный ток транзистора V6 задается резистором R4 и составляет
1—1,5 мА. Резистор R3 служит для ограничения коллекторного тока транзи-
стора V4 при переходных процессах и перегрузках стабилизатора.
Поскольку источник опорного напряжения питается выходным напря-
жением, отсутствующим в момент включения стабилизатора, введена спе-
циальная цепочка запуска из резистора R1, стабилитрона Vic напряже-
нием стабилизации, равным или несколько меньшим, чем у стабилитрона
V5, и развязывающего диода V2.
Когда на стабилизатор подают напряжение, через резистор R1, диод V2
и транзистор V6 протекает ток, достаточный для открывания транзисто-
ров V3 и V4. После того как стабилизатор войдет в нормальный режим
работы, диод V2 отключает цепь запуска. Транзистор V3 (а при больших
токах нагрузки и V4) следует установить на радиатор. Если стабилизатор
возбуждается на высоких частотах, подбирают детали цепочки R7, С1.
Налаживание. В случае плохого запуска стабилизатора при подключен-
ной нагрузке и минимальном напряжении на его входе, подбирают рези-
стор R1 (уменьшают его сопротивление). Подбором резистора R3 устанав-
48
Как создать источники питания своими руками
ливают уровень ограничения тока (2—2,5 А). Стабилизатор подключают к
выпрямителю, рассчитанному на ток нагрузки не менее 1 А.
Описание схемы приводится в [94].
Стабилизатор напряжения 10 В, построенный на полевом
транзисторе, с током нагрузки до 10ОО мА
Назначение. Стабилизатор предназначен для питания радиолюбитель-
ских конструкций током до 1 А при напряжении питания 10 В.
Характеристики. Выходной ток — до 1 А Коэффициент стабилизации —
240 (при токе нагрузки до 0,5 А); выходное сопротивление 0,08 Ом (в интервале
тока нагрузки 0,02—0,5 А; в пределах изменения тока нагрузки 0,5—1А выход-
М
V8
R5*
0,51 пров.
Рис. 1.44. Схема стабилизатора напря-
жения 10 В 1А с полевым транзистором
V1, V8
КД202М
V3, V4
Д219А
ное сопротивление около 0,03 Ом),
коэффициент подавления пульсаций
60 дБ; ток короткого замыкания 60 мА.
Схема. Принципиальная схема ста-
билизатора на выходной ток до 1 А
показана на рис. 1.44. Здесь нагрузка
включена в цепь коллектора регулиру-
ющего транзистора V6. Стабилизатор
устойчив к повышенным температурам
и хорошо защищен от перегрузок.
Образцовое напряжение, снимае-
мое со стабилитрона V5, сравнивается
на транзисторе V7 с выходным напря-
жением. Коллекторный ток транзистора V7, несущий информацию о резуль-
тате сравнения, является управляющим током транзистора V6. Благодаря
тому, что транзистор V6 включен по схеме с общим эмиттером, коэффици-
ент усиления в петле отрицательной обратной связи получается довольно
большим, что позволяет получить хорошие выходные характеристики.
Стабилизация напряжения улучшена за счет питания стабилитрона V5
от источника стабильного тока на полевом транзисторе V2. Диод VI слу-
жит для создания небольшого (около 0,7 В) закрывающего напряжения,
приложенного к базе транзистора V6 через резистор R1. Этот диод обе-
спечивает надежное закрывание регулирующего транзистора даже при
максимально допустимой температуре его корпуса (+45°С).
Основными элементами устройства защиты стабилизатора от пере-
грузок по выходному току являются транзистор V9 и датчик тока V8, R5,
на котором выделяется сигнал перегрузки. Наличие датчика тока практи-
чески не ухудшает выходных параметров стабилизатора, так как сигнал
отрицательной обратной связи снимается после датчика тока.
Подробное описание схемы приводится в [107].
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
49
Источник питания на транзисторах
и трансформаторе кадровой развертки телевизора ТВК-110 ЛМ
с током нагрузки до 10ОО мА
Назначение. Стабилизатор предназначен для двуполярного питания
радиолюбительских конструкций током до 1 А при регулируемом напря-
жении питания от 5 до 25 В.
Характеристики. Источник питания обеспечивает двуполярное выход-
ное напряжение, которое можно изменять от 5 до 25 В. Максимальный
ток нагрузки может достигать 1 А.
Особенности. При превышении этого тока или коротком замыкании
по выходу срабатывает устройство защиты и выходное напряжение резко
снижается одновременно по обоим каналам.
Схема. Принципиальная схема источника питания представлена на
рис. 1.45. Трансформаторы Т1 и Т2 включены как понижающие, каждый
из них «работает» на оба канала. Выпрямители выполнены на диодах
VD1—VD4, выпрямленное напряжение сглаживается конденсаторами
С1 и С2 сравнительно большой емкости.
На транзисторах VT1, VT2, VT10 собран по компенсационной схеме
стабилизатор напряжения канала положительной полярности, а на тран-
зисторе VT9 и стабилитроне VD5 — источник образцового напряжения
для этого стабилизатора. Выходное напряжение стабилизатора регули-
руют переменным резистором R5.
VT2 КТ819БМ
-U вых
Рис. 1.45. Источник питания на трансформаторе
кадровой развертки телевизора ТВК-110ЛМ
VD3
Д242Б
VD1?;
F1 Д242Б2-
VD2a
Д242Б/Х
VD4 
Д242Б *
+0вых
С4
10 мк
25 В
ЯН
R7
5,6 к
Общ
R8
5,6 к
50
Как создать источники питания своими руками
Транзистор VT7 и резистор R3 составляют узел токовой защиты.
Когда ток нагрузки превышает заданное значение, транзистор открыва-
ется, и стабилизатор напряжения переходит в режим стабилизации тока.
В канале отрицательной полярности стабилизатор напряжения собран на
транзисторах VT4—VT6, а узел токовой защиты — на транзисторе VT8
и резисторе R4.
Образцовым напряжением для этого стабилизатора служит выходное
напряжение стабилизатора канала положительной полярности, кото-
рое через резистор R7 поступает на базу транзистора VT4. Поэтому при
изменении переменным резистором R5 напряжения положительной
полярности будет изменяться и выходное напряжение отрицательной
полярности.
Чтобы это изменение происходило синхронно и оба выходных напря-
жения были максимально равны, резисторы R7 и R8 подобраны с оди-
наковыми сопротивлениями, а в цепь стабилитрона введены встречно-
параллельно включенные диоды VD6 и VD7. При нормально работающем
источнике питания напряжение, снимаемое с общей точки соединения
резисторов относительно общего провода, равно нулю, и транзистор
VT3, на базу которого поступает это напряжение, закрыт.
Аналоги. Кроме указанных унифицированных трансформаторов, в
блоке можно использовать также готовые трансформаторы ТС-31-1 либо
один трансформатор мощностью не менее 60 Вт с двумя вторичными
обмотками напряжением по 27—30 В при токе нагрузки до 1 А.
Транзистор VT1 может быть КТ815А—КТ815Г, КТ603А—КТ603Г,
КТ608А, КТ608Б; VT2 — КТ819А, КТ819Г, КТ805А, КТ805Б, КТ808А; VT3,
VT7, VT10 — КТ3102А—КТ3102В, КТ342В, КТ312В, КТ315В—КТ315Е;
VT4, VT8 — КТ3107А—КТ3107К, КТ361В—КТ361Е; VT5 — КТ814А—
КТ814Г, КТ816А—КТ816Г; VT6 — КТ818А—КТ818Г; VT9 — КПЗОЗД,
КПЗОЗЕ, КП302А, КП302Б, КП307А, КП307Б. Диоды VD1—VD4 — Д242,
Д242Б, Д245, КД202А—КД202К или аналогичные мощные; VD6, VD7 —
КД105Б, КД105Г, КД103А, КД103Б, а также другие кремниевые выпрями-
тельные диоды. Стабилитрон VD5 — КС133А, КС139А, КС147А. Мощные
диоды VD1—VD4 можно использовать без радиаторов, а вот транзи-
сторы VT2 и VT6 необходимо установить на радиаторы общей площадью
поверхности не менее 200 см2.
Налаживание. При проверке работы блока в случае необходимости
изменить диапазон регулировки выходного напряжения следует подо-
брать резистор R6. Значение тока срабатывания защиты можно устано-
вить подбором резисторов R3 и R4.
Печатная плата приведена на рис. 1.46.
Подробное описание схемы приводится в [42].
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
51
Источник питания «Ступенька» с выходом на наиболее часто
применяемые напряжения и током нагрузки до 1000 мА
Назначение. Питание радиоэлектронной аппаратуры током до 1 А.
Схема. С появлением в продаже недорогих и надежных трехвыводных
интегральных стабилизаторов напряжения, можно собрать простой источ-
ник питания на ряд наиболее часто применяемых напряжений (рис. 1.47).
Источник питания состоит из понижающего трансформатора 220 В / 30 В,
мостового выпрямителя на основе модуля КЦ405А и трех стабилизаторов
серии 78хх (К142ЕН) на 5 В, 9 В и 12 В. На переднюю панель выведен пере-
ключатель SA2 и блок индикации на семисегментных индикаторах
Серия интегральных стабилизаторов 78хх обеспечивает выходной
ток нагрузки до 1 А, снабжена внутренней защитой для случаев перегрева
или чрезмерного тока нагрузки за счет уменьшения выходного тока.
Серия интегральных стабилизаторов 79хх предназначена для отрица-
тельных напряжений. Напряжение стабилизации указывается в послед-
них двух цифрах обозначения микросхем.
Соответствие стабилизаторов серий 78хх и 79хх отечественным ста-
билизаторам серий КР142 и КР1162:
7805 (+5 В/1,5 А) КР142ЕН5А;
7809 (+9 В/1 А)
7812 (+12 В/1 А)
7824 (+24 В/1 А)
7905 (-5 В/1 А)
7909 (-9 В/1 А)
7912 (-12 В/1 А)
7924 (-24 В/1 А)
КР142ЕН8А;
КР142ЕН8Б;
КР142ЕН9Б;
КР1162ЕН5А;
КР1162ЕН8А;
КР1162ЕН12А:
КР1162ЕН24А.
52
Как создать источники питания своими руками
Рис. 1.47. Схема простого источника питания
на ряд наиболее часто применяемых напряжений
Применение. Входное напряжение не должно превышать 30—35 В.
Разность напряжений при соединении стабилизаторов ступенькой
должна быть не менее 2 В. Для сглаживания пульсации следует применять
на входе электролитический конденсатор емкостью не менее 4700 мкФ, а
на выходе поставить высокочастотный керамический емкостью не менее
0,47 мкФ.
При необходимости получить биполярное напряжение, можно совме-
стить стабилизаторы серий 78хх и 79хх (рис. 1.48). Диоды, включенные
на выходе, предохраняют блок от неправильного включения.
Подробное описание схемы приводится в [92].
Рис. 1.48. Схема простого источника питания с биполярным напряжением на выходе
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
53
Источник питания с плавным изменением полярности
и напряжением от +12 до -12 В
Назначение. Для радиоэлектронных устройств, требующих питания с
плавным изменением полярности.
Особенности. Особенность этого источника питания в том, что вра-
щением ручки-регулятора можно не только изменять выходное напря-
жение, но и его полярность. Практически напряжение регулируется от
+12 до -12 В. Достигнуто это благодаря немного необычному включению
стабилизаторов двуполярного источника питания так, что оба стабили-
затора регулируются при помощи одного переменного резистора.
Схема. Принципиальная
схема источника показана
на рис. 1.49. Выпрямитель —
двуполярный, выполнен-
ный по стандартной схеме
на трансформаторе Т1 с
вторичной обмоткой с отво-
дом от середины, диодном
мосте VD1 и конденсаторах
С1 и С2.
В результате на его
выходе получается двупо-
лярное напряжение. Это
напряжение поступает на
два стабилизатора на тран-
зисторах VT1 и VT3 (регулировка положительного напряжения) и на
транзисторах VT2 и VT4 (регулировка отрицательного напряжения).
VD1
КЦ405
С1,,+
2200 мк
25 В
С2
2200 мк
25 В
VD3n-i
Д814Д^
VD2 Й22О
Д814Д
VT3
КТ503
VT1
КТ817
R4
^4И470
КТ502
0R2
И 220
R3
И 470
VT2
КТ816
Рис. 1.49. Схема источника питания
с плавным изменением полярности
и напряжением от + 12 до-12 В
со
Примечание.
Отличие от стандартной двуполярной схемы в том, что выходы
стабилизаторов включены вместе, и в том, что для регулировки
напряжения используется один общий переменный резистор R5.
Таким образом, если движок этого резистора установлен точно
посередине, и напряжение на нем относительно общего провода равно
нулю, то:
♦	оба стабилизатора закрыты;
♦	напряжение на выходе схемы также равно нулю.
Если движок начали перемещать в сторону положительных напряже-
ний (вверх по схеме), начинает открываться стабилизатор положитель-
ного напряжения на транзисторах VT1 и VT3, а стабилизатор отрица-
тельных напряжений VT4 и VT2 по-прежнему остается закрытым.
54
Как создать источники питания своими руками
Элементная база. В конструкции используется готовый трансформа-
тор мощностью 10 Вт, выдающий на вторичной обмотке два переменных
напряжения по 12 В.
Примечание.
Емкости конденсаторов С1 и С2 не должны быть меньше 1000 мкФ,
—— нужно учитывать, что от них зависит уровень пульсации на выходе.
Аналоги. Стабилитроны могут быть любые маломощные на напряжение
12 В. Транзистор КТ817 можно заменить на КТ815, КТ807, КТ819. Транзистор
КТ816 — на КТ814. Транзисторы КТ502 и КТ503 можно заменить, соответ-
ственно, на КТ361 и КТ315. Выпрямительный мост можно использовать
другой, например, КЦ402 или собрать его из диодов типа Д226 или КД105.
Транзисторы VT1 и VT2 нужно поставить на небольшие теплоотводы.
Подробное описание схемы приводится в [43].
Стабилизированный источник питания 40 В1200 мА
Назначение. Применялся для питания любительского усилителя мощ-
ности 34.
Характеристики. Выходное напряжение — 40 В, ток нагрузки — 1,2 А,
коэффициент стабилизации >100.
Схема. Принципиальная схема стабилизированного источника пита-
ния 40 В 1,2 А представлена на рис. 1.50.
Подробное описание схемы приводится в [13].
Рис. 1.50. Схема стабилизированного источника питания 40 В 1,2 Д
Комбинированный лабораторный источник питания
с током нагрузки до 1200 мА
Назначение. Лабораторный источник питания способен обеспечить
стабилизацию как тока, так и напряжения. Он применяется для питания
электронных устройств током до 1200 мА.
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
55
Особенности. Основой источника служит электронный стабилиза-
тор — именно он определяет все выходные параметры устройства. При
сравнительной схемной простоте стабилизатор имеет хорошие параметры,
прост в эксплуатации.
Характеристики в режиме стабилизации напряжения. Выходное
напряжение при токе нагрузки 1,5 А — 4—12 В. Коэффициент стабилиза-
ции — 500—1000. Напряжение пульсаций — не более 5 мВ. Выходное сопро-
тивление — 0,05 Ом.
Характеристики в режиме стабилизации тока. Выходной ток — 0,05—
1,5 А. Выходное сопротивление — не менее 1 кОм. Напряжение пульса-
ций — не более 5 мВ.
Схема. Принципиальная схема источника показана на рис. 1.51.
Упрощения схемы и получения при этом значительного выходного тока
(до 1,5—2 А) удалось добиться использованием в регулирующем элементе
блока мощного полевого транзистора VT4, имеющего большую крутизну
характеристики (100—150 мА/B). Это позволило получить большой коэф-
фициент стабилизации напряжения при использовании в управляющем
элементе только одного транзистора VT2.
VT1 КТ361Б
VDlJr ±VD2
КД105Б
КД105Б
SA1
«Вкл.»
FU1
0,5 А
С1 .
470 мк ={=
25 В
VD4--
КД202А^
VD3 А
КД202А/х
R1
1 к
VD5 R3
КД105Б Юк
-&-r
VD6v7
КДЮ5Б4-
R2
Юк
2
АЛ307Б
DA1
К140УД6
3_____
+20 В
R5
510к
R4
10 kIz
+40 В f
R8
22 к
R7*
15к
>?VD7
КС133А
VT3
КП103Д
«Стаб. тока»
VT5 КП103Д
R8
«Выходной
ток»
R9*
VT2
КТ3102Е
VT4
КП901А
C3+I
5 мк"Т“
10В
R10
«Выходное
напряжение»
+ | С2
”Т~ 4000 мк
25 В
R10
Юк
со
VD8
КС133А
3,9 к|
С4 '
10 мк
10В
ф

Рис. 1.51. Схема комбинированного лабораторного источника питания
Но для того, чтобы регулирующий полевой транзистор обеспечивал
большой выходной ток, необходимо подавать на затвор открывающее
напряжение 10—20 В. По этой причине в блоке предусмотрены два источ-
ника на напряжение 20 В:
♦	мощный на диодах VD3, VD4 — служит источником нагрузочного тока;
♦	маломощный на диодах VD1, VD2 — питает управляющий элемент.
56
Как создать источники питания своими руками
Источники питаются от одной вторичной обмотки сетевого трансфор-
матора Т1.
В стабилизатор напряжения входят:
♦	регулирующий (VT4) и управляющий (VT2) транзисторы;
♦	измерительный элемент на резисторах R9—Rl 1 и конденсаторе СЗ;
♦	источник образцового напряжения — параметрический стабили-
затор на транзисторе VT5 и стабилитроне VD8.
Выходное напряжение регулируют переменным резистором R10.
В стабилизатор тока входят:
♦	источник образцового напряжения (транзистора VT3 и стабили-
трона VD7);
♦	датчик тока нагрузки (резистора R6);
♦	управляющий элемент (ОУ DA1).
Регулирующим элементом стабилизатора тока служит тот же транзи-
стор VT4. На транзисторе VT1, диодах DV5, VD6 и светодиоде HL1 собран
узел индикации блока. Стабилизируемый ток устанавливают переменным
резистором R8.
В режиме стабилизации напряжения транзистор VT2 работает в
линейном режиме, а ОУ DA1 насыщен и в работе не участвует.
В режиме стабилизации тока, наоборот, ОУ работает в линейном
режиме и управляет транзистором VT4, а транзистор VT2 закрыт. Переход
из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока проис-
ходит автоматически, при увеличении тока нагрузки до установленного
значения. Выходное напряжение при этом уменьшается. Если сопротив-
ление нагрузки увеличивается, то увеличивается выходное напряжение до
установленного значения, после чего блок переходит снова в режим стаби-
лизации напряжения.
При замыкании выходной цепи устройство остается в режиме стабили-
зации установленного тока, а выходное напряжение уменьшается до нуля.
Поэтому перегрузка по току устройству не грозит. После устранения при-
чины замыкания или уменьшения тока нагрузки, ниже установленного,
источник питания автоматически переходит в режим стабилизации напря-
жения, светодиод гаснет.
Примечание.
Такое качество лабораторного источника питания позволяет уста-
навливать для каждого конкретного случая свое значение макси-
мально достижимого тока нагрузки и тем самым обеспечить защиту
от перегрузки как испытуемого устройства, так и самого блока.
Источник позволяет получать и меньшее, чем 0,05 А, значение стаби-
лизируемого тока, но в этом случае необходимо обеспечить более плав-
ное регулирование напряжения на неинвертирующем входе ОУ DA1. Это
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
57
можно, например, сделать включением переменного резистора сопротив-
лением 470 Ом между нижним по схеме выводом резистора R8 и точкой
соединения резистора R6, стабилитрона VD7 и стока транзистора VT4.
Элементная база и аналоги. Кроме указанных на схеме, в источнике
можно использовать транзисторы КТ361А, КТ361В—КТ361Е, КТ208А—
КТ208М, КТ209А—КТ209М (VT1); КТ3102Б (VT2); КП103Г (VT3, VT4).
Транзистор VT4 при токе нагрузки до 1—1,5 А можно заменить на КП901Б.
Если же необходимо увеличить ток нагрузки до 2—3 А, то надо или
установить «в параллель» два транзистора КП901А (КП901Б), или же
применить один транзистор КП904А, при этом никаких переделок в
блоке не требуется. Но в последнем случае нижний предел регулировки
выходного напряжения поднимется до 5—6 В. Диоды VD1, VD2, VD5,
VD6 могут быть любыми из серии КД105, а также из серий КД521, КД522,
Д220. Диоды VD3, VD4 — КД201А, КД202Б—КД202Р, Д214, Д215, Д242,
Д243.
В качестве сетевого можно использовать унифицированный транс-
форматор ТПП266 или ТПП267, ТПП278. Годится и любой другой транс-
форматор с магнитопроводом сечением не менее 5 см и вторичной обмот-
кой, каждая половина которой обеспечивает переменное напряжение
12,5—14,5 В при токе нагрузки 2 А.
Печатная плата приведена на рис. 1.52.
Подробное описание схемы приводится в [70].
Рис. 1.52. Вид печатной платы
58
Как создать источники питания своими руками
Регулируемый двуполярный источник питания
с током нагрузки до 2000 мА в каждом плече
Назначение. Схема предназначена для работы совместно со стабилиза-
тором, имеющим выходное напряжение 12 В и максимальный ток нагрузки
не более 2 А.
Особенности. В лаборатории радиолюбителя, как правило, есть регули-
руемый стабилизированный источник питания. Добавив к нему неслож-
ную приставку, можно получить двуполярный источник питания.
Характеристики. Соотношение выходных напряжений источника
можно изменять в пределах 0,6—1,6 переменным резистором R2. При соот-
ношении, равном 1, максимальный ток нагрузки каждого плеча равен 2 А,
при крайних же значениях его следует снижать в 1,5—2 раза.
Схема. Принципиальная схема такой приставки изображена на
рис. 1.53. Приставка оснащена усилителем мощности на транзисторах,
что позволило увеличить КПД устройства при изменении сопротивления
нагрузки в широких пределах.
Приставка работает подобно стабилизатору напряжения с парал-
лельно включенным регулирующим элементом. Операционный усилитель
А1 сравнивает напряжение на выходе резистивного делителя напряжения
Rl, R2, R3 с напряжением на выводе «Общ.» усилителя мощности V5, V6.
Разница между этими напряжениями сводится к минимуму соответствую-
щим изменением напряжения смещения транзистора V3.
Цепочка VI, V2, R4 служит для начальной установки напряжения сме-
щения этого транзистора.
Если необходимо увеличить выходные напряжения плеч приставки с 6 В
до 12 В, нужно напряжение ее питания поднять до 24 В и заменить операци-
онный усилитель на К140УД1Б. При этом, разумеется, потребуется соответ-
ствующее изменение (увеличение) сопротивления резисторов R4 и R5.
Подробное описание схемы приводится в [108].
Рис. 1.53. Схема регулируемого двуполярного источника питания
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
59
Стабилизированный источник питания 1—29 В
и с током нагрузки до 2000 мА
Назначение. Питание радиоэлектронных схем током до 2 А.
Особенности. Во многих современных стабилизаторах для улучшения
их качественных показателей используют операционные усилители, обла-
дающие большим коэффициентом усиления и стабильными характери-
стиками. Однако относительно простая модификация традиционного по
схеме транзисторного стабилизатора позволяет:
♦	заметно улучшить технические характеристики источника;
♦	избежать некоторых трудностей, возникающих при конструирова-
нии стабилизаторов с применением ОУ (особенно в устройствах с
регулированием выходного напряжения в широких пределах).
В Примечание.
Высокий коэффициент стабилизации описываемого источника пита-
ния обусловлен применением усилителя с динамической нагрузкой.
Источник образцового напряжения собран на полевом транзисторе,
что дает возможность снизить выходное сопротивление стабилизатора и
получить глубокое регулирование выходного напряжения.
Характеристики. Напряжение на входе стабилизатора — 30 В. Пределы
регулирования выходного напряжения — 1—29 В. Максимальный ток
нагрузки — 2 А. Коэффициент стабилизации напряжения — 60 дБ. Выходное
сопротивление — 5—10 мОм.
V5...V8
КД105Б
V9	V14
КТ801Б КТ626А
VV5
Vv6
2kV7
V8A
V1...V4
КД202В
Н1
V11
Д220
R1
2 к
С1,С2
20 мк
50 В
R2
43 к
Рис. 1.54. Схема стабилизированного источника питания 1—29В2А
V12
КТ361Г
СЗ, С4
2000 мк
50 В
С5
200 мк
50 В
V10
КС527А
R3 V13
"2к КПЗОЗА
V15 КТ908А
R7
1 к
сб
R6
100
D|R5
И51 к
J_C6
пт юоо
R8
1 к
R9
330
£
60
Как создать источники питания своими руками
Схема. Стабилизатор напряжения (рис. 1.54) состоит из двух усилите-
лей с динамической нагрузкой с последовательным управлением:
♦	первый усилитель собран на транзисторах V13, V12, где V13 вклю-
чен по схеме с общим затвором, a V12 — с общим коллектором;
♦	второй усилитель — на транзисторах V14, V15 (V14 — с общим
эмиттером, а VI5 — с общим коллектором).
Сигнал обратной связи с движка резистора R9, приложенный к истоку
транзистора V13, усиливается без инвертирования фазы и поступает
на базу транзистора V14. Транзистор VI3 работает в режиме, близком к
отсечке тока. Напряжение между истоком и затвором является в стабили-
заторе образцовым.
Цепь R2, R3, VII служит только для температурной компенсации
изменения тока стока транзистора VI3 (без нее при замкнутом на общий
провод затворе этого транзистора выходное напряжение стабилизатора
изменяется на 3—5% в температурном интервале 20—50°С). С коллектора
транзистора V14 проинвертированный и усиленный сигнал передается
на базу мощного регулирующего транзистора VI5. Управляющий эле-
мент питается от параметрического стабилизатора на стабилитроне V10
и транзисторе V9. Для получения более высокого коэффициента исполь-
зования напряжения основного выпрямителя VI—V4 стабилизатор на
транзисторе V9 питается от умножителя напряжения на диодах V5—V8
и конденсаторах Cl, С2. Умножитель подключен к вторичной обмотке
трансформатора Т1.
Лампа Н1 служит для ограничения коллекторного тока через транзи-
сторы V9, V14 и базового тока транзистора V15 при коротком замыкании
в цепи нагрузки, а также для индикации перегрузки. В момент перегрузки
вследствие возрастания базового тока транзистора V15 происходит сни-
жение напряжения на входе параметрического стабилизатора до уровня
30 В, где это напряжение почти полностью падает на лампе Н1 за выче-
том падения напряжения на транзисторах V9, V14 и эмиттерном переходе
транзистора VI5. Ток по этой цепи не превышает 120—130 мА, что меньше
предельно допустимого для ее элементов.
В стабилизаторе использован проволочный переменный резистор с
допустимой мощностью рассеивания 3 Вт (ППБ-3, ППЗ-40). Транзистор
VI3 необходимо подобрать с малым значением начального тока стока,
только тогда нижняя граница выходного напряжения стабилизатора будет
близка к 1 В. Ток стока этого транзистора при напряжении между стоком и
истоком 10 В и затворе, замкнутом на исток, должен быть в пределах 0,5—
0,7 мА. При монтаже стабилизатора между диодом VII и транзистором
VI3 необходимо обеспечить хороший тепловой контакт, для чего доста-
точно склеить их корпуса. Транзистор VI5 желательно выбрать с большим
статическим коэффициентом передачи тока базы.
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
61
Настройка. С целью облегчения теплового режима этого транзистора
предусмотрено ступенчатое изменение напряжения на входе стабилиза-
тора тумблером S1, рассчитанным на ток 2 А. В положении 1 на вход стаби-
лизатора подается 15 В, а в положении 2 — 30 В. Когда тумблер находится
в положении 2 и сопротивление нагрузки близко к минимуму, стабилизи-
рованное напряжение не следует устанавливать менее 15 В.
Сетевой трансформатор намотан на магнитопроводе трансформатора
ТС-60. Первичная обмотка оставлена без изменения, вторичная перемо-
тана; она содержит 200 витков (по 100 витков на каждую катушку) провода
ПЭВ-2-1,16.
Возникающую иногда в стабилизаторе высокочастотную генерацию
можно подавить:
♦	либо увеличением номинала конденсатора С6;
♦	либо включением в цепь базы транзистора VI5 резистора сопро-
тивлением 5—10 Ом мощностью 1 Вт.
Совет.
Для обеспечения устойчивой работы стабилизатора его монтаж
нужно выполнять проводниками минимальной длины, имеющими
большое сечение токопроводящей жилы.
Аналоги. Кроме указанных на схеме, можно использовать кремние-
вые транзисторы серий КТ203, КТ208, КТ209, КТ501, КТ502, КТ3107
(V12), КТ814, КТ816 (V14), транзисторы КТ815, КТ817 с любым буквен-
ным индексом, КТ807Б (V9), КТ803А, КТ808А, КТ819 с любым буквенным
индексом (V15).
В стабилизаторе можно применить и германиевые транзисторы МП40А,
а также любые из серий МП20, МП21, МП25, МП26 (V12), ГТ402, ГТ403,
П213—П215 (V14). Вместо КС527А можно применить стабилитроны Д813,
Д814Д (по два последовательно), Д810, Д814В (по три последовательно).
Транзисторы V9 и V14 желательно установить на небольшие радиаторы (с
полезной площадью 20— 30 см). Для транзистора V15 необходим радиатор.
Подробное описание схемы приводится в [33].
Простой стабилизатор напряжения с защитой от КЗ
и током нагрузки до 3000 мА
Назначение. Питание радиоэлектронных схем током до 3 А.
Характеристики. Стабилизатор обеспечивает на нагрузке регулируемое
напряжение от 15 до 38 В при номинальном входном напряжении с выпря-
мителя 42 В. Ток нагрузки — до 3 А. Коэффициент стабилизации — не
менее 300, амплитуда пульсации выходного напряжения — не болев 5 мВ.
62
Как создать источники питания своими руками
Рис. 1.55. Схема простого стабилизатора
напряжения с защитой от КЗ
Особенности. Низкое выходное
сопротивление обусловлено нали-
чием цепи обратной связи по току.
Напряжение обратной связи сни-
мается с резистора R7 и поступает в
цепь базы транзистора VT2.
Схема. Принципиальная схема
простого стабилизатора напряже-
ния с защитой от КЗ представлена
на рис. 1.55.
Элементная база. Трансформатор
питания стабилизатора — мощно-
стью около 100 Вт. Транзистор VT1 можно использовать типов КТ803А,
КТ808А. VT2 — любой из серии ГТ321. Транзистор VT1 следует устанав-
ливать на радиатор, способный рассеивать до 70 Вт тепловой мощности.
Если при уменьшении выходного напряжения соответственно уменьшить
входное напряжение, поступающее с выпрямителя, размеры радиатора
тоже можно существенно уменьшить.
Подробное описание схемы приводится в [86].
Транзисторный стабилизатор с защитой от КЗ
с током нагрузки до 3000 мА
Назначение. Питание радиоэлектронных схем током до 3 А.
Характеристики. Стабилизатор обеспечивает на нагрузке регулируе-
мое напряжение от 15 до 27 В при номинальном входном напряжении с
выпрямителя 30 В. Ток нагрузки — до 3 А. Коэффициент стабилизации —
не менее 300, амплитуда пульсации выходного напряжения — не более
10 мВ.
Схема. На рис. 1.56 показана схема стабилизатора напряжения с выход-
ным током до 3 А, в которой используется защита от короткого замыка-
ния. С помощью переменного резистора R7 напряжение на нагрузке можно
изменять в пределах от 15 до 27 В, а с помощью переменного резистора R3
изменять ток срабатывания защиты в пределах от 0,15 до 3 А.
Совет.
Если стабилизатор плохо работает при малых токах нагрузки,
нужно уменьшить сопротивление делителя напряжения R6, R7, R8
либо нагрузить выход стабилизатора постоянным резистором,
однако это снижает его КПД. Поэтому лучше заменить транзистор
VT1 на другой с меньшим значением коэффициента усиления.
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
63
Если стабилизатор после пере-
грузки не возвращается в рабо-
чий режим даже при отключенной
нагрузке (это явление часто наблюда-
ется при малом значении установлен-
ного тока срабатывания защиты, то
есть при максимальном сопротивле-
нии резистора R3), необходимо:
♦	либо уменьшить сопротивле-
ние резистора R3;
♦	либо кратковременно подклю-
чить между коллектором и эмит-
тером транзистора VT1 резистор
сопротивлением 300—510 Ом.
Рис. 1.56. Схема транзисторного
стабилизатора с защитой от КЗ
Совет.
Иногда полезно включить между коллектором и эмиттером этого
	и транзистора постоянный резистор сопротивлением 2,2—10 кОм.
При этом стабилизатор надежно возвращается в рабочий режим, а
коэффициент стабилизации уменьшается незначительно.
Стабилитрон VD1 с прямым включением р-n перехода уменьшает тем-
пературный дрейф выходного напряжения устройства. Резистор R4 повы-
шает надежность работы стабилизатора при повышенных температурах.
Транзистор VT1 смонтирован на радиаторе в виде дюралюминиевой пла-
стины размерами 100x100x5 мм. Он должен иметь возможно меньший
начальный ток (желательно применить кремниевый транзистор). Входное
напряжение поступает на стабилизатор от выпрямителя по однофазной
мостовой схеме, выполненного на диодах Д304.
При перегрузке выхода стабилизатора к участку эмиттер-коллектор регу-
лирующих транзисторов будет приложено полное входное напряжение.
Поэтому, для повышения надежности данной схемы, максимально допусти-
мое напряжение применяемых транзисторов должно быть, по крайней мере,
в 1,5 раза больше действующего значения напряжения вторичной обмотки
используемого в выпрямителе силового трансформатора.
Подробное описание схемы приводится в [125].
Простой регулируемый стабилизатор напряжения (1,8—32 В)
с током нагрузки до 3000 мА
Назначение. Питание радиоэлектронной аппаратуры.
Особенности. Для увеличения максимального тока нагрузки приме-
нен транзистор VT1.
64
Как создать источники питания своими руками
Рис. 1.57. Схема регулируемого стабилизатора напряжения
(1,8—32 В) с током нагрузки до ЗА
Характеристики. Выходное напряжение регулируется в диапазоне
1,8—32 В. Ток нагрузки — до 3 А.
Схема. Стабилизатор напряжения (рис. 1.57) выполнен на микросхеме
LM317. Выходное напряжение регулируется резистором R4. Следует
отметить, что схема очень проста и не имеет защиты от короткого замы-
кания на выходе. Российский аналог микросхемы — КР142ЕН12.
Подробное описание схемы приводится в [109].
Мощный источник питания для усилителя низкой частоты
с током нагрузки до 3000 мА
Назначение. Разрабатывался для питания мощного усилителя НЧ.
Характеристики. Выходное напряжение — Т1 В. Ток нагрузки — ЗА.
Рис. 1.58. Схема мощного источника питания для усилителя НЧ
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
65
Схема. Принципиальная схема мощного источника питания представ-
лена на рис. 1.58. Источник питания двуполярный, выполнен на компле-
ментарных составных транзисторах КТ825, КТ827. Оба плеча стабилизатора
выполнены по одной схеме, но в другом плече изменена полярность включе-
ния конденсаторов и использованы транзисторы другой структуры.
Налаживание. В небольших пределах выходное напряжение можно
подбирать резистором R4.
Печатная плата источника питания приведена на рис. 1.59.
Подробное описание схемы приводится в [99].
Стабилизатор напряжения на мощных биполярных транзисторах
с возможностью регулировки выходного напряжения 11,5—14 В
и током нагрузки до 4000 мА
Назначение. Питание радиоэлектронной аппаратуры стабильным
регулируемым напряжением 11,5— 14 В и током до 4 А.
Особенности. При построении сильноточных стабилизаторов напря-
жения радиолюбители обычно используют специализированные микро-
схемы серии КР142 и аналогичные, «усиленные» одним или несколькими,
включенными параллельно, биполярными транзисторами.
Характеристики. Выходное напряжение — 11,5—14 В. Ток нагрузки —
до 4 А.
3 № 6391
66
Как создать источники питания своими руками
Рис. 1.60. Принципиальная схема стабилизатора
на мощных биполярных транзисторах
Схема. Принципиальная схема стабилизатора (рис. 1.60) на мощных
биполярных транзисторах выполнена с использованием микросхемы
параллельного стабилизатора напряжения КР142ЕН19 (импортный ана-
лог TL431). Максимальный ток нагрузки у этого варианта стабилиза-
тора — не более 4 А.
Для повышения коэффициента стабилизации применен стабилизатор
тока на полевом транзисторе, в качестве регулирующего элемента при-
менен мощный составной транзистор. Трансформатор должен обеспечи-
вать на вторичной обмотке напряжение не менее 15 В при максимальном
токе нагрузки.
Подробное описание схемы приводится в [74].
Мощный стабилизатор напряжения -5 В
с током нагрузки до 5000 мА
Рис, 1.61. Схема мощного
стабилизатора напряжения
Назначение. Питание радиоэлектронной аппаратуры током до 5 А.
Характеристики. Выходное напряжение в пределах 5—30 В. Ток
нагрузки до 5 А.
Схема. Этот стабилизатор (рис. 1.61) выполнен на интегральной
микросхеме серии 79хх, которые выпускаются на напряжения стабили-
зации 5, 8,12,15,18, 20,22 и 24 В.
Подключение транзистора
VT1 позволяет увеличить мак-
симальный ток нагрузки до 4 А,
транзистор VT2 обеспечивает
защиту по току.
Подробнее о применении
этих микросхем можно узнать
В [6].
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
67
Мощный стабилизатор напряжения
с током нагрузки до 5000 мА
Назначение. Питание радиоэлектронной аппаратуры током до 5 А.
Характеристики. Выходное напряжение в пределах 5—30 В. Ток
нагрузки — до 5 А.
Схема. Принципиальная схема источника питания представлена на
рис. 1.62.
Кроме микросхемы и регулирующего транзистора он содержит изме-
рительный мост, образованный резисторами R2—R5, R7, и компаратор
на ОУ DA2.
Особенность моста в том, что через входящий в него резистор R7 про-
текает большая часть тока нагрузки. Требуемое выходное напряжение
устанавливают подстроечным резистором R6, значение тока (в данном
случае 5 А), при превышении которого стабилизатор напряжения стано-
вится стабилизатором тока, — резистором R2.
При токе нагрузки, меньшем 5 А, падение напряжения на резисторе R7
таково, что входное напряжение ОУ DA2 больше 0. Поэтому его выход-
ное напряжение положительно, диод VD1 закрыт, а компаратор не ока-
зывает на работу стабилизатора напряжения никакого влияния.
Увеличение тока до 5 А и соответствующее падение напряжения на
резисторе R7 приводят к тому, что входное напряжение ОУ DA2 начала
уменьшается до 0, а затем меняет знак. В результате его выходное напряже-
ние также становится отрицательным, диод VD1 и светодиод HL1 откры-
ваются, а напряжение на выходе микросхемы устанавливается на уровне,
Рис. 1.62. Схема мощного стабилизатора напряжения
68
Как создать источники питания своими руками
соответствующем току нагрузки 5 А. При восстановлении номинальной
нагрузки выходное напряжение возрастает до заданного значения.
Дальнейшее уменьшение выходного тока приводит к тому, что вход-
ное, а за ним и выходное напряжения ОУ, вновь становятся положитель-
ными, диод VD1 закрывается, а устройство возвращается в режим ста-
билизации напряжения.
Подробное описание схемы приводится в [133].
Мощный стабилизатор с защитой по току
с током нагрузки до 5000 мА
Назначение. Для питания некоторых радиотехнических устройств,
когда имеются повышенные требования к уровню минимальных выход-
ных пульсаций и стабильности напряжения.
Особенности. Чтобы обеспечить эти требования, источник питания
приходится выполнять на дискретных элементах.
Если источник питания предполагается использовать в широком темпе-
ратурном диапазоне (-6О...+1ОО°С), то для получения хороших технических
характеристик необходимо применять дополнительные меры. К их числу
относится повышение стабильности опорных напряжений. Это можно
осуществить за счет выбора стабилитронов VD1, VD2 с минимальным
ТКН, а также стабилизации тока через них. Обычно стабилизацию тока
через стабилитрон выполняют при помощи полевого транзистора или же
применением дополнительной микросхемы, работающей в режиме стаби-
лизации тока через стабилитрон. Кроме того, стабилитроны обеспечивают
наилучшую термостабильность напряжения в определенной точке своей
характеристики. В паспорте на прецизионные стабилитроны обычно это
значение тока указывается, и именно его надо устанавливать подстроеч-
ными резисторами при настройке узла источника опорного напряжения.
Для этого в цепь стабилитрона временно включается миллиамперметр.
Характеристики. Выходное напряжение — до 50 В. Ток нагрузки —
1—5 А.
Схема. Приведенная на рис. 1.63 схема является универсальной. На ее
основе можно сделать высококачественный источник, питания на любое
напряжение и ток в нагрузке. Источник питания собран на широко рас-
пространенном сдвоенном операционном усилителе (КР140УД20А) и
одном силовом транзисторе VT1. При этом схема имеет защиту по току,
которую можно регулировать в широких пределах.
На операционном усилителе DA1.1 выполнен стабилизатор напряже-
ния, a DA1.2 используется для обеспечения защиты по току. Микросхемы
DA2, DA3 стабилизируют питание схемы управления, собранной на DA1,
что позволяет улучшить параметры источника питания.
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
69
5
~15В
6j
1	5
15ВГ"
1 VD7 Г
1 КЦ407А
DA2
КР1157ЕН1501Б
3|	|1
+ С4 L—J	С7
470 мк
50 В
+ С5
=4= 470 мк
50 В
+15В
2 47мк=*=
25 В
1 СвГ’”
1 47 мк=р=
П 25 В
~2]	|3
DA3
КР1168ЕН1Б
-15В
+15В
R3
3 к
0,51
-м—
VD13
КД ЮЗА С9
= = 470 мк
50 В
—о
Х2
R1
680
VD1
Д818Е
-15В
R2
680
С1
0,33 мк
VD3...VD6
КД521А
+15В -15В
VD3
VD5
С3_|_
1000 “Г
R5
Юк
R7
3 к
12
R10
3 к
R11
2к
R9
1 к
VD12.,
КД103А--
R4
3 к
R8 $ ф
VD4
VD6
VD2V _|_С2
Д818Е^- -1-пч
“Т” 0,33 мк
R6
680
DA1.2
6
10
DA1
КР140УД20А
7
3 к
6
Рис. 1.63. Схема мощного стабилизатора с защитой по току
Работает схема стабилизации напряжения следующим образом. С
выхода источника (Х2) снимается сигнал обратной связи по напряже-
нию. Этот сигнал сравнивается с опорным напряжением, поступающим
со стабилитрона VD1. На вход ОУ подается сигнал рассогласования (раз-
ность этих напряжений), который усиливается и поступает через рези-
сторы R10—R11 на управление транзистором VT1.
Таким образом, выходное напряжение поддерживается на заданном
уровне с точностью, определяемой коэффициентом усиления ОУ DA1.1.
Нужное выходное напряжение устанавливается резистором R5. Для того,
чтобы у источника питания имелась возможность устанавливать выход-
ное напряжение более 15 В, общий провод схемы управления подключен
70
Как создать источники питания своими руками
к клемме «+» (XI). При этом для полного открывания силового транзи-
стора (VT1) на выходе ОУ потребуется небольшое напряжение (на базе
VT1 U =+1,2 В).
И Примечание.
Такое построение схемы позволяет выполнять источники питания
на любое напряжение, ограниченное только допустимой величиной
напряжения коллектор-эмиттер (U) для конкретного типа силового
транзистора (для КТ827А максимальное U= 80 В).
В данной схеме силовой транзистор является составным и поэтому
может иметь коэффициент усиления в диапазоне 750—1700. Это позво-
ляет управлять им небольшим током — непосредственно с выхода ОУ
DA1.1, что снижает количество необходимых элементов и упрощает
схему.
Схема защиты по току собрана на ОУ DA1.2. При протекании тока в
нагрузке на резисторе R12 выделяется напряжение, которое через рези-
стор R6 прикладывается к точке соединения R4, R8, где сравнивается с
опорным уровнем. Пока эта разница отрицательна (что зависит от тока
в нагрузке и величины сопротивления резистора R12) — эта часть схемы
не оказывает влияния на работу стабилизатора напряжения. Как только
напряжение в указанной точке станет положительным, на выходе ОУ
DA1.2 появится отрицательное напряжение, которое через диод VD12
уменьшит напряжение на базе силового транзистора VT1, ограничивая
выходной ток.
Уровень ограничения выходного тока регулируется с помощью рези-
стора R6. Параллельно включенные диоды на входах операционных уси-
лителей (VD3—VD6) обеспечивают защиту микросхемы от поврежде-
ния в случае включения ее без обратной связи через транзистор VT1 или
при повреждении силового транзистора. В рабочем режиме напряжение
на входах ОУ близко к нулю, и диоды не оказывают влияния на работу
устройства. Установленный в цепи отрицательной обратной связи кон-
денсатор СЗ ограничивает полосу усиливаемых частот, что повышает
устойчивость работы схемы, предотвращая самовозбуждение.
При использовании указанных на схемах элементов данные источники
питания позволяют на выходе получать стабилизированное напряжение
до 50 В при токе 1—5 А.
Силовой транзистор устанавливается на радиатор, площадь которого
зависит от тока в нагрузке и напряжения U. Для нормальной работы ста-
билизатора это напряжение должно быть не менее 3 В.
Элементная база. При сборке схемы использованы детали: подстроечные
резисторы R5 и R6 типа СПЗ-19а; постоянные резисторы R12 типа С5-16МВ
на мощность не менее 5 Вт (мощность зависит от тока в нагрузке), осталь-
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
71
ные — из серии МЛТ и С2-23 соответствующей мощности. Конденсаторы
Cl, С2, СЗ — типа К10-17, оксидные полярные конденсаторы С4—С9 —
типа К50-35 (К50-32). Микросхема сдвоенного операционного усилителя
DA1 может быть заменена импортным аналогом цА747 или двумя микро-
схемами 140УД7; стабилизаторы напряжения: DA2 на 78L15, DA3 на 79L15.
Параметры сетевого трансформатора Т1 зависят от необходимой мощ-
ности, поступающей в нагрузку. Во вторичной обмотке трансформатора
после выпрямления на конденсаторе С6 должно обеспечиваться напряже-
ние на 3—5 В больше, чем требуется получить на выходе стабилизатора.
Подробное описание схемы приводится в [131].
Мощный источник питания 12 В и током нагрузки до 6000 мА
Назначение. Зарядка автомобильных аккумуляторных батарей и
питание мощных автомобильных устройств.
Особенности. Радиоэлектронные устройства, ориентированные на
питание от бортовой сети автомобиля (мощные автомагнитолы и радио-
станции и специальные электронные системы), потребляют ток около
3 А. Поэтому при их эксплуатации в стационарных условиях возникает
проблема блока питания.
Решить ее поможет выпрямительное устройство «ВУ-1» производ-
ства Ульяновского приборостроительного завода, предназначенное для
зарядки автомобильных аккумуляторных батарей.
И Примечание.
Дело в том, что «ВУ-1», по сути, представляет собой половину нуж-
ного устройства. Оно имеет достаточную мощность (до 100 Вт).
Остается только дополнить его стабилизирующей приставкой на
напряжение 12 В при токе до б А.
Схема. Приставка выполнена по классической схеме (рис. 1.64) стаби-
лизатора напряжения из недефицитных деталей невысокой стоимости.
Рис. 1.64. Схема мощного источника питания 12В6А
72
Как создать источники питания своими руками
Работой составного транзистора VT1 управляет усилитель постоян-
ного тока на транзисторе VT2:
♦	его эмиттер подключен к источнику образцового напряжения, со-
стоящего из стабилитрона VD1 и резистора R2;
♦	его база подключена к измерительной цепи R3, R4.
Резистор R1 служит для подачи смещения на базу транзистора VT1.
Резистором R4 устанавливают необходимое выходное напряжение.
Конденсаторы С4 и С5 предотвращают возбуждение стабилизатора по
высокой частоте, а С1—СЗ образуют фильтр, сглаживающий пульсации
выходного напряжения «ВУ-1».
Элементная база. Детали приставки монтируют на печатной плате из
любого фольгированного материала. Печатные проводники сильноточ-
ных цепей должны быть шириной не менее 10 мм и хорошо облужены.
Площадь сечения монтажных проводов — не менее 2 мм.
Описание схемы приводится по [94].
Стабилизатор напряжения 20 В и током нагрузки до 7000 мА
Назначение. Стабилизатор предназначен для питания от бортовой сети
автомобильных радио-аудиокомплексов.
Особенности. Стабилизатор напряжения отличается малым падением
напряжения (и, соответственно, мощности) — всего 1,5—3 В при токе в
нагрузке до 7—8 А. Его применение не только снижает уровень помех, про-
никающих в звуковые каналы, но и защищает радиоаппаратуру от бросков
напряжения при включении/выключении стартера и т. п.
Рис, 1.65, Схема стабилизатор
напряжения 20 В 7 А
Характеристики. Напряжение —
до 20 В. Ток нагрузки — 7 А.
Схема. Принципиальная схема
стабилизатора представлена на
рис. 1.65.
Выходное напряжение регулируют
резистором PR1, а транзистор VT2
необходимо установить на радиатор
площадью 15—20 см.
Подробное описание схемы при-
водится в [31].
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
73
Регулируемый стабилизатор тока
с напряжением на нагрузке 1 б В и током нагрузки до 7000 мА
Назначение. Зарядка автомобильных аккумуляторных батарей с под-
держкой среднего зарядного тока на постоянном уровне.
Особенности. Обычно в стабилизаторах тока в качестве регулирую-
щего элемента используют транзистор, но в процессе работы на нем рас-
сеивается большая мощность, и в связи с этим приходится применять
громоздкие теплоотводы. КПД таких устройств весьма мал. Ниже опи-
сано подобное устройство с более высоким КПД.
Характеристика. Максимальный ток нагрузки — 7 А. Максимальное
напряжение на нагрузке — 16 В. Коэффициент стабилизации по току
нагрузки — не менее 200. КПД — не менее 70 %.
Схема. Принципиальная схема устройства показана на рис. 1.66.
Функцию стабилизации тока выполняет узел на ОУ DA1. Датчиком тока
служит резистор R11, напряжение, снимаемое с этого резистора, пропор-
ционально току нагрузки. Через резистор R13 оно подведено к неинверти-
рующему входу ОУ
Если по какой-либо причине ток через нагрузку увеличился, то увели-
чивается и напряжение на неинвертирующем входе ОУ. Это приводит к
соответствующему увеличению напряжения на базе транзистора VT5 и
увеличению угла открывания тринистора VS1 — ток через нагрузку умень-
Т1
FU1
0,5А
R1
330
С1
200 мк
1 25 В
R3
150
VD5...VD8
Д305
VT2, VT4, VT5
КТ315В
,rVD10
Zkfl220
VD1...VD4
Д226Д
VT1 КТ801Б
220
7
9
R14*
3,6 к
200 мк
15В_„
R4
1,5к
VT4
220
10
R8
100
R10I
510|
R16
10
R17
510
R6
15к
R2
1,5 к
СЗ L
0,22 мк
С6
0,03 мк +
VD117r
Д220/х
С7
200 мк
15В
VT3
КТ814Б
R5
3,6 к
DA1 1---г
К140УД1Б
5____
*- С4+
500 мк=Ь=
15В
VD12
VD127-,nRi2_J_
Д814д2ХГ|1,ЗкТ;
С5
5 мк
15В
R7
300
R11 —ГчТ—
.°’05, 1R13 10к
VS1
КУ202Б
К нагрузке
Рис. 1.66. Схема регулируемого стабилизатора тока 16 В 7 А
74
Как создать источники питания своими руками
шается. Таким образом, отрицательная обратная связь по току нагрузки
поддерживает нагрузочный ток на заданном уровне. ,
Конденсаторы С5, С7 сглаживают пульсации напряжения на выходе.
Резисторы R12, R16 обеспечивают подачу небольшого отрицательного
напряжения на инвертирующий вход ОУ в нижнем по схеме положении
движка резистора R15. Это позволяет регулировать ток нагрузки практиче-
ски от нуля. Конденсатор С6 повышает устойчивость работы ОУ Элементы
устройства питают от двух стабилизаторов (VD9, VT1 и VD12, R3).
Аналоги. В устройстве ОУ К140УД1Б можно заменить на К140УД5,
К140УД6, К140УД7, К153УД2 (с соответствующей цепью коррекции); тран-
зистор КТ801Б — на любой из серий КТ603, КТ608, КТ801, КТ807, КТ815;
КТ315В — на КТ312, КТ315, КТ316, КТ201; КТ814Б — на КТ814, КТ816.
Диоды VD5—VD8 — Д305; их можно заменить на дюбые из серий Д242—
Д248, но в этом случае возрастет рассеиваемая на каждом диоде мощность
и размеры теплоотводов придется увеличить. Амперметр РА1 — М5-2 с
током полного отклонения стрелки 10 А.
Трансформатор Т1 выполнен на ленточном магнитопроводе ШЛ25х32.
Обмотка I содержит 1100 витков провода ПЭВ-2-0,57; обмотка II — 160
витков провода ПЭВ-2-0,21 с отводом от середины; обмотка III — 120 вит-
ков провода ПЭВ-2-1,95. Диоды VD5—VD8 установлены на теплоотводах.
Тринистор VS1 установлен на теплоотводе площадью не менее 100 см2.
Налаживание. Для налаживания устройства к его выходу подклю-
чают проволочный резистор сопротивлением 1—2 Ом и мощностью не
менее 100 Вт (можно использовать нихромовую проволоку диаметром
0,5—1 мм). Движок переменного резистора R15 устанавливают в верхнее
по схеме положение и подборкой резистора R14 устанавливают ток через
нагрузку 7 А. При вращении ручки переменного резистора ток должен
плавно уменьшаться до нуля.
Подробное описание схемы приводится в [37].
Стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок
и током нагрузки до 10 А
Назначение. Питание радиоэлектронной аппаратуры стабильным
напряжением 14 В и током до 10 А.
Характеристики. Стабилизатор обеспечивает максимальный ток
нагрузки до 10 А при напряжении пульсаций менее 1 мВ, выходное сопро-
тивление — 0,01 Ом. Выходное напряжение — 14 В.
Схема. Стабилизатор (рис. 1.67) собран по схеме моста в выходной
цепи, образованного резисторами R4, R5, стабилитронами VD1, VD2
и светодиодом HL1. В диагональ моста включен эмиттерный переход
транзистора VT4, управляющего регулирующим составным транзи-
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
75
стором VT1—VT3. Составной
транзистор включен по схеме с
общим эмиттером. Более высо-
кое по сравнению с эмиттерным
повторителем выходное сопро-
тивление оконечного каскада
компенсируется в этой схеме
тем, что выходной каскад имеет
высокий коэффициент усиле-
ния по напряжению, последнее
заметно повышает коэффици-
ент усиления схемы стабили-
затора. Так как напряжение на
базе управляющего транзистора
VT4 по отношению к плюсо-
Рис. 1.67. Принципиальная схема
стабилизатора напряжения
с защитой от перегрузок
вому проводу оказывается стабилизированным, то изменения выходного
напряжения передаются на эмиттерный переход этого транзистора без
ослабления делителем.
Максимальный ток нагрузки задается резистором R4. Ток базы транзи-
стора VT3 не может превысить значения тока, текущего через резистор R4.
Следовательно, подбором этого резистора можно установить требуемый ток
защиты. Стабилизатор защищен и от коротких замыканий в цепи нагрузки.
Ток короткого замыкания зависит от значения запускающего тока, текущего
через резистор R3. Этот резистор подбирается при минимальном сопротив-
лении нагрузки по устойчивому запуску стабилизатора.
Такая система обеспечивает надежный запуск стабилизатора и прак-
тически не ухудшает параметров, поскольку в рабочем режиме ток через
резистор R3 замыкается через малое сопротивление открытого стаби-
литрона VD2. Минимальное падение на транзисторах VT1, VT2 равно
напряжению насыщения коллектор-эмиттер этого транзистора (0,1—0,5 В
в зависимости от тока нагрузки).
Напряжение на выходе стабилизатора определяется суммарным напря-
жением стабилизации стабилитронов VD1 и VD2 за минусом падения
напряжения на эмиттерном переходе транзистора VT4. Температурные
изменения падения напряжения на светодиоде HL1 и стабилитроне
VD1 компенсируются с температурным изменением падения напряжения
на эмиттерном переходе транзистора VT4.
Чтобы снизить зависимость порога срабатывания защиты и тока корот-
кого замыкания от температуры, радиатор регулирующих транзисторов
выбирают с запасом по эффективной площади теплового рассеивания не
менее 1000 см2.
Подробное описание схемы приводится в [102].
76
Как создать источники питания своими руками
Источник питания повышённой мощности
с током нагрузки до 20 А
Назначение. Предназначен для питания приборов и механизмов элек-
трооборудования автомобиля, установленной в нем радиоэлектронной
аппаратуры во время проводимых ремонтных или профилактических
работ.
Например, при подготовке автомобиля к техосмотру, к дальнему путе-
шествию, для подзарядки аккумуляторной батареи, проверки системы
зажигания, контрольно-измерительных приборов и т. п. От него можно
также питать портативную приемопередающую аппаратуру с выходной
мощностью до 100 Вт, причем круглосуточно.
Примечание.
Но следует учесть одно важное обстоятельство: для запуска двига-
теля автомобиля стартером этот источник питания непригоден.
Характеристики. Ток в нагрузке, подключенной к источнику, может
достигать 20 А при напряжении пульсаций около 1 В.
Схема. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 1.68.
Двухполупериодный выпрямитель образует:
♦	обмотка с выводами 7-8;
♦	соединенные последовательно обмотки с выводами 9-10, 11-13,
14-16 сетевого трансформатора Т1;
♦	диоды VD1—VD4.
Для уменьшения внутреннего сопротивления выпрямителя диоды VD1,
VD2 и VD3, VD4 его плеч включены параллельно. К тому же они герма-
VT1...VT3
КТ819Б Х1
VD1...VD4	--------- f 7-1 КТ819Б
VD32k 2kVD4
С1 +
200000 мк=±=
20 В
VT3
R1
300	8
+18В 17
2
VD5
КС210Б
Т >|	{ Z7—СХЗ
VD6	R2‘
КД ЮЗА т « 680
I 1OD
DA1
КР142ЕН5А
+10 В
С2
=±=1000 мк
15В
со
Х2
Рис, 1,68. Схема источника питания повышенной мощности
с током нагрузки до 20 А
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
77
ниевые, поэтому и падение напряжения на них минимальное, что способ-*
ствует уменьшению выделяемого ими тепла.
Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения применен
оксидный конденсатор С1 большой емкости — 200000 мкФ. Резистор R1 и
стабилитрон VD5 образуют параметрический стабилизатор постоянного
напряжения 10 В. Это напряжение, пульсации которого дополнительно
сглаживаются конденсатором С2, подается на вывод 8 микросхемы-
стабилизатора КР142ЕН5А (DA1) с фиксированным выходным напряже-
нием 5 В.
С выхода (вывод 2) стабилизатора напряжение около 15 В поступает
на базу эмиттерного повторителя, составленного из трех соединенных
параллельно мощных транзисторов VT1—VT3.
Примечание.
Подбором стабилитрона VD5 с меньшим напряжением стабилизации
можно устанавливать на выходе источника напряжение от 8 до 12 В.
На диоде VD6 и конденсаторе СЗ собран однополупериодный выпря-
митель переменного напряжения обмотки с выводами 14-16 сетевого
трансформатора, который питает светодиод HL1 — индикатор подклю-
чения устройства к сети. Резистор R2 ограничивает ток, текущий через
светодиод.
В принципе, светодиодный индикатор можно подключить к выходу
основного выпрямителя, но тогда из-за длительной разрядки фильтрую-
щего конденсатора С1 он будет еще некоторое время светиться после раз-
мыкания контактов сетевого выключателя.
Элементная база и аналоги. Сетевой трансформатор Т1 — унифици-
рованный, марки ТН61. Заменить его можно трансформатором с двумя
вторичными обмотками, каждая из которых обеспечивает переменное
напряжение 14—16 В при токе нагрузки до 20 А. Конденсатор С1 —
оксидный К50-18 на номинальное напряжение 20 В.
Совет.
Надо иметь в виду что оксидные конденсаторы имеют значительный
разброс номинальной емкости и, кроме того, со временем уменьшают
емкость. Поэтому в источнике питания желательно использовать
конденсатор возможно большей емкости выпуска последних лет.
Конденсатор С2 — К50-6, СЗ — К53-1А или любые другие оксидные
на номинальное напряжение не менее 15 В. Диоды Д305 (VD1—VD4)
можно заменить на Д302 или КД219А — мощные с барьером Шоттки.
Стабилитрон VD5 — КС210В или Д814В. Может случиться, что при
длительной работе источника под нагрузкой один из диодов основного
выпрямителя будет нагреваться больше, чем три других. Это укажет на
78
Как создать источники питания своими руками
то, что его сопротивление в открытом состоянии больше, чем у других
диодов выпрямителя. Такой диод следует заменить.
Налаживание. Желаемую яркость свечения индикатора HL1 устанав-
ливают подборкой резистора R2. Описанный здесь источник питания
повышенной мощности не имеет узла защиты от перегрузок. Поэтому,
пользуясь им, избегайте случайных замыканий его выходных гнезд —
зажимов или в цепях питания подключаемых к нему устройств.
Примечание.
В случае длительной эксплуатации источника при максимальном
токе нагрузки необходимо контролировать температуру сетевого
трансформатора — она не должна превышать 60°С
Подробное описание схемы приводится в [29].
Стабилизатор напряжения для питания УМЗЧ
с током нагрузки до 20 А
Назначение. Стабилизатор напряжения разработан для питания мощ-
ного УМЗЧ.
Характеристики. Выходные напряжения стабилизатора -19 В и +19 В.
Максимальный ток нагрузки — до 20 А. Выходное сопротивление — не
превышает 0,02 Ом. Коэффициент стабилизации — не менее 1000.
Схема. Этот стабилизатор напряжения (рис. 1.69) состоит из двух
параметрических стабилизаторов, собранных на стабилитронах VD1 и
VD2 и резисторах R3, R4, и эмиттерных повторителей на транзисторах
♦ | С1
“Г"100 мк
25 В
+ | С2
“Т" 100 мк
25 В
Рис. 1.69. Схема стабилизатора
напряжения для питания УМЗЧ
+19 В
Общ.
-19В
VI, VT2 и VT3, VT4. Коэффициент
стабилизации удалось повысить бла-
годаря тому, что для питания источ-
ника образцового напряжения одного
стабилизатора использовано выход-
ное напряжение другого.
Для работы с ним необходимы два
гальванически не связанных выпря-
мителя. Напряжение на понижающих
обмотках трансформатора питания
составляет 24 В. Возможность само-
возбуждения стабилизатора снижена
применением в эмиттерных повто-
рителях транзисторов с различными
граничными частотами (КТ825Г и
КТ827Б — низкочастотные, а КТ315Г
и КТ361 — высокочастотные).
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
79
Стабилизатор защищен от короткого замыкания в нагрузке.
Независимо от того, в каком плече произошло замыкание, отключаются
оба стабилизатора.
Описание схемы приводится по [39].
Стабилизированный источник питания 12 В,
построенный на ИМС К142ЕНЗ, с током нагрузки до 20 А
Назначение. Питание 12-вольтовых устройств током до 20 А.
Схема. На рис. 1.70 показана схема стабилизированного источника
питания 12 В 20 А. Сетевой трансформатор Т1 рассчитан на мощность
450 Вт и имеет вторичную обмотку на 15 В. Основным стабилизатором
является ИМС DAI К142ЕНЗ. Резистором R1 устанавливают ток ограни-
чения. Резисторы R4—R6 являются выравнивающими и выполнены из
проволочных резисторов.
Рис. 1.70. Схема стабилизированного источника питания 12В20А на ИМСК142ЕНЗ
Элементная база. Транзисторы VT1—VT3 размещены на теплоотводе,
способном рассеивать более 100 Вт, микросхема DA1 также установлена
на небольшом теплоотводе.
Совет.
В случае если нет возможности установить достаточной площади
теплоотвод, то для лучшего охлаждения необходимо установить
небольшой дополнительный вентилятор.
Подробное описание схемы приводится в [88].
80
Как создать источники питания своими руками
Мощный источник питания на дискретных элементах
с регулировкой напряжения от 0 до 15 В и током нагрузки до 20 А
Назначение. Источник предназначен для зарядки автомобильных
аккумуляторов и для питания различных электронных схем.
Особенности. Это простой, но мощный источник питания, выполнен-
ный на мощных составных транзисторах. Напряжение на выходе устрой-
ства регулируется от 0 до 15 В.
Ток зависит от степени разряда аккумуляторных батарей и может
достигать 20 А. Так как катоды диодов и коллекторы транзисторов сое-
динены между собой, то все эти детали размещаются на одном большом
радиаторе без изолирующих прокладок,. Если не предъявляются особые
требования к стабильности напряжения, то резистор R1 и стабилитрон
VD3 из схемы можно исключить. Добавив емкости, показанные на схеме
пунктиром, можно использовать устройство в качестве блока питания.
Характеристики. Регулировка выходного напряжения от 0 до 15 В.
Максимальный ток нагрузки — 20 А.
Схема. Принципиальная схема мощного источника питания на дис-
кретных элементах представлена на рис. 1.71.
Подробное описание схемы приводится в [88].
Рис. 1.71. Схема мощного источника питания на дискретных элементах
с регулировкой напряжения от Одо 15 В и током нагрузки до 20 А
Стабилизатор напряжения на мощном полевом транзисторе
с током нагрузки до 20 А
Назначение. Питание радиоэлектронной аппаратуры стабильным
напряжением 13 В и током до 20 А.
Особенности. При построении сильноточных стабилизаторов напря-
жения радиолюбители обычно используют специализированные микро-
схемы серии КР142 и аналогичные, «усиленные» одним или несколькими,
включенными параллельно, биполярными транзисторами. Если для этих
целей применить мощный переключательный полевой транзистор, то
удастся собрать более простой сильноточный стабилизатор.
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
81
а)
б)
Рис. 1.72. Схема стабилизатора напряжения на мощном полевом транзисторе:
а — базовый вариант схемы; б—модернизированный вариант схемы
Характеристики. Выходное напряжение — 13 В. Ток нагрузки — до 20 А.
Схема. Принципиальная схема базового варианта стабилизатора
напряжения на мощном полевом транзисторе приведена на рис. 1.72, а.
Со вторичной обмотки трансформатора переменное напряжение около
13 В (эффективное значение) поступает на выпрямитель и сглаживаю-
щий фильтр. На конденсаторах фильтра оно равно 16 В. Это напряже-
ние поступает на сток мощного транзистора VT1 и через резистор R1 на
затвор, открывая транзистор.
Часть выходного напряжения через делитель R2, R3 подается на вход
микросхемы DA1, замыкая цепь ООС. Напряжение на выходе стабили-
затора возрастает вплоть до того момента, пока напряжение на входе
управления микросхемы DA1 не достигнет порогового, около 2,5 В. В
этот момент микросхема открывается, понижая напряжение на затворе
мощного транзистора, т. е. частично закрывая его, и, таким образом,
устройство входит в режим стабилизации.
Лучшие результаты удастся получить, если диод VD2 подключить к
выпрямительному мосту (рис. 1.72, б). В этом случае напряжение на кон-
денсаторе С5 увеличится, поскольку падение напряжения на диоде VD2
будет меньше, чем падение напряжения на диодах моста, особенно при
максимальном токе.
82
Как создать источники питания своими руками
При необходимости плавной* регулировки выходного напряжения
постоянный резистор R2 следует заменить переменным или подстроеч-
ным резистором.
В стабилизаторе в качестве регулирующего элемента применен мощ-
ный полевой транзистор IRLR2905. Хотя он и предназначен для работы
в ключевом (переключательном) режиме, в данном стабилизаторе он
используется в линейном режиме. Транзистор имеет в открытом состоя-
нии весьма малое сопротивление канала (0,027 Ом), обеспечивает ток до
30 А при температуре корпуса до 100°С, обладает высокой крутизной и
требует для управления напряжения на затворе всего 2,5—3 В. Мощность,
рассеиваемая транзистором, может достигать 110 Вт.
Элементная база. Полевым транзистором управляет микросхема
параллельного стабилизатора напряжения КР142ЕН19 (импортный ана-
лог TL431). Конденсаторы — малогабаритные танталовые, резисторы —
МЛТ, С2-33, диод VD2 — выпрямительный с малым падением напряже-
ния (германиевый, диод Шоттки). Параметры трансформатора, диодного
моста и конденсатора С1 выбирают исходя из необходимого выходного
напряжения и тока. Хотя транзистор и рассчитан на большие токи и
большую рассеиваемую мощность, для реализации всех его возможно-
стей необходимо обеспечить эффективный теплоотвод.
Налаживание стабилизатора сводится к установке требуемого зна-
чения выходного напряжения. Надо обязательно проверить устройство
на отсутствие самовозбуждения во всем диапазоне рабочих токов. Для
этого напряжения в различных точках устройства контролируют с помо-
щью осциллографа. Если самовозбуждение возникает, то параллельно
конденсаторам Cl, С2 и С4 следует подключить керамические конденса-
торы емкостью 0,1 мкФ с выводами минималь-
ной длины. Размещаются эти конденсаторы как
можно ближе к транзистору VT1 и микросхеме
DA1.
+13 в
Рис. 1.73. Вид печатной
платы
Печатная плата источника питания приве-
дена на рис. 1.73. Эта плата рассчитана на уста-
новку малогабаритных деталей в корпусах для
поверхностного монтажа, в том числе и микро-
схема КР142ЕН19 требует замены на импортный
аналог в корпусе SO-8.
Подробное описание схемы приводится в [74].
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
83
Источник питания для автомобильного трансивера 13 В 20 А
Назначение и характеристики. Питание стабильным напряжением
13 В и током до 20 А автомобильного трансивера 13 В 20 А.
Особенности. Автомобильные трансиверы при передаче потребляют
значительный ток — до 20 А. Создание сетевого источника питания для
таких устройств представляет серьезную проблему.
Схема. На рис. 1.74 приведена принципиальная схема источника пита-
ния. Стабилизатор с защитой от замыканий выполнен на транзисторах
VT1—VT7. Выходное напряжение устанавливается подстроечным рези-
стором. Усилитель сигнала ошибки выполнен на дифференциальном
каскаде VT6, VT7.
Повторитель на составном транзисторе VT5 управляет регулирую-
щими транзисторами VT1—VT4, в эмиттерные цепи которых включены
выравнивающие резисторы 0,12 Ом, обеспечивающие равномерное рас-
пределение тока по всем четырем транзисторам (по 5 А на каждый).
Примечание.
Вторичная обмотка трансформатора должна быть рассчитана на ток
20 А и напряжение 20 В. Диоды моста следует устанавливать на радиато-
рах, при этом лучше использовать силовые диоды с барьером Шоттки.
Элементная база. Сетевой выпрямитель, фильтрующие конденса-
торы и транзисторы VT1—VT4 установлены вне платы. Коллекторы
VT1—VT4 гальванически соединены с корпусом, что позволяет исполь-
зовать шасси в качестве радиатора без изолирующих прокладок. В каче-
Рис. 1.74. Схема источника питания для автомобильного трансивера (13 В 20 А)

co
I -
Pug 1.75. Вид печатной платы
Как создать источники питания своими руками
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
85
стве VT1—VT4 можно использовать КТ819, VT5 — КТ827, VT6 и VT7 —
КТ814 с любым буквенным индексом.
Печатная плата приведена на рис. 1.75.
Подробное описание схемы приводится в [8].
Стабилизатор тока на с плавной регулировкой 100—200 А
Назначение. Питание устройств, обеспечивающих гальванику, сварка
и др., где нужен большой ток нагрузки.
Особенности. На первый взгляд, для стабилизации таких токов необхо-
димы и соответствующие мощные транзисторы. Вашему вниманию пред-
лагается стабилизатор тока на 150 А (с плавной регулировкой от нуля до
максимума), выполненный на обычных, широко распространенных тран-
зисторах серии КТ827. Примененное схемотехническое решение позволяет
легко увеличить или уменьшить максимальный стабилизируемый ток.
Характеристики. Выходное напряжение — 14 В. Стабилизированный
ток — 100—200 А.
Схема. Принципиальная схема стабилизатора тока изображена на
рис. 1.76. Как видно, нагрузка включена несколько необычно — в раз-
рыв провода, соединяющего отрицательный вывод диодного моста
VD5—VD8 с общим проводом устройства. Все мощные транзисторы
VT1—VT16 включены по схеме с общим коллектором, но каждый из них
нагружен на свой уравнивающий резистор (R4—R19), также соединен-
ный с общим проводом. Таким образом, через подключенную к розетке
XS1 нагрузку стабилизатора протекает суммарный ток всех 16 транзи-
сторов. Ток через каждый из транзисторов VT1—VT16 выбран около 9 А,
что значительно меньше предельно допустимого значения для транзисто-
ров КТ827А—КТ827В. При падении напряжения на транзисторе 10—11 В
рассеиваемая мощность достигает 100 Вт.
Разброс параметров транзисторов и сопротивлений резисторов
R4—R19 не имеет значения, так как каждый транзистор управляется
своим операционным усилителем. Выходы ОУ DA1.1—DA8.2 через тран-
зисторы VT17—VT32 соединены с базами транзисторов VT1—VT16, а
напряжения обратных связей поданы на инвертирующие входы с эмитте-
ров соответствующих транзисторов. ОУ поддерживают на инвертирую-
щих входах (и, соответственно, на эмиттерах транзисторов VT1—VT16)
такие же напряжения, какие имеются у них на неинвертирующих входах.
На неинвертирующие входы всех ОУ подано стабильное управляющее
напряжение с резистивного делителя R2, R3, подключенного к выходу
интегрального стабилизатора DA11.
При изменении управляющего напряжения изменяется ток через каж-
дый из резисторов R4—R19 и, соответственно, через общую нагрузку,
86
Как создать источники питания своими руками
Т1 ТПП232
КД212А
16
С2
1
VT33
КТ815А
R1
100
С1,С2
470 мк
40 В
VD5...VD8
Д200
+14В
11 VD1...VD4
12
15
DA9
КР142ЕН8Е
17	2
18
DA1.1
12
>со
«Нагрузка
КР142ЕН8Е
78L05, 79L15
13
14
17
-U
+U
DA1...DA8
КР140УД20
+15В
DA11 78L05 R2*
3	1	680
СЗ
100000 мк=т=
50 В
4
13
VT1...VT16
КТ827А
1 2 3
2
DA10
79L15
2	3
С6
10 мк
25 В
С7
0,01 мк
С4
VT17
КТ315Е
~15В С5
0,01 мк
=Ь= 10 мк===
25 В
VT16
178 2
R19
0,2
-U
+U
VT32
КТ315Е
DA8.2
Х>>со
6
10
Рис. 1.76. Схема стабилизатора тока на с плавной регулировкой 100—200А
подключенную к розетке XS1. Питаются ОУ от стабилизатора, выпол-
ненного на микросхемах DA9, DA10 и транзисторе VT33.
Аналоги. Вместо составных транзисторов КТ827А в стабилиза-
торе тока можно применить транзисторы этой серии с индексами Б,
В, Г или комбинации из двух транзисторов соответствующей мощ-
ности (например, КТ315 + КТ819 с любыми буквенными индексами).
Сдвоенные ОУ КР140УД20 заменимы на К157УД2 или на одинарные ОУ
КР140УД6, К140УД7, К140УД14 и им подобные, стабилизатор 78L05 — на
КР142ЕН5А, КР142ЕН5В или 78М05, транзисторы КТ315Е — на КТ3102,
КТ603, диоды Д200 — на Д160. Вместо трансформатора ТПП232 (Т1)
допустимо применение ТПП234, ТПП253 или любого другого с двумя
вторичными обмотками на напряжение 16—20 В.
Резистор R1 может быть любого типа, R2 желательно применить высо-
костабильный, например, С2-29. Для регулирования тока нагрузки был
использован переменный резистор СП5-35А (с высокой разрешающей
способностью), но можно, конечно, применить и любой другой, обеспе-
Глава 1. Создаем стабилизированные источники питания
87
чивающий требуемую точность установки тока. Конденсатор СЗ набран
из десяти конденсаторов К50-32А, С4, С6 — К50-35, остальные — любого
типа. Использовать в качестве СЗ один конденсатор большой емкости
нельзя, так как он будет сильно перегреваться из-за того, что его выводы
не рассчитаны на такие большие токи (недостаточное сечение провода).
Сдвоенные ОУ DA1—DA8, транзисторы VT17—VT32, интегральный
стабилизатор напряжения DA11, резисторы R2, R3 и конденсаторы
С4—С7 монтируют на печатной плате (рис. 1.77).
Конструкция. Транзисторы VT1—VT16 закрепляют на теплоотво-
дах, способных рассеять не менее 100 Вт каждый. Все 16 теплоотводов
собраны в батарею, для их охлаждения применены четыре вентилятора,
что позволило включать стабилизатор тока на долговременную посто-
янную нагрузку. Если нагрузка будет кратковременной или импульсной,
можно обойтись и теплоотводами меньших размеров. Резисторы R4—R19
изготавливают из высокоомного (манганинового или константанового)
провода диаметром 1—2 мм и закрепляют на теплоотводах соответ-
ствующих им транзисторов. Для охлаждения диодов VD5—VD8 исполь-
зуют стандартные теплоотводы, рассчитанные на установку диодов Д200
(обдув их вентилятором не требуется).
Микросхему DA9 и транзистор VT33 размещают на небольших пла-
стинчатых теплоотводах.
Внимание.
При монтаже стабилизатора тока нужно учитывать, что через
некоторые цепи будет течь ток 150 А, поэтому их необходимо выпол-
нить проводом соответствующего сечения.
Подключая нагрузку к стабилизатору тока, следует помнить, что на
«земляном» проводе будет плюсовой выход стабилизатора.
Вторичная обмотка трансформатора Т2 должна обеспечивать напряже-
ние около 14 В при токе нагрузки 150 А (хорошо подходит сварочный транс-
форматор). Падение напряжения на сопротивлении нагрузки стабилизатора
должно быть не более 10 В (остальное напряжение падает на транзисторах
VT1—VT16 и резисторах R4—R19). При большем падении напряжения на
нагрузке придется повысить напряжение вторичной обмотки трансформа-
тора Т2, одндко в этом случае необходимо проследить, чтобы мощность рас-
сеяния каждого из транзисторов не превысила максимально допустимую.
Если необходимо увеличить или уменьшить отдаваемый в нагрузку
максимальный ток, можно, соответственно, увеличить или уменьшить
число транзисторов и ОУ Таким образом, на основе описанного стабили-
затора можно создать значительно более мощный источник тока.
Печатная плата стабилизатора представлена на рис. 1.77.
Подробное описание схемы приводится в [53].
88
Как создать источники питания своими руками
Рис. 1.77. Вид печатной платы
ГЛАВА 2
СОЗДАЕМ ПОЛЕЗНЫЕ СХЕМЫ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ
В радиолюбительской практике иногда требуется полу-
чить из одного постоянного напряжения другое. Если для сни-
жения напряжения можно решить проблему с помощью гася-
щих резисторов или делителей напряжения, то в остальных
случаях понадобится преобразователь постоянного напря-
жения в постоянное (DC-DC конвертер). А может потребо-
ваться преобразователь однофазного напряжения в трех-
фазное для питания трехфазного электродвигателя. И в
этом случае без преобразователя не обойтись.
Как работают преобразователи постоянного напряжения
в постоянное (DC-DC конвертеры)
Структура DC-DC конвертера (преобразователя напряжения) пред-
ставлена на рис. 2.1. Входное напряжение U питает генератор, выраба-
тывающий переменное напряжение. Это напряжедие чаще всего бывает
или прямоугольной формы, или импульсное.
Затем следует трансформатор, повышающий напряжение до необхо-
димой величины.
Далее нужно получить постоянное выходное напряжение U. Для этого
устанавливают выпрямитель. Часть выпрямленного напряжения может
использоваться для управления параметрами генератора, а, значит, ста-
билизации работы преобразователя.
Различных типов преобразова-
телей очень много, но всегда стре-
мятся получить максимальный
КПД, чтобы не расходовать зря
энергию питающих батарей или
аккумуляторов.
«Классический» двухтактный
автогенераторный преобразова-
тель представлен на рис. 2.2. Схема
позволяет соединить коллекторы
Трансформатор
Цепь стабилизации
Рис. 2.1. Структурная схема DC-DC
конвертера
90
Как создать источники питания своими руками
транзисторов с общим
проводом, т. е. устанав-
ливать транзисторы на
шасси без изоляции,
чтобы оно служило радиа-
тором (вывод коллектора
большинства мощных
транзисторов соединен с
корпусом).
Желательно, чтобы и
транзисторы работали в
таком же режиме, кото-
рый называется ключе-
вым. Транзистор дол-
жен быстро открываться
до насыщения и также
Рис. 2.2. Схема двухтактного
автогенераторного преобразователя
быстро и полностью закрываться. Тогда рассеиваемая на нем мощность
будет небольшой, а КПД всего преобразователя — максимальным.
Плюсовое напряжение низковольтного источника подается на эмит-
теры транзисторов через секции I и I симметричной первичной обмотки.
Для возбуждения колебаний служат дополнительные секции обратной
связи 1 и 1, через которые протекает только относительно небольшой
базовый ток транзисторов.
Делители напряжения R1R2 и R3R4 подают на базы транзисторов
небольшое начальное смещение, обеспечивающее «запуск» преобразова-
теля. Конденсаторы С1 и С2 ускоряют процесс переключения, повышая
КПД преобразователя.
□
Примечание.
После запуска резисторы R1 и R3 можно отключить. Преобразователь
продолжит работу и даже несколько возрастет КПД. В некоторых
конструкциях делают специальную кнопку запуска, подключающую
один из резисторов только при «старте». Преобразователь с кноп-
кой не боится коротких замыканий на выходе: колебания срываются,
и ток через транзисторы не протекает, поскольку нет напряжения
смещения.
Повышенное напряжение с обмотки II трансформатора выпрямляется
мостом из диодов VD1—VD4 и сглаживается конденсатором СЗ.
Частота генерации получилась около 4 кГц, ток, потребляемый преоб-
разователем на холостом ходу, не превосходит 0,25 А.
Преобразователь без трансформатора. Если напряжение надо повы-
сить всего в 2—3 раза, можно обойтись без трансформатора, используя
Глава 2. Создаем полезные схемы преобразователей напряжения
91
2Ubx 3Ubx
VTi
VT2
Рис. 2.3. Схема бестрансформаторного
преобразователя
VD4
С2 И + cJb- "*
-0+
11вых
0-
Ubx
-I
-------------
VD1 J_C2
К1_522Б”"Г0,1мк
Рис. 2.4. Схема маломощного
высоковольтного преобразователя
умножитель напряжения (рис. 2.3).
Он особенно удобен, если в устрой-
стве уже есть генератор симметрич-
ных прямоугольных колебаний
(«меандра»). Эти колебания с разма-
хом от 0 до U подают на базы двух-
тактного эмиттерного повторителя на
транзисторах VT1, VT2. Транзисторы
должны обеспечивать ток, превыша-
ющий ток нагрузки преобразователя
во столько раз, во сколько необхо-
димо умножить напряжение.
Выходное прямоугольное напря-
жение подается на умножитель,
включенный последовательно с
источником питания.
После первых двух диодов умно-
жителя получается удвоенное напря-
жение питания 2U (удобно использо-
вать для получения напряжения 24 В при 12-вольтовом питании). Каскадов
умножения может быть и больше. Емкость конденсаторов Cl, С2 и т. д.
зависит от частоты и тока нагрузки. Она должна быть такой, чтобы не
наблюдалось заметного спада вершин прямоугольных импульсов.
Маломощные высоковольтные преобразователи. В генераторе
такого преобразователя (рис. 2.4) целесообразно использовать блокинг-
генератор.
На коллекторе сформируется положительный импульс напряжения,
превосходящий иногда в десятки раз напряжение питания U. На повы-
шающей обмотке трансформатора III этот импульс будет еще больше, и
его остается только выпрямить диодом VD1.
В этом устройстве надо использовать транзисторы с достаточно высо-
ким допустимым коллекторным напряжением. Для защиты транзистора
от случайного пробоя (например, при отключении нагрузки) параллельно
первичной обмотке подключают стабилитрон или даже неоновую лампу.
Как работают преобразователи постоянного напряжения
в переменное (DC-AC конвертеры)
Стоит задача выдержать стандартную сетевую частоту 50 Гц и полу-
чить выходное напряжение синусоидальной формы. Если заставить
выходные транзисторы преобразователя усиливать или генерировать
синусоидальный сигнал, КПД не превысит 60—70 %.
92
Как создать источники питания своими руками
Рис. 2.5. Схема преобразователи
постоянного напряжения в переменное
Часто идут другим
путем — уменьшают
длительность импуль-
сов обеих полярностей
в двухтактном клю-
чевом преобразова-
теле, как показано на
рис. 2.5.
Здесь не обойтись без задающего генератора, вырабатывающего на
двух выходах последовательности импульсов с частотой 50 Гц и со скваж-
ностью (отношением периода к длительности) более 2. Сконструировать
такой генератор на современных цифровых микросхемах не составляет
особой сложности.
Итак, транзисторы VT1 и VT2 открываются поочередно, причем
один — через некоторое время после того, как закроется другой. В
момент закрывания транзистора VT1 на его коллекторе формируется
положительный выброс напряжения, как в блокинг-генераторе. Этот
ненужный в данном случае выброс «срезает» диод VD2 — на его катоде
выброс, инвертированный первичной обмоткой трансформатора, имеет
отрицательную полярность и открывает диод. Происходит «переброс
тока» из верхней (по схеме) половины первичной обмотки в нижнюю, и
ток плавно спадает, протекая по цепи:
общий провод —> диод VD2 —>
половина первичной обмотки —> шина +17.
После спадания тока открывается транзистор VT2, и ток в обмотке
течет в другую сторону. Выброс напряжения при закрывании VT2 ана-
логичным образом «срезает» диод VD1.
Хотя полученная на вторичной обмотке ступенчатая форма напря-
жения — довольно «корявое» приближение к синусоиде, большинство
сетевых приборов ее вполне допускает. Более «гладкую» форму напря-
жения получают включением между вторичной обмоткой и нагрузкой
LC-фильтра нижних частот.
Низковольтный преобразователь напряжения
Назначение. Обеспечение устройств на цифровых микросхемах и
микропроцессорах с автономным питанием стабилизированным напря-
жением 5 В.
Особенности. В устройствах на цифровых микросхемах и микропро-
цессорах с автономным питанием батареи гальванических элементов
должны обеспечить стабилизированное напряжение 5 В. Достигнуть
Глава 2. Создаем полезные схемы преобразователей напряжения
93
этого простейшим способом — использованием шести элементов по
1,5 В и интегрального стабилизатора КР142ЕН5А — невыгодно как энер-
гетически, так и экономически. Предлагаемый несложный стабилизиро-
ванный преобразователь позволяет получить напряжение 5 В при токе
нагрузки до 120 мА. Его входное напряжение может находиться в преде-
лах 2—3,5 В (два гальванических элемента). КПД при входном напряже-
нии 3 В и максимальном токе нагрузки — приблизительно 75%.
Характеристики. Стабилизированное выходное напряжение — 5 В
при токе нагрузки до 120 мА.
Схема. Принципиальная схема преобразователя показана на рис. 2.6.
Рис. 2.6. Схема низковольтного преобразователя напряжения
На транзисторе VT2 собран блокинг-генератор. Обмотка I транс-
форматора Т1 выполняет также функцию накопительного дросселя, а с
обмотки II на базу транзистора VT2 поступает сигнал положительной
обратной связи. Импульсы, возникающие на коллекторе этого транзи-
стора, через диод VD1 заряжают конденсаторы С4, С5, напряжение на
которых и является выходным. Оно зависит от частоты повторения и
скважности импульсов блокинг-генератора, которые, в свою очередь,
зависят от коллекторного тока транзистора VT1, перезаряжающего кон-
денсатор СЗ в интервалах между импульсами.
После того, как на блокинг-генератор подано напряжение питания,
и по мере зарядки конденсатора С2 через резистор R1, увеличиваются
коллекторный ток транзистора VT1, частота генерируемых импульсов и
выходное напряжение преобразователя. Но как только последнее пре-
высит сумму напряжений стабилизации стабилитрона VD2 и открыва-
ния транзистора VT3, часть тока, протекающего через резистор R1 и базу
транзистора VT1, ответвится в коллекторную цепь открывшегося тран-
зистора VT3. Это приведет к уменьшению частоты импульсов. Таким
образом, выходное напряжение будет стабилизировано.
Подстроечный резистор R3 позволяет установить его равным 5 В.
Транзистор VT2 — КТ819 с любым буквенным индексом, КТ805А
или КТ817 также с любым индексом. В последнем случае выходная
94
Как создать источники питания своими руками
мощность преобразователя будет немного меньше. КПД устройства
повысится, если в качестве VD1 применить германиевый диод Д310.
Трансформатор Т1 изготовлен из дросселя ДПМ-1,0 индуктивностью
51 мкГн. Имеющаяся на нем обмотка использована в качестве первич-
ной. Поверх нее намотана обмотка обратной связи (II) из 14 витков про-
вода диаметром 0,31 мм в эмалевой изоляции. Конденсатор СЗ должен
быть металлопленочным серий К71, К78. Керамический конденсатор
здесь нежелателен из-за низкой температурной стабильности. К типам
остальных деталей устройство некритично. Преобразователь смон-
тирован на плате из двухстороннего фольгированного стеклотексто-
лита. Фольга на одной из сторон платы оставлена нетронутой и служит
общим проводом.
Подробное описание схемы приводится в [40].
Стабилизированный сетевой преобразователь напряжения
Назначение. Малогабаритный сетевой источник питания с высоким
КПД, способный отдать в гальванически несвязанную с сетью нагрузку
мощность 1—3,5 Вт
Особенности. Однотактный импульсный стабилизированный преобразо-
ватель напряжения, передающий энергию во вторичную цепь в паузах между
импульсами тока в первичной обмотке разделительного трансформатора.
Характеристики. Выходное напряжение — ±12; ±20 В. Суммарная выход-
ная мощность — 3,5 Вт. Частота преобразования — 20 кГц. Пределы изме-
нения напряжения сети, при которых выходное напряжение изменяется не
более чем на 1% — 210—250 В.
Схема. Принципиальная схема преобразователя приведена на рис. 2.7. В
состав устройства входят выпрямитель сетевого напряжения (VD1) со сгла-
живающим фильтром (R4, СЗ, С4), задающий генератор (DD1.1—DD1.3)
с цепью запуска (R17, С7), формирователь прямоугольных импульсов
(DD1.4—DD1.6, VT2, VT4), электронный ключ (VT3), импульсный транс-
форматор (Т1), регулируемый источник тока (VT5), устройство защиты от
замыканий в нагрузке (R10, VT1), три выпрямителя (VD2—VD4) и столько
же фильтрующих конденсаторов (С9—СИ). Конденсаторы Cl, С2 предот-
вращают проникание в сеть помех с частотой преобразования.
С включением устройства в сеть начинают заряжаться конденсаторы
СЗ, С4 и С7. После того как напряжение на последнем из. них достиг-
нет примерно 3 В, самовозбуждается задающий генератор (DD1.1—
DD1.3). Частота следования его импульсов (зависит от постоянной вре-
мени цепи R7, С5) — около 20 кГц, форма напоминает пилообразную.
Формирователь (DD1.4—DD1.6, VT2, VT4) преобразует их в прямоуголь-
ные колебания.
Глава 2. Создаем полезные схемы преобразователей напряжения
95
VD1
КЦ407А
13к
R6 62 к
R8 ЗМ R13 4,7к
R4
10
R1
13 к
СЗ
1 мк
400 В
С1.С2
330
1,6 кВ
см FU1
? 0,5А
VT2
КТ315Б
DD1.4 DD1.5
DD1.6 R14
750
С5___
2000
DD1.3
DD1 R7h
К561ЛН2 20 кН
R5 DD1.2I
100 к
К выв.
Т4 14DD1
1 мк
400 В
В»
R2 20 к
2 VT5.1
3
VT5.2 6
R16
200
R15
22 к
/IR17
390 к
R11
33 к
R12
33 к
R9 J_C6
1 к 0,01мк
С7+I
10 мк-]-
16В
VT4
КТ315Б
К выв. 7DD1-E------«
DD1.1
.1зГТТ|2
/IR18
510
VT3
КТ859А
Т1
III
VD2
W
+12В
=г=С9
Общ
IV =f=C10
VD3
чз
-12В
С9...С11
50 мк
25 В
VD2...VD4
КД521В
VT1
КТ315Б
R10
3,9
VT5
КР159НТ1А
VD4
-в>н—►
V =4= 20 В
С11
VD5 к
КД 521В
С8
470 qp
1,6 кВ
Рис. 2.7. Схема стабилизированного сетевого преобразователя напряжения
В Примечание.
Поскольку последовательности импульсов на базах транзисторов
VT2 и VT4 противофазны, то они открываются строго поочередно,
что обеспечивает минимальное время открывания и закрывания
транзистора VT3.
Когда этот транзистор открыт, через обмотку I течет линейно увеличи-
вающийся ток и трансформатор Т1 накапливает энергию, а когда закрыт
(тока через первичную обмотку нет), энергия, накопленная трансформато-
ром, преобразуется в ток вторичных обмоток III—V.
После нескольких циклов работы генератора на конденсаторе С7 уста-
навливается напряжение 8—10 В. Выходное напряжение преобразователя
стабилизирует регулируемый источник тока, выполненный на транзисто-
рах сборки VT5 (VT5.2 использован как стабилитрон). При колебаниях
напряжения в сети или на нагрузке изменяется напряжение на обмотке II
и регулируемый источник тока, воздействуя на формирователь, изменяет
скважность прямоугольных импульсов на базе транзистора VT3.
При увеличении импульсного тока через резистор R10 сверх некоторого
порогового значения транзистор VT1 открывается и разряжает конденса-
тор С6 (служащий для предотвращения ложного срабатывания защитного
устройства от коротких выбросов тока, возникающих в момент включе-
ния преобразователя, а также во время переключения транзистора VT3).
96
Как создать источники питания своими руками
В результате импульсы задающего генератора перестают поступать на базу
транзистора VT3 и преобразователь прекращает работу. При устранении
перегрузки устройство запускается вновь через 0,8—2 с после зарядки кон-
денсаторов С6 и С7.
Элементная база. Обмотки импульсного трансформатора Т1 намотаны
на полистироловом каркасе проводом ПЭВ-2-0,12 и помещены в бро-
невой магнитопровод БЗО из феррита 2000НМ. Обмотки 1.1 и 1.2 содер-
жат по 220 витков, обмотки И, III, IV и V — соответственно, 19, 18, 9 и
33 витка. Сначала наматывают обмотку 1.2, затем обмотки II, IV, III, V и,
наконец, обмотку 1.1. Между обмотками II, IV, V и 1.1 помещают электро-
статические экраны в виде одного слоя (примерно 65 витков) провода
ПЭВ-2-0,12. При сборке трансформатора между торцами центральной
части ферритовых чашек вставляют прокладку из лакоткани толщиной
0,1 мм. Трансформатор можно выполнить и на основе ферритового (той
же марки) броневого магнитопровода Б22. В этом случае используют про-
вод ПЭВ-2-0,09, причем число витков обмоток 1.1 и 1.2 увеличивают до 230.
Транзистор КТ859А можно заменить на КТ826А, КТ838А, КТ846А.
Налаживание. Установив движок подстроечного резистора R15 в
верхнее (по схеме) положение, включают преобразователь в сеть и уста-
навливают этим резистором требуемые значения напряжения на выходе.
Для уменьшения помех во вторичных цепях с частотой преобразования
(20 кГц) необходимо опытным путем подобрать точку соединения электро-
статических экранов с одним из проводов первичной цепи, а также точки
подключения конденсатора С8. Для этого достаточно один из выводов
какой-либо вторичной обмотки подключить через миллиамперметр пере-
менного тока к первичной цепи и определить названные точки по мини-
муму показаний прибора.
Примечание.
Преобразователь, собранный по описанной схеме, опробован для
питания нагрузки, потребляющей мощность 10 Вт.
В этом варианте число витков обмоток 1.1 и 1.2 было уменьшено до 120
(с магнитопроводом БЗО), конденсаторы СЗ, С4 заменены одним оксидным
емкостью 10 мкФ (номинальное напряжение 450 В), сопротивление рези-
стора R10 уменьшено до 2,7 Ом, а резистора R18 — до 330 Ом.
Подробное описание схемы приводится в [104].
Преобразователь напряжения с 1,5 В до 4,5 В для авометра Ц20
Назначение. Замена батареи предлагаемым преобразователем — его
подключают к оставшемуся источнику только во время измерения боль-
ших сопротивлений, когда щуп омметра вставлен в гнездо «хЮОО».
Глава 2. Создаем полезные схемы преобразователей напряжения
97
Особенности. Как известно, в этом авометре для измерения сопро-
тивлений установлены два источника постоянного тока — напряжением
1,5 В и напряжением 4,5 В. Второй источник, в качестве которого исполь-
зуется батарея 3336Л, участвует в работе сравнительно редко. Поэтому
целесообразнее отказаться от него и заменить предлагаемым преобра-
зователем — его подключают к оставшемуся источнику только во время
измерения больших сопротивлений, когда щуп омметр’а вставлен в
гнездо «х1000».
Схема. Принципиальная схема представлена на рис. 2.8. Работает она
так. Когда кнопочным выключателем SB1 подают напряжение 1,5 В на
преобразователь, начинает работать генератор, собранный на транзи-
сторах VT1 и VT2.
Рис. 2.8. Преобразователь напряжения для авометра Ц20
Частота колебаний — примерно 14 кГц, потребляемый генератором ток
от источника не превышает 8 мА. С обмотки II трансформатора Т1 гене-
ратора переменное напряжение подается на выпрямитель, выполненный
на диодах VD1 и VD2 по схеме удвоения напряжения. Выпрямленное
напряжение фильтруется конденсаторами СЗ, С4. Далее следует пара-
метрический стабилизатор напряжения, составленный из транзисторов
VT3, VT4 и резисторов R2, R3. Транзисторы включены как аналог ста-
билитрона, напряжение стабилизации которого можно установить под-
строечным резистором R3. Балластным сопротивлением является выход-
ное сопротивление преобразователя. При изменении потребляемого от
преобразователя тока до 0,2 мА (когда щупы омметра замкнуты) выход-
ное напряжение изменяется не более чем на 0,1 В.
Элементная база. Обмотки трансформатора размещены в карбо-
нильном броневом сердечнике СБ23-17а. На каркас сначала наматывают
обмотку I — 500 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,12 мм с отводом от
100-го витка, считая от верхнего по схеме вывода. Затем ее изолируют
бумажной прокладкой, поверх которой наматывают обмотку II — 330
витков такого же провода.
Аналоги. Диоды могут быть любые другие серии Д9. Вместо МП41А
подойдет другой транзистор серий МП39—МП42 со статическим коэф-
4 № 6391
98
Как создать источники питания своими руками
Рис. 2.9. Печатная плата и расположение элементов
фициейтом передачи тока не менее 50, а вместо КТ315В — другие тран-
зисторы этой серии со статическим коэффициентом передачи тока не
менее 30.
Налаживание. Налаживание преобразователя сводится к установке
подстроечным резистором (при нажатой кнопке выключателя) выход-
ного напряжения около 4,5 В. При этом можно обойтись и без вольтме-
тра, поставив ручку резистора установки нуля омметра примерно в сред-
нее положение, а подстроечным резистором, выведя стрелку индикатора
на начальную отметку шкалы (при замкнутых щупах).
Примечание.
Хотя данный преобразователь был разработан специально для аво-
метра Ц20, использовать его можно и с другими аналогичными изме-
рительными приборами.
Печатная плата и расположение элементов приводится на рис. 2.9.
Подробное описание схемы приводится в [106].
Глава 2. Создаем полезные схемы преобразователей напряжения
99
Преобразователь напряжения с 9 В до 400 В
Назначение. Простой высокоэффективный преобразователь постоян-
ного напряжения.
Характеристики. Преобразователь обеспечивает несколько миллиам-
пер тока напряжением 400—425 В при потребляемом токе 80—90 мА от
источника 9 В.
Схема. Принципиальная схема приведена на рис. 2.10. Она содержит
минимум элементов, На таймере типа 555 выполнен мультивибратор на
частоту 14 кГц. КПД устройства сильно зависит от добротности катушки
индуктивностью 1 мГн.
Описание схемы приводится по [94].
Рис. 2.1О. Схема преобразователь напряжения с 9 В до 400 В
Преобразователь напряжения с ШИ модуляцией
без гальванической развязки цепей нагрузки и управления
Назначение. Питание портативной радиоаппаратуры, работающей от
батарей.
Особенности. Это преобразователь с широтно-импульсной стабили-
зацией. Стабилизация сохраняется при уменьшении напряжения источ-
ника питания ниже выходного стабилизированного напряжения пре-
образователя, чего не может обеспечить традиционный стабилизатор
напряжения. КПД стабилизатора — не менее 70%.
Схема. Принципиальная схема представлена на рис. 2.11. Рассмотрим
ее работу. При включении преобразователя ток через резистор R1
открывает транзистор VT1, коллекторный ток которого, протекая через
обмотку II трансформатора Т1, открывает мощный транзистор VT2.
Транзистор VT2 входит в режим насыщения, и ток через обмотку I транс-
100
Как создать источники питания своими руками
К нагрузке
Т1
Рис. 2.11. Схема преобразователя
напряжения с ШИ модуляцией
форматора линейно увеличива-
ется. В трансформаторе проис-
ходит накопление энергии.
Через некоторое время тран-
зистор VT2 переходит в актив-
ный режим, в обмотках транс-
форматора возникает ЭДС само-
индукции, полярность которой
противоположна приложенному
к ним напряжению (магнитопро-
вод трансформатора не насыща-
ется). Транзистор VT2 лавинообразно закрывается, и ЭДС самоиндук-
ции обмотки I через диод VD2 заряжает конденсатор СЗ. Конденсатор
С2 способствует более четкому закрыванию транзистора. Далее циклы
повторяются.
Через некоторое время напряжение на конденсаторе СЗ увеличива-
ется настолько, что открывается стабилитрон VD1, и базовый ток тран-
зистора VT1 уменьшается, при этом уменьшается и ток базы, а, значит,
и ток насыщения транзистора VT2. Поскольку накопленная в транс-
форматоре энергия определяется током насыщения транзистора VT2,
дальнейшее увеличение напряжения на конденсаторе СЗ прекращается.
Конденсатор разряжается через нагрузку. Таким образом, обратная связь
поддерживает на выходе преобразователя постоянное напряжение.
Выходное напряжение задает стабилитрон VD1. Изменение частоты пре-
образования лежит в пределах 20—140 кГц.
Описание схемы приводится по [94].
Преобразователь напряжения с ШИ модуляцией
с гальванической развязки цепей нагрузки и управления
Назначение. Питание портативной радиоаппаратуры, работающей от
батарей.
Характеристики. КПД преобразователя — от 70 до 90%. Нестабильность
выходного напряжения — не более 0,5%. Максимальная мощность
нагрузки — 2 Вт.
Особенности. Это преобразователь с широтно-импульсной стабили-
зацией. Стабилизация сохраняется при уменьшении напряжения источ-
ника питания ниже выходного стабилизированного напряжения пре-
образователя, чего не может обеспечить традиционный стабилизатор
напряжения.
В преобразователе напряжения цепь нагрузки гальванически развя-
зана от цепи управления. Это позволяет получить несколько стабильных
Глава 2. Создаем полезные схемы преобразователей напряжения
101
вторичных источников с любым напряжением. Использование интегри-
рующего звена в цепи обратной связи позволяет улучшить стабилиза-
цию вторичного напряжения. Недостаток преобразователя — некоторая
зависимость выходного напряжения от тока нагрузки. Частота преобра-
зования уменьшается почти линейно при уменьшении питающего напря-
жения. Это обстоятельство углубляет обратную связь в преобразователе
и повышает стабильность вторичного напряжения. Напряжение на сгла-
живающих конденсаторах вторичных источников зависит от энергии
импульсов, получаемых от трансформатора.
Схема. Принципиальная схема представлена на рис. 2.12. Наличие
резистора R2 делает напряжение на накопительном конденсаторе СЗ
зависимым и от частоты следования импульсов, причем степень зависи-
мости (крутизна) определяется сопротивлением этого резистора. Таким
образом, подстроечным резистором R2 можно устанавливать желаемую
зависимость изменения напряжения вторичных источников от измене-
ния напряжения питания. Полевой транзистор VT2 — стабилизатор тока.
От его параметров зависит максимальная мощность преобразователя.
Рис. 2.12. Схема преобразователя напряжения с ШИ модуляцией
с гальванической развязки цепей нагрузки и управления
Элементная база. Обмотки I и II, магнитопровод трансформатора у
обоих вариантов преобразователя одинаковы (рис. 2.11 и рис. 2.12). Он
намотан на броневом магнитопроводе Б26 из феррита 1.500НМ. Обмотка I
содержит 8 витков провода ПЭЛ-0,8, а обмотка И — 6 витков провода ПЭЛ-
0,33 (каждая из обмоток III и IV состоит из 15 витков провода ПЭЛ-0,33).
Налаживание. При налаживании преобразователя резисторы R1 и
R2 устанавливают в положение минимума сопротивления и подключают
эквиваленты нагрузки. Подают на вход устройства напряжение питания
12 В и резистором R1 устанавливают на нагрузке напряжение 15 В. Далее
напряжение питания уменьшают до 4 В и резистором R2 добиваются
прежнего напряжения. Повторяя этот процесс несколько раз, добива-
ются стабильного напряжения на выходе.
Подробное описание схемы приводится в [28].
102
Как создать источники питания своими руками
Универсальный преобразователь напряжения
Назначение. Преобразователь предназначен для получения из напря-
жения питания микросхем ТТЛ (+5 В) других напряжений различных
полярностей.
Схема. Принципиальная схема преобразователя показана на рис. 2.13.
Его основа — задающий генератор на логических элементах DD1.1 и DD1.2,
формирующий импульсы с частотой повторения около 10 кГц и скважно-
стью 2. Через буферные элементы DD1.3 и DD1.4 импульсное напряжение
поступает на ключевые транзисторы VT1 и VT2.
В зависимости от требуемого
Рис. 2.13. Схема универсального
преобразователя напряжения
напряжения и его полярности к кол-
лекторам этих транзисторов подклю-
чают цепи умножителей (рис. 2.14) с
положительным или отрицательным
выходным напряжением.
Аналоги. В преобразователе можно
использовать микросхему К155ЛАЗ,
транзисторы серий КТ502 (VT1), КТ503
(VT2) и диоды серий КД521, Д220.
Подробное описание схемы при-
водится в [28].
Рис. 2.14. Схема подключения цепи умножителей
с положительным или отрицательным выходным напряжением
Глава 2. Создаем полезные схемы преобразователей напряжения
103
Трехфазный инвертор
Назначение. Преобразование однофазного напряжения 36 В в трех-
фазное 42 В 200 Гц для питания специального электроинструмента.
Особенности. В промышленности, особенно при работе в помещениях
повышенной категории опасности, электроинструменты обычно питают
от трехфазных электросетей 36 В 400 Гц или 42 В 200 Гц. Предлагаемый
инвертор позволит пользоваться таким электроинструментом в местах,
где имеется только однофазная сеть 36 В 50 Гц. В нем предусмотрено
защитное отключение прибора при перегрузке по току.
Характеристики. Входное напряжение — 36 В переменное одно-
фазное. Выходное напряжение — трехфазное 42 В, частота — 200 Гц.
Мощность нагрузки — не более 400 Вт. КПД при максимальной выход-
ной мощности — не менее 90%.
Схема. Принципиальная схема инвертора показана на рис. 2.15.
Переменное напряжение однофазной сети поступает на мостовой
выпрямитель VD2—VD5. Выпрямленным напряжением 42 В питают
собственно инвертор, выполненный по известной «схеме Ларионова» на
транзисторах VT2—VT10 с защитными диодами VD6—VD11. Нагрузку,
соединенную «треугольником» или «звездой», можно подключать через
разделительный трансформатор или без него.
Элементы DD1.1 и DD1.2 образуют задающий генератор, а микро-
схемы DD2—DD4 вместе с элементами DD1.3—DD1.5 представляют
собой распределитель импульсов, управляющий силовыми ключами.
Микросхемы питают через стабилизатор напряжения, состоящий из
резистора R1, стабилитрона VD1 и транзистора VT1.
Для защиты инвертора от перегрузки служит подключенный парал-
лельно стабилитрону тринистор VS1. На его управляющий электрод
поступает часть пропорционального току нагрузки напряжения, падаю-
щего на резисторе R2. Если она превысит порог открывания тринистора,
последний «замкнет» стабилитрон и напряжение питания микросхем
уменьшится почти до нуля.
Задающий генератор и распределитель импульсов прекратят работу,
причем все силовые ключи окажутся закрытыми. О срабатывании
защиты сигнализирует погасший светодиод HL1. Чтобы вновь запустить
инвертор, необходимо нажать на кнопку SB1.
Налаживание. Налаживание устройства следует начинать с установки
порога срабатывания защиты. Для этого следует, установив движок под-
строечного резистора R3 в крайнее левое (по схеме) положение, разо-
рвать цепь в точке А.
Затем подать на крайние выводы резистора R3 от внешнего источника
напряжение 1,2 В (плюс — к правому по схеме выводу), соответствующее
падению напряжения на резисторе R2 при протекании через него тока
104
Как создать источники питания своими руками
К трехфазной нагрузке
+42 В
ХР1
«-ТГ
m
<0
со
е-
VD2...VD5
Д242
Гк4
VT6
С1
=1=10000 мк
50 В
R2
0,1
R3
100
R1
2к
VT1
DD1
К155ЛНЗ
VT3
R8
1 к
R12
1 к
R4
1 к
R19
1 к
R6
4,7 к
aVD7
/хКД202Е
aVD8
2*КД202В
.rVD9
£ХКД202В
AVD6
/хКД202В
VT9
VT4
3
5
DD3
К555ИД7
DD4 1
К155ЛА4
15	1
DD2
К155ИЕ4
SB1
С4ц 1 мк
со
LO
DD1.1 " DD1.2
С1
СЗ
С5
0,1 мк
0,1 мк
VS1
КУ101А
_ 14
— С2
rF
<>-i R0
С2
100 мк
6,3 В
VD1
КС156А
СТ2
121
11
9
14
13,
2
13
,12,
-24 Е2
6.
_3
4
5
DD1.3
5
ЕЗ
К выв. 14DD1 DD4,
выв.5 DD2, выв. 16 DD3
9
10
DD1.4
9
DD1.5
11
К выв. 7 DD1 DD4, выв. 10 DD2, выв. 8 DD3
А
1
2
4
2
3
1
2
4
ж
4^
VT1	VT2, VT5, VT8	VT3,VT6,VT9	VT4,VT10	VT7	HL1
KT817B	KT503B	КТ825Г	КТ827Г	KT827B	АЛ307В
Рис. 2.15. Схема трехфазного инвертора
силой 12 А. Медленно вращая движок резистора R3, добиваются сраба-
тывания защиты. После этого внешний источник напряжения отклю-
чают и цепь в точке А восстанавливают.
В заключение следует установить подстроечным резистором R5
частоту выходного напряжения инвертора равной 200 Гц. Частота повто-
рения импульсов на выходе элемента D1.2 должна быть в шесть раз
больше — 1200 Гц.
Элементная база. Транзисторы VT1, VT3, VT4, VT6, VT7, VT9, VT10
необходимо снабдить теплоотводами площадью по 100—200 см2. Следует
иметь в виду, что различные экземпляры тринистора КУ101А открыва-
ются при напряжении на управляющем электроде от 0,25 до 10 В, поэтому
не все из них смогут работать в предлагаемом устройстве.
Глава 2. Создаем полезные схемы преобразователей напряжения
105
Совет.
Для более надежной работы устройства рекомендуется увеличить
сопротивление резисторов R4,R12,R17do2 кОм.
Подробное описание схемы приводится в [85].
Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное
для питания трехфазного электродвигателя
Назначение. Для питания трехфазного электродвигателя.
Особенности. Разработан на основе схемы регулятора мощности,
приведенной в [100].
Схема. Принципиальная схема преобразователя однофазного напря-
жения в трехфазное представлена на рис. 2.16. Преобразователь подклю-
чается к сети через автоматический выключатель SF1, обеспечивающий
номинальный потребляемый ток. После включения в сеть регистр сдвига
DD2 сбрасывается в ноль на время заряда конденсатора С2 через рези-
стор R5. После заряда С2 до напряжения срабатывания элемента DD1.1
разрешается сдвиг в регистре DD2.
DD1 VS1...VS5 VT1...VT6 С4...С6
К176ЛЕ5 КУ202М КТ312В 0,1 мк
300 В
VD3 VD4
Д814В Д223В
t>J	>J—ш-------------
VD1.VD2	К выв. 14DD1,
Д814Д	10 к выв. 16DD2
R2
33 к
10В
vtVD9 В
--КД522
а
А
DD1.2 9 DD1.3
315
16
DD1.4
.11 7
D1
DD2
К176ИР2
С1
R1
R4 180 к
9
D2
R5
DD1.1
_L_C2
“Т“ 0,01 мк
2
3
4
Т|13
4
3
10
С2
Л R2
К выв. 7 DD1, выв. 8-DD2
а
ф
ф
а
5
1
VS1
VT6
С5
С6
VS2
С4
VD5...VD8
Д233В
ф ОС
=Г s
'О СМ
О см
ы сс.
ф сс
З’s
А-220 В
SF1 J
VS3
KR10
VS4
R18 2к
VS6
R23 2 к
KR7
KR8
KR9
KR19
KR20
KR21
KR22
R11
5,6 к
Фаза
А
Фаза
В
Фаза
С
К общей точке
R21 HR15
сзЛ
0,01 мк
VS5
к
9
6
. 15 7^1
1
К общей точке
R19HR13
Рис. 2.16. Схема преобразователя однофазного напряжения в трехфазное
106
Как создать источники питания своими руками
При установке выхода регистра в состояние логической «1» открыва-
ется подключенный к нему транзистор (VT1—VT6), который коммути-
рует соответствующий тиристор.
Налаживание. Конденсаторы С4—С6 — коммутационные (запираю-
щие) емкости. Их величины даны ориентировочно. Они подбираются во
время настройки схемы в зависимости от мощности двигателя и частоты
коммутации тиристоров. После настройки схемы R3 и R4 выпаивают, на
место R4 впаивают конденсатор емкостью 0,68 мкФ. Между точками А и
В впаивают подстроечный резистор сопротивлением 15 кОм, которым
точно устанавливают частоту вращения электродвигателя.
Подробное описание схемы приводится в [100].
Преобразователь питания от элемента А316
с напряжением 1,5 В на питание 9 В (батарейка типа «Крона»)
Назначение. Питание устройств напряжением 9 В от элемента типа
АЗ 16 с напряжением 1,5 В.
Особенности. Применяемые в некоторых устройствах батарейки типа
«Крона» имеют малый срок службы. Поэтому целесообразно использовать
элементы типа АЗ 16 с напряжением 1,5 В совместно с преобразователем
напряжения.
Характеристики. Входное напряжение — 1,5 В. Выходное напряже-
ние — 9 В/4,5 мА. Ток покоя преобразователя — 0,5 мА.
Схема. Преобразователь (рис. 2.17) представляет собой однотактный
релаксационный генератор с емкостной положительной обратной связью
(С2, СЗ). В коллекторную цепь транзистора VT2 включен повышающий
автотрансформатор Т1.
В преобразователе использовано обратное включение выпрямительного
диода VD1, т. е. при открытом транзисторе VT2 к обмотке автотрансформа-
Рис. 2.7 7. Схема преобразователя питания от элемента А316
с напряжением 1,5 В на питание 9 В (батарейка типа «Крона»)
Глава 2. Создаем полезные схемы преобразователей напряжения
107
тора приложено напряжение питания и на выходе автотрансформатора появ-
ляется импульс напряжения. Однако включенный в обратном направлении
диод VD1 в это время закрыт, и нагрузка отключена от преобразователя.
В момент паузы, когда транзистор закрывается, напряжение на обмот-
ках Т1 изменяется на обратное, диод VD1 открывается и выпрямленное
напряжение прикладывается к нагрузке. При последующих циклах, когда
транзистор VT2 запирается, конденсаторы фильтра (С4, С5) разряжаются
через нагрузку, обеспечивая протекание постоянного тока.
Индуктивность повышающей обмотки автотрансформатора Т1 при
этом играет роль дросселя сглаживающего фильтра. Для устранения под-
магничивания сердечника автотрансформатора постоянным током тран-
зистора VT2 используется перемагничивание сердечника автотрансформа-
тора за счет включения параллельно его обмотке конденсаторов С2 и СЗ,
которые одновременно являются делителем напряжения обратной связи.
Когда транзистор VT2 закрывается, конденсаторы С2 и СЗ в течение
паузы разряжаются через обмотку 1-2, перемагничивая сердечник Т1
током разряда. Время открытого состояния транзистора VT2 определяется
индуктивностью обмотки 1-2 автотрансформатора Т1 и емкостями С2 и
СЗ. Частота генерации зависит от напряжения на базе транзистора VT1.
Стабилизация выходного напряжения осуществляется за счет ООС
по постоянному напряжению посредством R2. При этом при понижении
выходного напряжения увеличивается частота генерируемых импульсов
при примерно одинаковой их длительности. В результате увеличивается
частота подзарядки конденсаторов фильтра С4 и С5, и падение напряже-
ния на нагрузке компенсируется. При увеличении выходного напряже-
ния частота генерации, наоборот, уменьшается. Так, после зарядки нако-
пительного конденсатора в ПДУ частота генерации падает в десятки раз.
Остаются лишь редкие импульсы, компенсирующие разрядку конденса-
торов в режиме покоя. Этот способ стабилизации позволил довести ток
покоя преобразователя до 0,5 мА.
Совет.
Транзисторы VT1 и VT2 должны иметь наибольший коэффициент уси-
ления для повышения экономичности.
Моточные элементы. Обмотка автотрансформатора намотана на
ферритовом кольце 2000НМ 10x6x2 мм и имеет 300 витков провода
ПЭЛ-0,08 с отводом от 50-го витка (считая от «заземленного» вывода).
Элементная база. Диод VD1 должен быть высокочастотным и иметь
малый обратный ток. Остальные детали — малогабаритные, любых типов.
После монтажа и настройки детали преобразователя закрываются экра-
ном, изготовленным из белой жести.
108
Как создать источники питания своими руками
Налаживание. Правильно собранный преобразователь начинает рабо-
тать сразу после включения. Необходимо лишь путем подбора резистора
R2 установить выходное напряжение равным 9 В. Для увеличения срока
службы элемента АЗ 16 можно установить в устройство миниатюрный
выключатель питания.
Подробное описание схемы приводится в [14].
Формирователь двуполярного напряжения ±8,5 В
с допустимой нагрузкой 10 мА
Назначение. Обеспечение питания, когда в ТТЛ-схеме имеется анало-
говая цепь, потребляющая низкое, но симметричное биполярное напря-
жение (например, операционный усилитель).
Особенности. Поскольку в нынешних ТТЛ-системах обычно имеется
только напряжение питания +5 В, из него и необходимо получить симметрич-
ное напряжение питания. В бестрансформаторном преобразователе элемент
D1 служит генератором прямоугольных импульсов, при указанных значениях
R1 и С1 его частота примерно равна 100 кГц, и сигнал имеет ТТЛ-уровни.
R1 +5В<>
2,7 к
DI D2
l| StL 3
J-C1
4700
С6 _
0,1 м“
14
+ С4
47 мк
16В
Ж4 VVD1
___I С2 VD2
D3
С2
10 мк
. 16В
+8,5 В
(макс. 10 мА)
-8,5 В
(макс. 10 мА)
>... о
	С5
СЗ \ 7 VD4 =гг 47 мк
16 В
VD3
10 мк __
16В
Характеристики. Входное напря-
жение составляет + 5 В. Выход: сим-
метричные напряжения ±8,5 В с допу-
стимой нагрузкой 10 мА.
Схема. Принципиальная схема
приведена на рис. 2.18. Элементы
D2 и D3 «буферизуют» отдельно два
канала. К выходам обоих буферов
подключены двухполупериодные
выпрямители, элементы которых по
отношению друг к другу включены в
Рис. 2.18. Схема формирователя
двуполярного напряжения ±8,5 В
с допустимой нагрузкой 10 мА
противоположных полярностях, на
выходах преобразователя имеются
симметричные напряжения ±8,5 В с
допустимой нагрузкой 10 мА.
Совет.
Учитывая сравнительно высокую частоту работы преобразова-
теля, для конденсаторов С2—С5 необходимо использовать, по воз-
можности, танталовые конденсаторы.
Подробное описание схемы приводится в [78].
Глава 2. Создаем полезные схемы преобразователей напряжения
109
Электроподжиг в газовой плите —
высоковольтный преобразователь 220 В — 10 кВ
Назначение. Электроподжиг в газовой плите.
Особенности. Конструкция зажигалок проста, не содержит дефицит-
ных деталей, несложная в наладке. Особенность схемы в том, что она пита-
ется напряжением переменного тока непосредственно от сети через кон-
денсатор С1 и резистор R1. Уже работает несколько десятков таких схем, и
все они действуют безотказно.
Характеристики. Входное напряжение — переменное 220 В от освети-
тельной электросети. Выходное напряжение — 10 кВ. Частота следования
импульсов поджига — 5—10 Гц.
Схема. Принципиальная схема преобразователя напряжения приве-
дена на рис. 2.19. Диод VD1 в данной схеме работает в режиме лавинного
пробоя обратным напряжением, т. е. представляет собой, по сути дела,
быстродействующий стабилитрон. А в паре с тиристором VS1 он создает
аналог динистора (например, вместо них можно включить два последова-
тельно соединенных динистора КН 102В).
Диод VD2 защищает тиристор
VS1 от обратного напряжения само-
индукции обмотки I трансформатора
Т1 и улучщает работу генератора.
Генератор вырабатывает короткие
импульсы с частотой несколько сот
герц, которые затем индуцируются
в обмотке II трансформатора Т1 до
SB1
-220 В 0,25 мк
R1
13к
I^VDI Д219А
' I01E
Т1
II Е1
:__f
С2_|_ 1 К- 1	|
0,1 мк-]- VD2 КД102А
Рис. 2.19. Схема зажигалка для газа —
высоковольтного преобразователя
220В—10кВ
10 кВ и пробивают разрядник.
Моточные элементы. Трансформатор Т1 — без сердечника, намотан на
катушке из капрона (оргстекла, фторопласта) диаметром 8 мм и состоит из
трех секций, ширина каждой из которых — 9 мм.
Совет.
Удобно использовать для Т1 готовые капроновые швейные шпульки,
---склеив их между собой.
Сначала наматывается обмотка II — 3x1000 витков проводом ПЭТВ
или ПЭВ-2 диаметром 0,12 мм. Входной конец провода в каждой секции
должен быть тщательно изолирован с помощью фторопластовых трубок
или лакоткани, иначе произойдет пробой изоляции.
Всю катушку Т1 парафинят в водяной бане несколько минут. Затем
обмотку II в каждой секции обматывают 2-3 слоями изоленты и поверх
изоляции укладывают обмотку I — 3x10 витков проводом ПЭВ-2 диаме-
тром 0,45 мм.
110
Как создать источники питания своими руками
Элементная база и аналоги. Резистор R1 выбирается с номиналом в
пределах 12—16 кОм. Диоды VD1 — Д219А, Д220, Д223; VD2 — КД102А,
КД105, Д226Б. Тиристор VS1 — КУ101Е, Г, можно также и КУ102, КУ201,
КУ202 с обратным напряжением не менее 150 В. В качестве кнопки удобно
использовать микропереключатель типа МП. Конденсаторы С1 и С2 —
типа МБМ, К73 и др. на напряжение не менее 160 В.
Монтаж конструкции. Корпусом зажигалки может служить любой
футляр, к примеру, от зубной щетки. Разрядником служит спаренный изо-
лированный провод со стальными или медными жилами, который поме-
щают внутри металлической трубки. Трубка в конце рассверливается под
окно. Провод закреплен на выходе эпоксидным клеем.
Налаживание. Налаживание зажигалки сводится к подбору диода VD1
до возникновения надежной генерации. Пинцетом сдвигают или раздви-
гают электроды провода-разрядника до оптимального расстояния и обра-
зования мощной искры. Последнее, разумеется, делают в выключенной из
сети зажигалке. Иногда еще необходимо подобрать емкость С2.
Подробное описание схемы приводится в [4].
Модернизированный электроподжиг — высоковольтный
преобразователь 220 В — 10 кВ
Назначение. Электроподжиг в горелках газовых плит.
Особенности. В принципе, электрозажигалку можно купить. Но ее
можно изготовить и своими руками, что интереснее с технической точки
зрения, да и радиодеталей потребуется немного.
Характеристики. Входное напряжение — переменное 220 В от освети-
тельной электросети. Выходное напряжение — 10 кВ. Частота следования
импульсов поджига — 5—10 Гц.
Схема. Принципиальная схема «сетевой зажигалки» показаны на
рис. 2.43. Зажигалка состоит из двух узлов, соединенных между собой гиб-
ким двухпроводным шнуром:
♦	вилки-переходника с конденсаторами Cl, С2 и резисторами Rl, R2
внутри;
♦	преобразователя напряжения с разрядником.
см
R1 1М
Х1
С111 0,1 мк
VD2 VS1
КН102Ж
-ж—
SB1
ПЛ КДЮ5Б
....
VD1	_J_C3
КД105Б/х 0,5 мк
С2 и 0,1 мк
R2 1 М
VS1
КН102Ж
VD3
КС620А
VS2
КУ101Е
Рис. 2.43. Модернизированная схема высоковольтного преобразователя 220 В — 10 кВ
Глава 2. Создаем полезные схемы преобразователей напряжения
111
Конденсаторы С1 и С2 играют роль элементов, ограничивающих ток,
потребляемый зажигалкой, до 3—4 мА. Пока кнопка SB1 не нажата, зажи-
галка тока не потребляет. При замыкании контактов кнопки диоды VD1,
VD2 выпрямляют переменное напряжение сети, а импульсы выпрямлен-
ного тока заряжают конденсатор СЗ.
За несколько периодов сетевого напряжения этот конденсатор заряжа-
ется до напряжения открывания динистора VS1 (для КН102Ж — около
120 В). Теперь конденсатор быстро разряжается через малое сопротивле-
ние открытого динистора и первичную обмотку повышающего трансфор-
матора Т1. При этом в цепи возникает короткий импульс тока, значение
которого достигает нескольких ампер. В результате на вторичной обмотке
трансформатора возникает импульс высокого напряжения и между элек-
тродами разрядника Е1 появляется электрическая искра, которая и под-
жигает газ. И так 5—10 раз в секунду, т. е. с частотой 5—10 Гц.
Электробезопасность обеспечивается тем, что даже в случае наруше-
ния изоляции и касания рукой одного из проводов, соединяющих вилку-
переходник с преобразователем, ток в этой цепи будет ограничен одним из
конденсаторов С1 или С2 и не превысит 7 мА. Короткое замыкание между
соединительными проводами также не приведет к каким-либо опасным
последствиям. Кроме того, разрядник имеет гальваническую развязку от
сети и также в этом смысле безопасен.
Примечание.
Расстояние между центрами штырьков, которыми ее подключают к
стандартной сетевой розетке, должно быть 19 мм.
Диоды выпрямителя, конденсатор СЗ, динистор VS1 и трансформатор
Т1 монтируют на печатной плате размерами 120x18 мм, которую после
проверки помещают в пластмассовый корпус-ручку соответствующих раз-
меров.
Моточные элементы. Повышающий трансформатор Т1 выполнен на
ферритовом стержне 400НН диаметром 8 мм и длиной около 60 мм (отрезок
стержня, предназначаемого для магнитной антенны транзисторного прием-
ника). Стержень обернут двумя слоями изоляционной ленты, поверх кото-
рой намотана вторичная обмотка — 1800 витков провода ПЭВ-2-0,05—0,08.
Намотка внавал, плавная от края к краю. Вторичная обмотка по всей длине
обернута двумя слоями изоляционной ленты, а поверх нее одним слоем
намотано 10 витков провода ПЭВ-2-0,4—0,6 — первичная обмотка.
Элементная база. Конденсаторы Cl, С2, номинальное напряжение
которых должно быть не менее 400 В, и шунтирующие их резисторы R1,
R2 монтируют в корпусе вилки-переходника, который можно изгото-
вить из листового изоляционного материала (полистирол, оргстекло) или
использовать для этого пластмассовую коробку подходящих размеров.
112
Как создать источники питания своими руками
Аналоги. Диоды КД105Б можно заменить другими малогабаритными с
допустимым обратным напряжением не менее 300 В или диодами Д226Б,
КД205Б.
Конденсаторы С1—СЗ типов БМ, МБМ; первые два из них должны быть
на номинальное напряжение не менее 400 В, третий — не менее 150 В.
Если в вашем распоряжении не окажется динистора КН102Ж, заме-
нить его можно двумя или тремя динисторами этой же серии, но с мень-
шим напряжением включения. Суммарное напряжение открывания такой
цепочки динисторов должно быть 120—150 В. Вообще, динистор можно
заменить его аналогом, составленным из маломощного тринистора
(КУ101Д, КУ 101Е) и стабилитрона, как показано на рис. 2.43. Напряжение
стабилизации стабилитрона или нескольких стабилитронов, включенных
последовательно, должно быть 120—150 В.
Монтаж конструкции. Конструктивной основой разрядника Е1 служит
отрезок металлической трубки длиной 100—150 мм и диаметром 3—5 мм,
на одном из концов которого жестко закреплен (механически или пай-
кой) металлический тонкостенный стакан диаметром 8—10 мм и высотой
15—20 мм. Этот стакан, с прорезями в стенках, является одним из электро-
дов разрядника Е1. Внутрь трубки вместе с теплостойким диэлектриком,
например, фторопластовой трубкой или лентой, плотно вставлена тонкая
стальная вязальная спица. Ее заостренный конец выступает из изоляции
на 1—1,5 мм и должен располагаться в середине стакана. Это второй, цен-
тральный, электрод разрядника.
Разрядный промежуток зажигалки образуют конец центрального
электрода и стенки стакана — он должен быть 3—4 мм. С другой стороны
трубки центральный электрод в изоляции должен выступать из нее не
менее чем на 10 мм. Трубку разрядника жестко закрепляют в пластмассо-
вом корпусе преобразователя, после чего электроды разрядника соединяют
с выводами обмотки II трансформатора. Места пайки надежно изолируют
отрезками поливинилхлоридной трубки или изоляционной лентой.
Конструкция сетевой зажигалки показана на рис. 2.44. Такое конструк-
тивное решение обеспечивает ей электробезопасность и относительно
малую массу той ее части, которую при поджигании газа держат в руке.
Описание схемы приводится по [39].
КС2 |КС1
120
SB1
Рис. 2.44. Конструкция сетевой зажигалки
Глава 2. Создаем полезные схемы преобразователей напряжения
113
Источник питания для ионизатора — люстры Чижевского
Назначение. Питание для ионизатора — люстры Чижевского
Особенности. Главное достоинство данного источника питания иони-
затора — использование телевизионного умножителя УН9/27.
Ионизатор, собранный по предлагаемой схеме, прошел годичную про-
верку и доказал свою высокую эффективность и благотворное воздей-
ствие на организм человека. Данный ионизатор эксплуатируется с прово-
лочным излучателем из нихрома диаметром 0,15 мм, натянутым по пери-
метру комнаты на расстоянии не менее полуметра от стен и потолка.
Схема. Эффективная схема источника питания люстры Чижевского
изображена на рис. 2.45.
Моточные элементы. Трансформатор Т1 изготовлен из старого строч-
ного трансформатора ТВС-110. Первичные обмотки удаляются, и нама-
тывается 70 витков провода ПЭЛ, ПЭВ диаметром 0,5—0,8 мм.
Элементная база. Конденсаторы Cl, С2 — МБМ, К73-17 с рабочим
напряжением не менее 250 В; СЗ — ПОВ (рабочее напряжение 15 кВ);
Тиристоры VS1 — КУ221А, КУ202К—КУ202Н.
Резисторы R1 и R4 подбираются при настройке ионизатора под тип
излучателя и помещения (в качестве R4 можно использовать подстроеч-
ный резистор).
Монтаж конструкции. Посмотрев на схему УН9/27, можно убе-
диться, что для использования в качестве умножителя отрицательного
напряжения его нужно включить «наоборот». Но для этого необходимо
«добраться» до точки А. Эксперимент лучше всего провести на неисправ-
Рис, 2,45, Схема источника питания для ионизатора
114
Как создать источники питания своими руками
ном умножителе, разобрав (разбив) его, и найти необходимую точку под-
ключения. После этого на новом умножителе следует аккуратно процара-
пать или просверлить «заливку» до надежного контакта с необходимым
проводником, подпаять к нему кусок высоковольтного провода и заизо-
лировать эпоксидным клеем место пайки.
Неиспользуемые выводы умножителя необходимо также заизолиро-
вать. Вход умножителя — точки «А» и «В», выход — точки «V» и «кор-
пус». Они соединяются вместе и через резистор МЛТ-2 сопротивлением
10—20 МОм подключаются к излучателю.
Подробное описание схемы приводится в [25].
Источник питания для часов на БИС
Назначение. Источник резервного питания для часов.
Особенности. Как известно, электронные часы с сетевым питанием
подвержены сбоям даже при кратковременном пропадании питающего
напряжения и для безотказной работы требуют резервирования питания.
Ниже описан сетевой источник бесперебойного питания для электрон-
ных часов на БИС К145ИК1901 и на микросхемах серии К176. В отличие
от других подобных устройств, он содержит меньшее число элементов,
имеет более высокий КПД преобразователя напряжения, обеспечивает
автоматическую подзарядку резервной аккумуляторной батареи до
номинального напряжения и защиту ее от глубокой разрядки.
Характеристики. Напряжение сети — 220 В. Напряжение резервной
аккумуляторной батареи — 9 В. Выходное напряжение преобразователя:
максимальное — 27 В, минимальное — 20 В. Ток от батареи при неработаю-
щей БИС — 6 мкА. КПД преобразователя напряжения — 85%.
Схема. Принципиальная схема источника питания показана на
рис. 2.46. Устройство состоит из выпрямителя со стабилизатором напря-
жения, резервной аккумуляторной батареи 7Д-0,1 и преобразователя
напряжения. На элементах VT3, VD13—VD15, R3 выполнен стабилиза-
тор с выходным напряжением 27 В, который служит для питания БИС
в обычном режиме. Стабилизатор напряжения VT4, VD15 служит для
питания микросхем КМОП и подзарядки аккумуляторной батареи GB1.
Такое включение обеспечивает ее автоматическую подзарядку, под-
держание в постоянно заряженном состоянии и резервирование питания
часов. Зарядный ток батареи ограничен резистором R4. Для резервирова-
ния питания БИС использован преобразователь напряжения на элемен-
тах VT1, VT2, VD3—VD8, С1—С6. Его особенность — отсутствие в нем
автогенератора. Для возбуждения используют импульсы, снимаемые с
выходов Ф1, ФЗ (выводы 2, 3) БИС. При нормальной работе БИС на этих
выходах постоянно присутствуют сдвинутые по фазе на 180° импульсы
Глава 2. Создаем полезные схемы преобразователей напряжения
115
VT2 VD3...VD8 С1..С5
КТ315Г КД503А 0,068 мк
=Х= С2 3= С4
к-т..ка-i-Ki т к 1 к.....
VD3 VD4 VD5 VD6 VD7 VD8
VD15J7
VD13J7
VD14JZ
VT3 КТ814А
VD17 SF1
КД ЮЗА «сИГнал»
—1<	т—'
VT4
КТ361Г
GB1
9В
2,2 к
-на----
VD18
КД ЮЗА
VD13...VD15
SF1
К выв. 7
DD1
J-C8
Д814Б
VP16 Г<3
Д814А
СЮ
=i= 200 мк
*50 В
-9 В
200 мк
16 В Общ.
К выв. 14
^DD1
3
1
-27 В 48
2
Рис. 2.26. Принципиальная схема источника питания
отрицательной полярности, с амплитудой, близкой к напряжению пита-
ния микросхем КМОП.
Эти импульсы через элементы сопряжения VD1, VD2, Rl, R2 посту-
пают на вход логического элемента DD1.1, который преобразует их в
последовательность положительных импульсов с удвоенной частотой.
Через эмиттерные повторители (VT1, VT2) она подведена к умножителю
напряжения (VD3—VD8, Cl—С6), формирующему резервное напряже-
ние 27 В. При такой структуре преобразователя удалось получить более
высокий КПД, а главное — исключить глубокую разрядку аккумулятор-
ной батареи при длительной работе часов в резервном режиме. Дело в
том, что в резервном режиме работы часов, когда их питают от аккуму-
ляторной батареи, по мере ее разрядки падает напряжение на выходе
преобразователя. Для сохранения работоспособности БИС достаточно
резервировать питание только ее цифровой части (вывод 48). В этом
случае потребление тока от свежезаряженной аккумуляторной батареи
будет около 8,5 мА.
Подробное описание схемы приводится в [97].
ГЛАВА 3
ПРЕОБРАЗУЕМ НАПРЯЖЕНИЕ
АВТОМОБИЛЬНОГО АККУМУЛЯТОРА 12 В
В ДРУГИЕ ВЕЛИЧИНЫ
Эта глава поможет автомобилистам-радиолюбителям
широко использовать возможности автомобильного акку-
мулятора для питания различных устройств постоянным
и переменным током. Это может пригодиться в походах, в
дальнем путешествии, да и в гараже при проведении неко-
торых ремонтных работ.
«Обратимый» преобразователь напряжения
Назначение. Предназначен для аварийного питания автомобильных
энергозависимых электронных устройств с небольшим током потребле-
ния от резервного источника при пропадании напряжения в сети (напри-
мер, генератора и счетчика импульсов электронных часов, установлен-
ных в автомобиле).
Особенности. Как показала проверка, при использовании батареи GB1
из трех соединенных последовательно аккумуляторов Д-0,25 выходное
напряжение преобразователя на нагрузке сопротивлением 68 кОм (ток
нагрузки — 150 мкА) равно 10,1 В, а в режиме холостого хода — 10,8 В.
При установке устройства в автомобиле для аварийного питания часов
на микросхемах серии К561 допускается подключение его к бортовой
сети напряжением 12 В через развязывающий диод, предотвращающий
перегрузку преобразователя.
Простота, обратимость функций, возможность реализации буферного
режима для резервного источника с малой ЭДС позволяют использовать
описанный преобразователь напряжения как аварийный источник пита-
ния для различных устройств с памятью. Для того чтобы устранить веро-
ятность перезарядки батареи GB1, целесообразно стабилизировать напря-
жение питания устройства, выбрав его таким, чтобы напряжение на выво-
дах 3 и 13 мультиплексора не превышало напряжения батареи GB1.
В том случае, когда включение резервного источника — событие ред-
кое и кратковременное, для предотвращения перезарядки батареи доста-
Глава 3. Преобразуем напряжение автомобильного аккумулятора 12 В в другие величины 117
точно последовательно с ней включить токоограничивающий резистор,
шунтированный диодом. Резистор подбирают из условия обеспече-
ния зарядного тока, равного току саморазрядки. В режиме умножения
напряжения батарея оказывается подключенной к мультиплексору через
открытый диод.
Отсутствие в преобразователе развязывающих диодов и транзистор-
ных ключей обеспечивает КПД, достигающий 80—90%.
Схема. Принципиальная схема преобразователя представлена на
рис. 3.1. Преобразователь содержит резервную аккумуляторную бата-
рею GB1, задающий генератор на элементах DD1.1—DD1.3, двухразряд-
ный счетчик на D-триггерах DD2.1, DD2.2, двойной четырехканальный
мультиплексор DD3 и емкостный накопитель-делитель — конденсаторы
С2—С5.
При наличии напряжения в бортовой сети устройство работает в
режиме деления ее напряжения и подзарядки батареи GB1. Буферный
режим обеспечен двунаправленным мультиплексором DD3, который
поочередно подключает батарею параллельно одному из конденсаторов
С2—С5 емкостного делителя напряжения. В результате батарея заряжа-
ется до напряжения, равного четверти напряжения бортовой сети.
В момент пропадания напряжения в сети преобразователь автомати-
чески переходит в режим умножения напряжения резервной батареи. В
этом режиме конденсаторы С2—С5 через мультиплексор DD3 последо-
вательно заряжаются от батареи GB1, а поскольку они соединены после-
довательно, на выходе устройства создается напряжение, равное учетве-
ренному напряжению батареи, которое питает не только обслуживаемое
электронное устройство, но и микросхемы самого преобразователя.
Рис. 3.1. Схема «обратимого» преобразователя напряжения
118
Как создать источники питания своими руками
Сигналы управления мультиплексором поступают с выходов счет-
чика (DD2.1, DD2.2), который через буферный элемент DD1.3 подклю-
чен к выходу генератора импульсов с частотой следования около 5 кГц.
Поскольку в режиме умножения напряжения узлы преобразователя
питаются его выходным напряжением, для первоначального запуска
необходимо кратковременно подать в цепь питания напряжение борто-
вой сети. После самовозбуждения генератора преобразователь работает
от батареи GB1. Если устройство предполагается использовать в качестве
резервного источника питания электронных часов, генератор на элемен-
тах DD1.1, DD1.2 может и не понадобиться: его вполне можно заменить
задающим генератором часов. Это позволит снизить потребляемый пре-
образователем ток до уровня 10—20 мкА.
Налаживание. Преобразователь не нуждается в налаживании, однако
необходимо иметь в виду, что напряжение резервной батареи не должно
превышать 4 В. В противном случае амплитуда выходного (умноженного)
напряжения превысит максимально допустимое напряжение входных
сигналов для микросхем серии К561, что приведет к выходу их из строя.
Подробное описание схемы приводится в [76].
Тринисторный преобразователь постоянного тока
релаксационного типа
Назначение. Питание радиоэлектронных устройств напряжением
12—24 В от аккумулятора 12 В.
Характеристики. Напряжения питания — от 12 до 24 В. Рабочая частота
генерации — от десятков герц до 1 кГц. Выходная мощность около 10 Вт.
Ток нагрузки — до 2 А.
Схема. Принципиальная схема простого тринисторного преобразова-
теля постоянного тока релаксационного типа изображена на рис. 3.2. В
момент включения питания тринисторы V2 и V3 закрыты, а конденсаторы
Рис. 3.2. Схема тринисторного преобразователя постоянного тока
релаксационного типа
Глава 3. Преобразуем напряжение автомобильного аккумулятора 12 В в другие величины	119
С1—СЗ разряжены. Конденсаторы С2 и СЗ начинают заряжаться, и в неко-
торый момент времени откроется один из тринисторов (какой именно —
зависит, в первую очередь, от постоянных времени зарядки конденсаторов
С2, СЗ). Предположим, что первым откроется тринистор V2. Через него
потечет ток, определяемый сопротивлением обмотки 1а и током заряда
конденсатора С1.
Конденсатор С2 разряжается через управляющий переход тринистора и
резистор R4. После открывания тринистора V2 напряжение на аноде три-
нистора V3 резко уменьшается и по мере заряда конденсатора С1 начинает
постепенно увеличиваться. Тем временем, конденсатор СЗ продолжает
заряжаться, и, наконец, наступает момент, когда откроется тринистор V3.
Напряжение заряженного конденсатора С1 в обратной полярности будет
приложено через малое прямое сопротивление открытого тринистора V3 к
тринистору V2, и последний закроется.
Начинается новый цикл: конденсатор С1 снова заряжается, но уже через
тринистор V3. При этом конденсатор СЗ разряжается, а С2 заряжается.
Затем снова открывается тринистор V2 и процесс повторяется. При работе
устройства через полуобмотки 1а и 16 протекают импульсы тока, поэтому
ток во вторичной обмотке представляет собой последовательность симме-
тричных импульсов, по форме близких к прямоугольным.
Частота выходного напряжения и его форма зависят как от параметров
времязадающих цепей запуска тринисторов, так и от напряжения пита-
ния, поэтому напряжение питания цепи заряда конденсаторов С2 и СЗ
стабилизировано при помощи стабилитронов VI, V4. Как показала про-
верка, при изменении напряжения питания на 30% частота преобразова-
ния изменяется не более чем на 6%.
Дроссель L1 повышает устойчивость работы инвертора, улучшает
форму выходного напряжения.
Совет.
Емкость коммутирующего конденсатора С1 следует выбирать в
зависимости от тока через тринисторы. При токе не более 0,5 А
достаточна емкость 2 мкФ, при токе до 2 А необходимо применять
конденсатор емкостью около 20 мкФ. Конденсатор должен допускать
работу при изменении полярности напряжения с амплитудой, в два
раза превышающей напряжение питания.
Работоспособность устройства сохраняется при изменении напряже-
ния питания в пределах от 12 до 24 В, требуется лишь подобрать положе-
ния движков подстроечных резисторов для сохранения рабочей частоты.
Частоту генерации можно изменять от десятков герц до 1 кГц. Если не тре-
буется стабилизации частоты, резисторы R3 и R8 и стабилитроны можно
исключить из устройства.
120
Как создать источники питания своими руками
Моточные изделия. Устройство испытано с трансформатором Т1,
собранным на магнитопроводе .11120x30. Обмотка I содержит 2x160 вит-
ков провода ПЭВ-2-0,35, обмотка II, рассчитанная для питания нагрузки
напряжением около 60 В, — 780 витков провода ПЭВ-2-0,25.
Дроссель содержит 350 витков провода ПЭВ-2-0,35, намотанного на
таком же магнитопроводе. При этом рабочая частота генерации была
равна 50 Гц. Выходная мощность около 10 Вт. Мощность преобразователя
можно увеличить, заменив тринисторы серии КУ201 на КУ202. При актив-
ной нагрузке необходимость в дросселе L1 отпадает.
Подробное описание схемы приводится в [136].
Преобразователь напряжения автомобильной бортсети
в переменное напряжение 220 В
Назначение. Питание потребителей переменного тока от автомобиль-
ной бортовой сети постоянным напряжением 12 В.
Характеристики. Входное напряжение — 12 В постоянное. Выходное
напряжение — 220 В переменное. Преобразователь потребляет под
нагрузкой ток около 2,5 А.
Схема. Преобразователь (рис. 3.3), содержит задающий генератор на
частоту 100 Гц на триггере DD1.1, делитель частоты на 2 на триггере DD1.2,
предварительный усилитель на транзисторах VT1, VT2 и усилитель мощ-
ности на транзисторах VT3, VT4, нагруженный трансформатором Т1.
Задающий генератор обладает весьма высокой стабильностью частоты (не
хуже 5% при изменении питающего напряжения от 6 до 15 В).
Делитель частоты одновременно играет роль симметрирующей сту-
пени, позволяя улучшить форму выходного напряжения преобразо-
вателя. Микросхема DD1 и транзисторы предварительного усилителя
Рис. 3.3. Схема преобразователя напряжения автомобильной бортсети
в переменное напряжение 220 В
Глава 3. Преобразуем напряжение автомобильного аккумулятора 12 В в другие величины 121
питаются через фильтр R9, СЗ, С4. Вторичная обмотка трансформатора
Т1 с конденсатором С5 и нагрузкой образуют колебательный контур с
резонансной частотой около 50 Гц.
Аналоги. Микросхема К561ТМ2 может быть заменена на 564ТМ2.
Вместо транзисторов КТ973Б (VT1 и VT2) можно использовать состав-
ной эмиттерный повторитель на транзисторах серий КТ361 и КТ502.
Транзисторы КТ805АМ можно заменить любыми мощными аналогичной
структуры. Конденсаторы С1 и С2 — КМБП, СЗ — КМ-5, С4 — К50-6,
С5 — МБГО на напряжение 400 В.
И Примечание.
Транзисторы VT3, VT4 следует разместить на теплоотводах, при
использовании металлических транзисторов радиатор необязателен.
Трансформатор Т1 можно перемотать из любого сетевого трансфор-
матора мощностью 30—50 Вт. Все вторичные обмотки с трансформатора
удаляют (сетевая будет служить обмоткой II), а вместо них наматывают
проводом ПЭЛ или ПЭВ-2-1,28 мм две полуобмотки, каждая с числом
витков, соответствующим коэффициенту трансформации около 20 по
отношению к оставленной обмотке на 220 В.
Подробное описание схемы приводится в [48].
Преобразователь напряжения 12 В — 220 В для питания
радиоэлектронных устройств с мощностью до 100 Вт
Назначение. Питание потребителей переменного тока от автомобиль-
ной бортовой сети постоянным напряжением 12 В.
Особенности. Предлагаемый вариант преобразователя можно использо-
вать для питания магнитолы, телевизионного приемника и других радио-
электронных устройств с мощностью до 100 Вт.
Характеристики. Входное напряжение — 12 В постоянное. Выходное
напряжение — 220 В переменное. Оно потребляет под нагрузкой ток около
2,5 А. Мощность нагрузки — до 100 Вт. Ток потребления от источника
постоянного тока — до 10 А.
Схема. На рис. 3.4 приведена схема преобразователя напряжения 12 В
постоянного тока в 220 В переменного.
Преобразователь состоит из задающего генератора, выполненного по
схеме симметричного мультивибратора на транзисторах VT1, VT2 и уси-
лителя мощности на транзисторах VT3—VT8. Он работает следующим
образом. При подаче питания выключателем SA1 мультивибратор начи-
нает генерировать симметричные импульсы (меандр). С коллекторов
транзисторов мультивибратора импульсы через цепочки R5, СЗ и R6, С4
поступают на транзисторы двухтактного усилителя мощности.
122
Как создать источники питания своими руками
Рис. 3.4. Схема преобразователя напряжения 12 В — 220 В
для питания радиоэлектронных устройств с мощностью до 100 Вт
Когда на коллекторе транзистора VT1 высокий уровень напряжения,
на коллекторе транзистора VT2 — низкий. В течение полупериода транзи-
сторы VT4, VT6 и VT8 открыты — через них и обмотку трансформатора
Т1 протекает ток от источника питания 12 В. Транзисторы верхнего плеча
усилителя мощности закрыты. В течение второго полупериода открыты
транзисторы VT3, VT5 и VT7 — и ток протекает через соответствующую
обмотку.
Таким образом, на первичной обмотке трансформатора Т1 формируется
переменное напряжение прямоугольной формы с амплитудой, примерно
равной напряжению источника. Переменный магнитный поток в магнито-
проводе трансформатора индуцирует во вторичной обмотке напряжение,
амплитуда которого зависит от соотношения витков вторичной и первич-
ной обмоток. Диоды VD1 и VD2 служат для устранения импульсов отри-
цательной полярности, возникающих при работе задающего генератора
в моменты переходных процессов. Диоды VD3 и VD4 защищают транзи-
сторы выходной ступени усилителя мощности от напряжений обратной
полярности, возникающих за счет самоиндукции.
Элементная база. Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе
ШЗбхЗб. Каждая из половин первичной обмотки имеет по 21 витку, намо-
танных проводом ПЭЛ-2,1, вторичная обмотка имеет 600 витков провода
ПЭЛ-0,59. Вторичная обмотка при выполнении трансформатора уклады-
ваемся первой, а поверх нее — первичная обмотка, которую для лучшей
симметрии следует выполнять одновременно в два провода.
Глава 3. Преобразуем напряжение автомобильного аккумулятора 12 В в другие величины 123
I Примечание.
При выполнении преобразователя транзисторы VT5 и VT7, VT6 и
.VT8 следует попарно .расположить на теплоотводах. Теплоотводы
должны быть изолированы друг от друга и от общей шины цепи
питания.
Для измерения тока потребления от источника постоянного тока (он не
должен превышать 10 А) в разрыв провода, идущего от средней точки пер-
вичной обмотки трансформатора Т1 к плавкой вставке FU1, желательно
включить амперметр с током полного отклонения 10 А (на схеме не пока-
зан). Это облегчит визуальный контроль при работе с мощными потреби-
телями.
Налаживание. Настройка преобразователя состоит в установке частоты
задающего генератора переменным резистором R9. Для настройки сле-
дует подключить осциллограф или частотомер к коллектору одного из
транзисторов мультивибратора и включить питание преобразователя.
Регулировкой переменного резистора добиться частоты генерируемых
колебаний 50 Гц.
Корпус. Смонтированное и отрегулированное устройство следует раз-
местить в корпусе, на передней панели которого располагают клеммы для
подключения внешнего источника тока (аккумулятора) и нагрузки, дер-
жатели плавких вставок, выключатель напряжения задающего генератора,
светодиоды индикаторов рабочего состояния — красный (HL2), сигнали-
зирующий подключение внешнего источника тока, и зеленый (HL1) —
включение задающего генератора.
Аналоги. При изготовлении преобразователя допустимы следую-
щие замены элементов: 2Т6551 — КТ601А, 2Т7531 — КТ801А, 2N3055 —
КТ819ГМ, 2D5607 — Д226А. В качестве индикаторов можно применить
светодиоды АЛ307В (зеленый) и АЛ307Б (красный).
Подробное описание схемы приводится в [83].
Преобразователь 12 В в 220 В для походов
Назначение. Питание потребителей переменного тока от автомобиль-
ной бортовой сети (12 В).
Особенности. Для того, чтобы в дороге или на отдыхе можно было
пользоваться обычной электроаппаратурой, рассчитанной на питание от
сети переменного тока 220 В, радиолюбители собирают различные пре-
образователи напряжения.
Характеристики. Входное напряжение — 12 В постоянное. Выходное
напряжение — 220 В переменное. Оно потребляет под нагрузкой ток
около 2,5 А. Мощность нагрузки — до 100 Вт.
124
Как создать источники питания своими руками
Рис. 3.5. Схема преобразователя 12 В в 220 В для походов
Схема. На рис. 3.5 представлена схема одного из таких устройств.
Схема состоит из трех функциональных узлов: задающего мультивибра-
тора, вырабатывающего импульсное напряжение частотой 50 Гц, с инвер-
тором на выходе, двухтактного транзисторного ключевого усилителя
мощности и повышающего трансформатора.
Мультивибратор выполнен на микросхеме D1, на элементах D1.1 и
D1.2. Его частота зависит от номиналов R1 и С1. На выходе мультиви-
братора включен инвертор на D1.4, который создает противофазные
сигналы, поступающие на базы транзисторов VT1 и VT2, затем следует
двухтактный усилитель мощности на транзисторах VT3 и VT4, нагру-
женный на низковольтную обмотку силового трансформатора Т1, в
результате в этой обмотке протекает импульсный ток. На выходе транс-
форматора формируется высокое напряжение, по форме близкое к сину-
соидальному.
Контур, состоящий из повышающей обмотки этого трансформатора
и конденсатора С4, настроен на частоту 50 Гц, что дополнительно повы-
шает синусоидальность выходного напряжения.
Аналоги. Вместо микросхемы К561ЛН2 можно использовать любые
инверторы из серии К561, например, микросхему К561ЛА7 или К561ЛЕ5,
входы каждого из элементов которых соединены вместе (так, чтобы из
элемента И-НЕ или ИЛИ-HE получился простой инвертор).
Транзисторы КТ973 — с любым буквенным индексом, транзисторы
КТ805 можно заменить на КТ819, тоже с любыми буквенными индексами.
В качестве повышающего трансформатора годится любой сетевой
трансформатор на мощность 50—100 Вт, первичная обмотка которого
рассчитана на 220 В, а две вторичных на 10—15 В каждая (или одна с
отводом посередине на 20—30 В). Трансформатор включается наоборот,
низковольтная обмотка — это обмотка «I», а высоковольтная — «II».
Глава 3. Преобразуем напряжение автомобильного аккумулятора 12 В в другие величины 125
Примечание.
Транзисторы VT4 и VT3 должны быть установлены на радиаторы,
>»«« обеспечивающие надежный теплоотвод.
Подробное описание схемы приводится в [82].
Преобразователь напряжения бортсети автомобиля
в переменное напряжение 36,127 и 220 В
Назначение. Питание потребителей переменного тока от автомобиль-
ной бортовой сети (12 В).
Особенности. Для автотуриста, особенно на длительном привале,
единственным источником электроэнергии служит аккумуляторная бата-
рея автомобиля. Поэтому, естественно, и все походные осветительные и
нагревательные приборы питаются от нее. А если в дороге понадобятся
приборы, рассчитанные на напряжения 36,127 или 220 В? Ничего страш-
ного. Выручит преобразователь напряжения. Описываемое устройство
позволяет питать электропаяльник на напряжение 36 В, электробритву и
другие приборы.
Характеристики. Входное напряжение — 12 В постоянное. Выходное
напряжение — 36, 127 и 220 В переменное. Максимальная мощность
нагрузки преобразователя — 40 Вт. Ток, потребляемый от аккумуляторной
батареи, — 4 А.
Схема. Принципиальная схема преобразователя показана на рис. 3.6.
Вилкой ХР1 преобразователь подключают к прикуривателю или розетке,
соединенной с аккумуляторной батареей автомобиля. С целью уменьшения
габаритов, конструкции преобразователя частота задающего генератора,
собранного на элементах DD1.1 и DD1.2, выбрана около 25 кГц.
Элементы DD1.3 и DD1.4 образуют буферный каскад, нагрузкой кото-
рого служит обмотка I согласующего трансформатора Т1. Импульсы
напряжения на обмотках II и III трансформатора управляют мощными
ключевыми транзисторами VT1, VT2. При этом ток в первичной обмотке
трансформатора Т2 преобразователя достигает в импульсе 8 А, что обе-
спечивает требуемую мощность на его вторичных обмотках. Напряжение
питания на элементы задающего генератора и буферного каскада посту-
пает через развязывающий фильтр LI, С4—С7.
Чтобы генератор вырабатывал сигнал симметричной формы — меандр,
необходимый для управления транзисторными ключами, в него введена
цепочка Rl, VD1, выравнивающая длительность зарядки и разрядки кон-
денсатора С1. Обмотка III трансформатора Т2 рассчитана на подключение
к ней (через разъемы XS1, XS2) приборов на напряжение 36—40 В.
Отводом обмотки можно изменять мощность, потребляемую нагруз-
кой, например, подбирать температуру нагрева жала электропаяльника.
126
Как создать источники питания своими руками
R1* 120 к
VD1
КД503Б
Г\х}—о DD1
R2 100 к К561ЛА7
R3 30 к
DD1.3
DD1.4
К выв. 7DD1 «--- К выв. 14DD1 -«-
Рис. 3.6. Схема преобразователя напряжения бортсети автомобиля
в переменное напряжение 36,127 и 220 В
Обмотка II этого трансформатора предназначена для питания приборов,
рассчитанных на переменные напряжения 127 и 220 В. Часть напряжения,
снимаемого с верхней по схеме секции обмотки, выпрямляется диодами
VD4—VD7, включенными по схеме моста. В результате на разъеме XS5
действует постоянное напряжение 115 В — для питания электробритвы с
коллекторным электродвигателем. Впрочем, это напряжение может иметь
другое значение — в зависимости от конкретной модели электробритвы.
Цепи преобразователя, по которым течет большой ток, следует выпол-
нять проводом диаметром не менее 2 мм возможно минимальной длины.
Это требование относится и к проводам, соединяющим преобразователь с
аккумуляторной батареей.
Аналоги. Микросхема DD1 преобразователя может быть К561ЛЕ5,
диод VD1 — любой высокочастотный малогабаритный, транзисторы VT1
и VT2 — КТ827 с буквенными индексами Б, В. Индуктивность дросселя
L1 может быть 10—200 мкГн. Трансформатор Т1 выполнен на кольце типо-
размера К20х12х6 из феррита 2000НМ. Обмотка I содержит 120 витков, а
обмотки II и III — по 45 витков провода ПЭВ-2-0,2.
Магнитопроводом трансформатора Т2 служат два склеенных вместе
кольца типоразмера К32х20х9 из феррита 2000НМ. Его обмотка I содержит
4,5 витка провода ПЭВ-2-2,0, обмотка II — 88 витков провода ПЭВ-2-0,4
Глава 3. Преобразуем напряжение автомобильного аккумулятора 12 В в другие величины 127
(отводы от 36 до 50-го витков, считая от начала), обмотка III — 16 витков
провода ПЭВ-2-1,0 (отвод от 14-го витка). Перед намоткой провода острые
грани колец надо сгладить надфилем, после чего обмотать магнитопровод
лакотканью или изоляционной лентой.
Налаживание. Налаживание преобразователя напряжения заключа-
ется в следующем. Сначала подбором резистора R1 добиваются на выходе
буферного каскада импульсного сигнала, близкого по форме к меандру.
Затем, в случае необходимости, подбором конденсатора С1 устанавливают
частоту задающего генератора, равную 25—27 кГц. Ток, потребляемый пре-
образователем без нагрузки, должен составлять примерно 500 мА.
И Примечание.
Аналогичный преобразователь можно приспособить для мотоцикла.
Для нагрузок, рассчитанных на другие напряжения, нужно лишь пере-
считать данные трансформатора Т2.
Подробное описание схемы приводится в [72].
Несложный бестрансформаторный преобразователь 12В — 220 В
Назначение. Питание потребителей переменного тока от автомобиль-
ной бортовой сети (12 В).
Особенности. Схема имеет невысокий КПД.
VT13,VT14
КТ819Г
Выход
.	-220 В .
f ТГ t JI" f
Вход
-12В
DA1 КР1006ВИ1
а)
Рис. 3.7. Несложный бестрансформаторный преобразователь 12 В — 220 В:
а — принципиальная схема; б — соединение двух трансформаторов
б)
128
Как создать источники питания своими руками
Схема. Принципиальная схема преобразователь (рис. 3.7) не тре-
бует изготовления трансформатора. Можно использовать готовый
12-вольтовый. Ток холостого хода низковольтной обмотки — меньше
1,5 А.
Можно получить маленький ток холостого хода и более высокий КПД,
использовать два таких трансформатора и соединить их, как показано на
рис. 3.7, б.
Элементная база. L1 наматывают проводом 0,5 мм на высокоомный
резистор — чем больше витков поместится, тем лучше. Четыре выходных
транзистора ставятся на небольшие радиаторы.
Налаживание. Резистором R1 устанавливается частота преобразова-
ния 50 Гц. В представленном виде схема может работать на мощность до
150 Вт, после небольших переделок мощность можно увеличить.
Подробное описание схемы приводится в [69].
Преобразователь 12В — 220 В на полевых транзисторах
Назначение. Питание потребителей переменного тока от автомобиль-
ной бортовой сети (12 В).
Особенности. Применение мощных полевых транзисторов позволяет
существенно упростить схему и повысить КПД преобразователя.
Характеристики. Входное напряжение — 12 В постоянное. Выходное
напряжение — 220 В переменное. Ток, потребляемый от аккумуляторной
батареи, — 5 А.
Схема. Принципиальная схема преобразователя приведена на рис. 3.8.
На элементах DD1.1, DD1.2 собран задающий генератор с частотой 500 Гц.
Делитель на DD2 формирует две импульсные последовательности часто-
той 50 Гц со сдвинутыми на 180° фазами для управления силовыми клю-
чами VT1 и VT2 двухтактного преобразователя.
Рис. 3.8. Схема преобразователь 12 В — 220 В на полевых транзисторах
Глава 3. Преобразуем напряжение автомобильного аккумулятора 12 В в другие величины 129
Чтобы избежать сквозных токов переключения, между выключением
одного ключа и включением другого существует «мертвая зона», равная
10% длительности периода. При подаче высокого уровня (логической
«1») на вход «Блокировка» оба выходных ключа запираются. Выходная
мощность преобразователя ограничена мощностью силового трансфор-
матора Т1 и максимальным допустимым током выходных транзисторов.
Коэффициент трансформации силового трансформатора К = 20.
Элементная база. В качестве выходных транзисторов подойдут
IRFZ034 (15 A), IRFZ044 и RG723A (30 A), IRFZ046 (50 A), IRFP064
(100 А).
Примечание.
Для надежности устройства рекомендуется иметь двойной запас по
току и тройной — по напряжению. Силовые цепи должны быть по воз-
можности короче и выполнены проводами соответствующего сече-
ния.
Подробное описание схемы приводится в [58].
Двухтактный преобразователь напряжения
на полевых транзисторах, выполненный с использованием
специализированного ШИМ-контроллера 1114ЕУ4
Назначение. Питание потребителей переменного тока от автомобиль-
ной бортовой сети (12 В).
Характеристики. Входное напряжение — 12 В постоянное. Выходное
напряжение — 220 В переменное. Мощность нагрузки — до 100 Вт. КПД
при тщательном изготовлении трансформатора — до 90%.
Схема. Удачная схема двухтактного преобразователя с полевыми тран-
зисторами, выполненная с использованием специализированного ШИМ-
контроллера 1114ЕУ4, приведена на рис. 3.9.
При указанных на схеме номиналах частота преобразования — около
20 кГц. В нормальном состоянии транзисторы VT1 и VT2 закрыты и
открываются импульсами, поступающими с выхода микросхемы. Цепь С1,
R2 обеспечивает плавный выход на рабочий режим. Делители напряжения
на резисторах R7, R9 и R8, R10 ограничивают выходной ток микросхемы,
а также величину напряжения на затворах ключей. Диод VD1 защищает
схему при ошибочном подключении полярности источника питания.
Примечание.
Схема устойчиво работает с нагрузками до 100 Вт, единственное
условие — транзисторы VT1, VT2 для этого должны быть установ-
лены на радиаторы.
5 № 6391
130
Как создать источники питания своими руками
Рис. 3.9. Схема двухтактного преобразователя напряжения
на полевых транзисторах
При использовании в схеме современных полевых транзисторов с изо-
лированным затвором можно существенно уменьшить габариты кон-
струкции.
Элементная база. Трансформатор Т1 выполнен на двух сложенных
вместе кольцевых сердечниках из феррита марки М2000НМ типоразмера
К32х20хб. Первичная обмотка содержит 2x8 витков проводом ПЭЛ диа-
метром 0,8 мм. Вторичная обмотка для получения напряжения 220 В —
300 витков проводом ПЭЛ диаметром 0,25 мм. Обмотка обратной связи —
10 витков проводом ПЭЛШО диаметром 0,25 мм.
Подробное описание схемы приводится в [41].
Мощный тиристорный преобразователь
с мощностью в нагрузке до 500 Вт
Назначение. Преобразование постоянного напряжения 12 В в пере-
менное от 200 до 500 В для питания различной радиоэлектронной аппа-
ратуры.
Особенности. Лавинные тиристоры ПТЛ-100 относятся к достаточно
редким приборам, но в данной схеме допускается применение и более рас-
пространенных типов мощных тиристоров. Эти тиристоры также должны
быть рассчитаны на коммутацию токов не менее 100 А.
В качестве замены можно предложить такие тиристоры на ток 100 А:
Т151-100 или более старый Т100 (оба этих тиристора не относятся к классу
Глава 3. Преобразуем напряжение автомобильного аккумулятора 12 В в другие величины 131
лавинных). А вот из лавинных тиристоров доступны только более мощ-
ные. Это ТЛ171-250, ТЛ171-320 или ТЛ2-160, ТЛ2-200, ТЛ2-250. Есть еще
высокочастотные тиристоры, в том числе и на 100 А, например, ТБ 161-
100, ТЧ100, ТЧИ100. Все эти мощные тиристоры, невзирая на их название,
могут работать на частотах до 500 Гц.
Характеристики. Входное напряжение — 12 В постоянное. Выходное
напряжение — от 200 до 500 В переменное. Мощность нагрузки — до
500 Вт.
Схема. Принципиальная схема преобразователя представлена на
рис. 3.10. Частота выходного переменного напряжения определяется
частотой импульсов автогенератора, выполненного на транзисторах VT1
иУТ2.
Рис. 3.10. Схема мощного тиристорного
преобразователя с мощностью в нагрузке до 500 Вт
Этими импульсами через трансформатор Т1 управляются тиристорные
ключи VD1 и VD2, которые попеременно подключают к источнику посто-
янного напряжения то одну, то другую половины первичной обмотки
трансформатора Т2. К выводам 4-5 трансформатора Т2 подключается
нагрузка. Качество работы преобразователя напряжения во многом зави-
сит от правильного подбора емкости конденсатора С4. Конденсатор подо-
бран правильно, если при колебаниях питающего напряжения в пределах
±10% обеспечено четкое попеременное закрывание ключей.
Применение разделительных конденсаторов С2 и СЗ повышает стабиль-
ность работы преобразователя. Резистор R3 предохраняет источник пита-
ния от короткого замыкания в моменты переключения ключей. Частота
выходного напряжения устройства при указанных данных равна 200 Гц.
Если предусмотреть возможность изменения частоты автогенератора
(например, вместо автогенератора собрать регулируемый по частоте муль-
тивибратор с усилителем мощности), то на выходе преобразователя можно
получить напряжение с частотой 50—400 Гц. Это позволит использовать
его для плавного регулирования скорости вращения синхронных электро-
двигателей мощностью до 500 Вт.
132
Как создать источники питания своими руками
Изменяя соответствующим образом число витков вторичной обмотки
трансформатора Т2, можно получить на выходе преобразователя напря-
жения различной величины.
Элементная база. Трансформатор Т1 намотан на сердечнике 11116x10
и имеет обмотки: I — 2x40 витков ПЭВ-2-0,8, II — 2x10 витков ПЭВ-2-0,2
и III — 2x20 витков ПЭВ-2-0,2. Трансформатор Т2 намотан на сердечнике
11150x60 и имеет обмотки: I — 2x40 витков ПЭВ-2-3,0 и II — 800 витков
ПЭВ-2-0,92. При таких данных выходное напряжение преобразователя
составляет 400 В.
Подробное описание схемы приводится в {41].
Импульсный преобразователь с 12 В на 220 В 50 Гц
Назначение. Преобразование постоянного напряжения 12 В в пере-
менное от 220 В частотой именно 50 Гц для питания различной радиоэлек-
тронной аппаратуры, чувствительной к частоте питающей сети.
Особенности. Иногда, при отсутствии сетевой проводки, возникает
необходимость питать бытовые электроприборы от бортовой сети авто-
мобиля. В литературе описано немало простейших преобразователей с 12
на 220 В, но работающих на повышенной частоте питающего напряжения.
Для осветительной лампы или электронной удочки это еще допустимо, но
не все бытовые приборы, рассчитанные на частоту сети 50 Гц, могут рабо-
тать на более высоких частотах.
Кроме того, многие из опубликованных схем не имеют защиты от пере-
грузки на выходе. К данному преобразователю могут подключаться любые
бытовые приборы мощностью до 100 Вт (при использовании более мощ-
ного трансформатора ее можно увеличить).
Предложенная схема преобразователя (рис. 3.12) работает на частоте
50 Гц и имеет защиту от перегрузки по току. Кроме того, данный преобра-
зователь дает на выходе форму сигнала, более приближенную к синусоиде,
что снижает уровень высокочастотных гармоник (помех).
Характеристики. Входное напряжение — 12 В постоянное. Выходное
' напряжение — 220 В переменное. Частота — 50 Гц. Мощность нагрузки —
до 100 Вт. Преобразователь потребляет на холостом ходу не более 1 А, а с
нагрузкой — ток увеличивается пропорционально мощности.
Схема. Устройство собрано на специально предназначенной для
импульсных источников питания микросхеме 1114ЕУ4 (импортный ана-
лог TL494CN). Это позволяет уменьшить число применяемых деталей и
сделать схему довольно простой.
Внутри микросхемы имеется автогенератор со схемой для получения
выходных импульсов с широтно-импульсной модуляцией, а также ряд
Глава 3. Преобразуем напряжениё автомобильного аккумулятора 12 В в другие величины 133
Рис, 3.12. Схема импульсного преобразователя напряжения с 12 В на 220 В 50 Гц
дополнительных узлов, обеспечивающих ее расширенные возможности.
Выходные ключи микросхемы рассчитаны на ток не более 200 мА, и, чтобы
управлять большей мощностью, выходные импульсы поступают на базы
ключевых транзисторов VT1, VT2. Диод VD1 предотвращает поврежде-
ние схемы при ошибочной полярности подключения питания (перегорит
только входной предохранитель FU1).
Защита по току на 1 А устанавливается резистором R10. Это позволяет
предотвратить повреждение преобразователя в случае перегрузки или
короткого замыкания по выходу, так как схема начинает снижать выход-
ное напряжение, переходя в режим стабилизации тока. Преобразователь
не имеет обратной связи по выходному напряжению, так как опыт прак-
тической эксплуатации показывает, что оно незначительно меняется при
изменении мощности подключенной нагрузки и не выходит за рамки допу-
стимого диапазона 190—240 В.
Налаживание. Налаживание устройства начинается при отключенном
трансформаторе с установки частоты задающего генератор 100 Гц с помо-
щью времязадающей цепи из резистора R1 и конденсатора С4. Так как
микросхема имеет двухтактный выход, выходная частота равна половине
частоты автогенератора (50 Гц на выходах 8 и 11).
134
Как создать источники питания своими руками
Резистором R7 настраива-
ется форма выходных импульсов
микросхемы в соответствии с диа-
U(B)
Выв. 8 DA1
12В
Рис.3.13. Форма
выходных импульсов микросхемы
граммой, приведенной на рис. 3.13.
После этого подключается транс-
форматор, и при напряжении
питания схемы от 12-вольтового
источника резистором R7 выстав-
ляется номинальное напряжение
во вторичной цепи 220 В (измерять
стрелочным измерительным прибо-
ром). Это делается при подключен-
ной нагрузке мощностью 25—60 Вт.
Цепь из резистора R12 и конденса-
тора С9 может потребовать подбора
номиналов, для того чтобы убрать выбросы в трансформаторе по фронтам
сигнала в момент переходных процессов при коммутации тока.
Элементная база. Транзисторы устанавливаются на радиатор с площа-
дью поверхности не менее 300 см2. Трансформатор Т1 придется изготовить
самостоятельно. Использован магнитопровод типа Ш1М27х40-73 или ана-
логичный. Обмотки I и II содержат по 14 витков провода ПЭЛ-2 диаметром
2 мм; обмотка III содержит 700 витков провода диаметром 0,5 мм. Обмотки
I и II должны быть симметричными — это условие легко выполняется при
их одновременной намотке (сразу двумя проводами). Предохранитель на
10 А можно сделать из медного провода диаметром 0,25 мм.
Подробное описание схемы приводится в [127].
Мощный малогабаритный преобразователь
постоянного напряжения 12 В
в постоянное напряжение большей величины
Назначение. Питание от автомобильного аккумулятора радиоэлектрон-
ных устройств, требующих постоянное напряжение большей величины.
Особенности. Для питания некоторых радиоэлектронных устройств
требуется постоянное напряжение более 12 В. Поэтому при эксплуатации
подобной аппаратуры, например, в автомобиле или от автомобильного
аккумулятора необходим соответствующий преобразователь напряже-
ния. На основе современных микросхем и полевых транзисторов можно
собрать экономичный преобразователь напряжения, габариты которого
будут определяться, в основном, трансформатором.
Характеристики. Входное напряжение — 12 В. Выходное постоянное
напряжение — 15—50 В в зависимости от количества витков во вторичной
Глава 3. Преобразуем напряжение автомобильного аккумулятора 12 В в другие величины 135
обмотке трансформатора. При токе нагрузки 3 А (выходная мощность —
около 100 Вт) КПД преобразователя составляет примерно 91—92%.
Схема. Принципиальная схема преобразователя постоянного напря-
жения в постоянное большего значения показана на рис. 3.14. Он собран
на микросхеме КР1211ЕУ1 и полевых транзисторах IRLR2905. Эти тран-
зисторы обладают очень малым сопротивлением открытого канала (при-
мерно 0,027 Ом), обеспечивают протекание большого тока-(не менее 26 А)
и управляются сигналами с логическими уровнями цифровых микросхем.
В большинстве случаев их можно использовать без теплоотводов, умень-
шив тем самым габариты преобразователя.
Микросхема DA2 формирует управляющие импульсные сигналы для
полевых транзисторов, их частоту определяют параметры частотоза-
дающей цепи R3, С12. Управляющие импульсы формируются так, что
между ними существует пауза. Вследствие этого исключается протекание
сквозного тока через транзисторы и повышаемся КПД преобразователя.
Транзисторы коммутируют первичную обмотку повышающего трансфор-
матора Т1.
Напряжение вторичной обмотки выпрямляет диодный мост VD1—VD4
и сглаживает фильтр С13, С14, L2, С15. Здесь дроссель в основном обеспе-
чивает подавление в выходном напряжении высокочастотных гармоник.
Напряжение питания управляющей микросхемы DA2 предварительно
сглажено фильтром LI, С9 и стабилизировано интегральным стабилиза-
тором напряжения DA1, цепь R2, СП обеспечивает запуск микросхемы
при включении питания. На реле К1 собрано устройство защиты преоб-
разователя от перегрузки.
SA1 «Вкл.»
SA1.2
0,22 мк
_1_С1
С8
0,22 мк
VT1
IRLR2905
DA1 78L05
со
C\J
С9.С10
22 мк
16В
С9
С11 <
0,1 мк
С2...С6
С12
560
т IN FC FV		Q2 Q1 +U OV
DA2
КР1211ЕУ1
С7, С8
VT2
IRLR2905
Рис. 3.14. Схема мощного малогабаритного преобразователя
постоянного напряжения 12 В в постоянное напряжение большей величины
136
Как создать источники питания своими руками
Когда потребляемый ток увеличится сверх установленного уровня, кон-
такты реле К1.1 замкнутся, на вход FC микросхемы DA2 поступит высокий
логический уровень, а на ее выходах установится низкий логический уро-
вень — транзисторы закроются, и работа преобразователя прекратится.
Примечание.
Для его повторного запуска надо выключить и снова включить
питание.
Элементная база. Дроссель L2 наматывают на кольцевом магнитопро-
воде К20х12хб из феррита 2000НМ, его обмотка содержит 5 витков про-
вода МГТФ-0,75, а индуктивность составляет около 50 мкГн. Токовое реле
К1 — самодельное, его обмотка выполнена из медного изолированного
провода диаметром 2 мм, намотанного на оправке диаметром 3—4 мм,
внутрь которой вставлен геркон КЭМ2. Примерное число витков для тока
7 А — 4, а для 10 А — 3. Чувствительность реле можно плавно регулиро-
вать, изменяя положение геркона в катушке, после окончательного нала-
живания геркон фиксируют клеем.
Трансформатор Т1 выполнен на двух склеенных кольцевых магнито-
проводах К45х28х12 из феррита 2000НМ, острые края колец необходимо
обязательно скруглить. Обе обмотки намотаны проводом МГТФ-0,75.
Первичная обмотка содержит 5 витков из восьми сложенных вместе про-
водников, ее разделяют на две части и начало одной соединяют с концом
второй. Вторичная обмотка для выходного напряжения 32 В содержит 15
витков в два провода. Для других значений выходного напряжения число
витков вторичной обмотки следует пропорционально изменить.
Аналоги. В устройстве микросхему 78L05 (DA1) допустимо заменить на
КР1157ЕН502А, 78М05, КР142ЁН5А, оксидные конденсаторы желательно
использовать танталовые для поверхностного монтажа или серий К52, К53,
однако размеры платы в этом случае, возможно, придется увеличить, непо-
лярные конденсаторы — К10-17в или К10-17а с выводами минимальной
длины. Резисторы — МЛТ, С2-33, дроссель L1 — ДМ-0,1 индуктивностью
50—100 мкГн.
Печатная плата. Большинство деталей размещают на печатной плате
из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой
показан на рис. 3.15. Темной заливкой выделены участки фольги, кото-
рые необходимо удалить. Все элементы монтируют со стороны печатных
проводников. Вторая сторона оставлена металлизированной и соединена
с общим проводом первой стороны. Для этого в показанные на чертеже
сквозные отверстия вставляют отрезки луженого провода и припаивают с
двух сторон платы. Выводы первичной обмотки трансформатора следует
припаивать ближе к стоковому выводу транзистора, поскольку они будут
обеспечивать дополнительное отведение тепла.
Глава 3. Преобразуем напряжение автомобильного аккумулятора 12 В в другие величины 137
Совет.
Для уменьшения помех преобразователь желательно поместить в
металлический корпус.
Испытания устройства показали, что при токе нагрузки 3 А (выход-
ная мощность — около 100 Вт) КПД преобразователя составляет примерно
91—92%. Полевые транзисторы нагреваются незначительно, выпрямительные
диоды — заметно теплее. Поэтому КПД можно еще повысить, если вместо
КД213А применить быстродействующие выпрямительные диоды Шоттки.
Подробное описание схемы приводится в [71].
ГЛАВА 4
СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ,
ПОСТРОЕННЫЕ НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ
МИКРОСХЕМАХ
Выпускаемые отечественной промышленностью инте-
гральные стабилизаторы напряжения серий 142, К142 и
КР142 позволяют простыми схемными методами полу-
чить стабилизированные напряжения в достаточно боль-
шом диапазоне. Микросхемы 142 серии нашли широкое при-
менение в радиолюбительских конструкциях.
Особенности микросхем серий 142, К142 и КР142
В последние годы широкое распространение получили интегральные ста-
билизаторы напряжения. Источники питания на их основе отличаются:
♦	малым числом дополнительных деталей;
♦	невысокой стоимостью;
♦	хорошими техническими характеристиками.
Различаются эти микросхемы только максимальным выходным током
и номинальным выходным напряжением, которое имеет одно из следую-
щих значений: 5,6,9,12,15,20,24 и 27 В. Все они практически идентичны
по схеме.
В настоящее время промышленность выпускает широкий ассорти-
мент микросхем серий 142, К142 и КР142:
♦	142ЕН1—142ЕН4, КР142ЕН1—КР142ЕН4 — стабилизаторы с регу-
лирующим транзистором, включенным в плюсовой провод выход-
ной цепи, и регулируемым выходным напряжением;
♦	142EHS, 142ЕН8,142ЕН9, К142ЕН8, К142ЕН9, КР142ЕН5, КР142ЕН8,
КР142ЕН9 — стабилизаторы с регулирующим транзистором, вклю-
ченным в плюсовой провод выходной цепи, с фиксированным вы-
ходным напряжением;
♦	142ЕН6, К142ЕН6 — двуполярные с фиксированным выходным на-
пряжением;
♦	142ЕН10, 142ЕН11 — стабилизаторы с регулирующим’элементом в
минусовом проводе и регулируемым выходным напряжением;
♦	142ЕП1 — устройство управления ключевым стабилизатором на-
пряжения.
Глава 4. Стабилизаторы напряжения, построенные на интегральных микросхемах
139
Эти микросхемы содержат встроенное устройство защиты от замыка-
ния цепи нагрузки.
У радиолюбителя теперь появилась возможность снабдить каждую
плату сложного устройства собственным стабилизатором напряжения.
А это дает возможность использовать для питания сложного устройства
общего нестабилизированного источника.
Какие это дает преимущества:
♦	значительно повышается надежность таких устройств, ведь вы-
ход из строя одного стабилизатора напряжения приводит к отказу
только того блока, который к нему подключен;
♦	во многом снимается проблема борьбы с наводками на длинные
провода питания;
♦	облегчается задача борьбы с импульсными помехами, порожден-
ными переходными процессами в этих цепях.
Стабилизатор напряжения на ИМС КР142, защищенный от
повреждения разрядным током конденсаторов
Назначение. Питание радиолюбительских устройств.
Особенности. Различаются стабилизаторы на ИМС КР142 максималь-
ным выходным током и номинальным выходным напряжением, которое
имеет одно из следующих значений: 5, 6,9,12,15, 20,24 и 27 В.
Схема. При наличии в выходной цепи стабилизатора напряжения кон-
денсатора большой емкости иногда необходимо принимать меры по защите
микросхемы, то есть по предотвращению разрядки конденсатора через ее
цепи. Дело в том, что обычно используемые в цепях питания устройств
конденсаторы емкостью до 10 мкФ и более обладают малым внутренним
сопротивлением, поэтому при аварийном замыкании той или иной цепи
устройства возникает импульс тока, значение которого может достигать
десятков ампер.
И хотя этот импульс очень кратковре-
менен, его энергии может оказаться доста-
точно для разрушения микросхемы.
Энергия импульса зависит от емкости
конденсатора, выходного напряжения и
скорости его уменьшения. Для защиты
микросхемы от повреждения в подобных
случаях используют диоды. В устрой-
стве, выполненном по приводимой на
рис. 4.1 схеме, диод VD1 защищает микро-
схему DA1 от разрядного тока конденса-
Ubx
VD1 КД212А
2J—C1
”Г"2,2 мк
DA1
142ЕН5А
17|	|2
VD2
КД212А
470 “Г 10 мк 1 мк
R2 J_C3 C2L-
U вых
Рис. 4.1. Схема стабилизатора
напряжения на КР142, защищенный
от повреждения разрядным током
конденсаторов
140
Как создать источники питания своими руками
тора С2, а диод VD2 — от разрядного тока конденсатора СЗ при замыка-
нии на входе СН.
Элементная база. Наиболее подходят для использования в стабили-
заторах танталовые оксидные конденсаторы, обладающие (конечно, при
необходимой емкости) малым полным сопротивлением даже на высоких
частотах: здесь танталовый конденсатор емкостью 1 мкФ эквивалентен
алюминиевому оксидному конденсатору емкостью примерно 25 мкФ.
Подробное описание схемы приводится в [133].
Стабилизатор напряжения на ИМС КР142
со ступенчатым включением
Назначение. Питание радиолюбительских устройств.
Особенности. Различаются стабилизаторы на ИМС КР142 максималь-
ным выходным током и номинальным выходным напряжением, которое
имеет одно из следующих значений: 5, 6, 9,12,15, 20,24 и 27 В.
Схема, Функции «коммутирующего» элемента в этом устройстве
выполняет транзистор VT1 (рис. 4.2). В момент включения питания
начинает заряжаться конденсатор СЗ, поэтому транзистор открыт и шун-
тирует нижнее плечо делителя Rl, R2.
По мере зарядки конденсатора через
резистор R3 транзистор закрывается,
напряжение на выводе 8 DA1, а, следова-
тельно, и на выходе устройства возрас-
тает. Спустя некоторое время выходное
напряжение достигает заданного уровня.
Длительность установления выходного
напряжения зависит от постоянной вре-
мени цепи R3, СЗ. Назначение конденсато-
ров С1 и С2 — то же, что и в предыдущей
схеме.
Подробное описание схемы приво-
дится в [133].
Ubx
DA1
142ЕН5А
R1
240
VT1
КТ814А
lLci
Т“2,2 мк
R3*
20 к
C31L
Л 0 мк
12В
С2
1 мк
Рис. 4.2. Схема стабилизатора
напряжения на КР142
со ступенчатым включением
Стабилизатор напряжения на ИМС КР142
с выходным напряжением повышенной стабильности
Назначение. Питание радиолюбительских устройств.
Особенности. Различаются стабилизаторы на ИМС КР142 максималь-
ным выходным током и номинальным выходным напряжением, которое
имеет одно из следующих значений: 5,6,9,12,15,20,24 и 27 В.
Глава 4. Стабилизаторы напряжения, построенные на интегральных микросхемах
141
Схема. Как видно из схемы на рис. 4.3,
отличие этого стабилизатор напряжения от
ранее рассмотренных (рис. 4.1 и 4.2), кроме
отсутствия защитных диодов и конденсатора
СЗ, заключается в замене резистора R2 стаби-
литроном VD1.
Последний поддерживает более стабиль-
DA1
142ЕН5А
1,2к
*1 С2
“Г" 1 мк
VD1
КС147А
Рис. 4.3. Схема
стабилизатора напряжения
с выходным напряжением
повышенной стабильности
ное напряжение на выводе 8 микросхемы DA1
и тем самым дополнительно уменьшает коле-
бания напряжения на нагрузке. Недостаток
устройства — невозможность плавной регу-
лировки выходного напряжения (его можно изменять только подбором
стабилитрона VD1).
Подробное описание схемы приводится в [133].
Стабилизатор напряжения на ИМС КР142 '
с регулируемым выходным напряжением от 0 до 10 В
Назначение. Питание радиолюбительских устройств.
Особенности. Различаются стабилизаторы на ИМС КР142 максималь-
ным выходным током и номинальным выходным напряжением, которое
имеет одно из следующих значений: 5, 6, 9,12,15, 20, 24 и 27 В.
Схема. На рис. 4.4 изображена схема стабилизатора, выходное напря-
жение которого можно регулировать от 0 до 10 В. Требуемое значение
устанавливают переменным резистором R2. При установке его движка
в нижнее (по схеме) положение (резистор полностью выведен из цепи)
напряжение на выводе 8 DA1 имеет отрицательную полярность, поэтому
выходное напряжение стабилизатора напряжения равно нулю.
По мере перемещения движка этого рези-
стора вверх отрицательное напряжение на
выводе 8 ИМС уменьшается и при некото-
ром его сопротивлении становится равным
выходному напряжению микросхемы. При
дальнейшем увеличении сопротивления
резистора выходное напряжение СН возрас-
тает от 0 до максимального значения.
Н Примечание.
Недостаток схемы — необходимость
внешнего источника напряжения -10 В.
Подробное описание схемы приводится
в [133].
Рис. 4.4. Схема стабилизатор
напряжения с регулируемым
выходным напряжением от 0
до 10 В
142
Как создать источники питания своими руками
Стабилизаторы напряжения на ИМС КР142
с внешними регулирующими транзисторами
Назначение. Питание радиолюбительских устройств.
Особенности. Различаются стабилизаторы на ИМС КР142 максималь-
ным выходным током и номинальным выходным напряжением, которое
имеет одно из следующих значений: 5, 6, 9,12,15, 20,24 и 27 В.
Примечание.
Микросхемы 142ЕН5, 142ЕН8, 142ЕН9 в зависимости от типа могут
отдавать в нагрузку ток до 1,5—ЗА. Однако эксплуатация их с пре-
дельным током нагрузки нежелательна, так как требует примене-
ния эффективных теплоотводов (допустимая рабочая темпера-
тура кристалла ниже, чем у большинства мощных транзисторов).
Облегчить режим работы микросхемы в подобных случаях можно,
подключив к ней внешний регулирующий транзистор.
Ubx
VT1
КТ816А
R1 3
lLci
“Т“ 2,2 мк
DA1
142ЕН5А
2
8
U вых
1LC2
“Г1 мк
Рис. 4.5. Схема базового
варианта стабилизатора
напряжения с внешним
регулирующим
транзистором
Схема. Принципиальная схема базового
варианта стабилизатора напряжения с внеш-
ним регулирующим транзистором показана
на рис. 4.5.
При токе нагрузки до 180—190 мА паде-
ние напряжения на резисторе R1 невелико, и
устройство работает так же, как и без транзи-
стора. При большем токе это падение напря-
жения достигает 0,6—0,7 В, и транзистор
VT1 начинает открываться, ограничивая тем
самым дальнейшее увеличение тока через микросхему DA1. Она под-
держивает выходное напряжение на заданном уровне, как и в типовом
включении: при повышении входного напряжения снижается входной
ток, а следовательно, и напряжение управляющего сигнала на эмиттер-
ном переходе транзистора VT1, и наоборот.
Примечание.
Применяя такой стабилизатор напряжения, следует иметь в виду,
что минимальная разность входного и выходного напряжений должна
быть равна сумме минимального падения напряжения на используе-
мой микросхеме и напряжения U регулирующего транзистора.
Внимание.
Необходимо также позаботиться об ограничении тока через этот
--- транзистор. Ведь при замыкании в нагрузке он может превысить
ток через микросхему в число раз, равное статическому коэффици-
Глава 4. Стабилизаторы напряжения, построенные на интегральных микросхемах
143
енту передачи тока транзистора, и
достичь 20 А и даже более. Такого тока
в большинстве случаев достаточно
для вывода из строя не только регули-
рующего транзистора, но и нагрузки.
16В
VD1V
VD2V
Схемы возможных вариантов стабили-
заторов напряжения с ограничением тока
через регулирующий транзистор показаны
на рис. 4.6—4.8. В первом из них (рис. 4.6)
эта задача решается включением парал-
лельно эмиттерному переходу транзистора
VT1 двух соединенных последовательно
диодов VD1, VD2, которые открываются,
если ток нагрузки превышает 7 А.
Стабилизатор продолжает работать и при некотором дальнейшем
увеличении тока, но как только он достигает 8 А, срабатывает система
VD1.VD2
КД212А
lLci
“Т" 2,2 мк
s. VT1
А КТ818А
DA1
142ЕН5А
12В
(8 А)
R1
680
+ I С2
“Г" 1 мк
;r.VD3
zxKC170A
Рис. 4.6. Вариант №1 схемы
стабилизатора напряжения
на ИМС КР142с ограничением
тока через регулирующий
транзистор
защиты микросхемы от перегрузки.
О
Примечание.
Недостаток рассмотренного варианта— сильная зависимость
тока срабатывания системы защиты от параметров транзистора
и диодов (ее можно значительно ослабить, если обеспечить тепло-
вой контакт между корпусами этих элементов).
Значительно меньше этот недостаток проявляется в другом стабили-
заторе (рис. 4.7). Если исходить из того, что напряжение на эмиттерном
переходе транзистора VT1 и прямое напряжение диода VD1 примерно
одинаковы, то распределение тока между микросхемой DA1 и регули-
рующим транзистором зависит от отношения значений сопротивления
резисторов R2 и R1. При малом выходном токе падение напряжения на
резисторе R2 и диоде VD1 мало, поэтому
транзистор VT1 закрыт и работает только
микросхема.
По мере увеличения выходного тока это
падение напряжения возрастает, и когда
оно достигает 0,6—0,7 В, транзистор начи-
нает открываться, и все большая часть тока
начинает течь через него. При этом микро-
схема поддерживает выходное напряжение
R2
4
ю
см
ID
DA1
142ЕН8А
17	2
VD1 Я
J-C1 КД212А °
2,2 мк
C21L 15 В
1 мк (5 А)
на уровне, определяемом ее типом: при уве-
личении напряжения ее регулирующий эле-
мент закрывается, снижая тем самым про-
текающий через нее ток, и падение напря-
Рис. 4.7. Вариант №2 схемы
стабилизатора напряжения
на ИМС КР142 с ограничением
тока через регулирующий
транзистор
144
Как создать источники питания своими руками
жения на цепи R2, VD1 уменьшается. В результате падение напряжения
на регулирующем транзисторе VT1 возрастает, и выходное напряжение
понижается.
Если же напряжение на выходе СН уменьшается, процесс регулирова-
ния протекает в противоположном направлений. Введение в эмиттерную
цепь транзистора VT1 резистора R1, повышающего устойчивость работы
СН (он предотвращает его самовозбуждение), требует увеличения вход-
ного напряжения. В то же время, чем больше сопротивление этого рези-
стора, тем меньше ток срабатывания по перегрузке зависит от параме-
тров транзистора VT1 и диода VD1.
Примечание.
Однако с увеличением сопротивления резистора возрастает рассеи-
ваемая на нем мощность, в результате чего снижается КПД и ухуд-
шается тепловой режим устройства.
Рис. 4.8. Вариант №3 схемы
стабилизатора напряжения на
ИМС КР142с ограничением тока
через регулирующий транзистор
В следующей схеме (рис. 4.8) тран-
зистор VT1 также выполняет функции
регулирующего элемента. Сопротивление
резистора R1 выбирают таким образом,
чтобы он открывался при токе нагрузки
около 100 мА. Транзистор VT2 реаги-
рует на изменение (под действием тока
нагрузки) падения напряжения на рези-
сторе R2 и открывается, когда оно дости-
гает 0,6—0,7 В, защищая тем самым регу-
лирующий транзистор VT1.
Подробное описание схем (рис. 4.6—
4.8) приводится в [133].
Стабилизатор напряжения на ИМС КР142
с высоким коэффициентом стабилизации
Назначение. Питание радиолюбительских устройств.
Особенности. Различаются стабилизаторы на ИМС КР142 максималь-
ным выходным током и номинальным выходным напряжением, которое
имеет одно из следующих значений: 5, 6, 9,12,15,20, 24 и 27 В.
Схема. Устройство, выполненное по этой схеме (рис. 4.9), обеспечи-
вает очень высокий (нестабильность не более 0,001%) коэффициент ста-
билизации в широком интервале температуры и нагрузки.
Ток через стабилитрон VD1 устанавливают подбором резистора R3.
Подробное описание схемы приводится в [133].
Глава 4. Стабилизаторы напряжения, построенные на интегральных микросхемах
145
DA1
Рис. 4.9. Схема стабилизатора напряжения
с высоким коэффициентом стабилизации
Двуполярный стабилизатор напряжения
на основе однополярной микросхемы
Назначение. Питание радиолюбительских устройств.
Особенности. Различаются стабилизаторы на ИМС КР142 максималь-
ным выходным током и номинальным выходным напряжением, которое
имеет одно из следующих значений: 5, 6, 9,12,15, 20, 24 и 27 В.
Схема. Такой стабилизатор напряжения можно выполнить по схеме,
изображенной на рис. 4.10. Как видно, микросхема DA1 включена по
типовой схеме в плюсовое плечо стабилизатора напряжения. Минусовое
плечо содержит делитель напряжения из резисторов одинакового сопро-
тивления Rl, R2, инвертирующий усилитель на ОУ DA2 и регулирующий
транзистор VT1.
ОУ сравнивает выходное напряжение плеч по абсолютной величине,
усиливает сигнал ошибки и подает его в цепь базы транзистора VT1.
Если напряжение минусового плеча по какой-либо причине становится
меньше, чем плюсового (по абсолютной величине), напряжение на инвер-
тирующем входе ОУ
DA1 становится больше
нуля, и его выходное
напряжение понижается,
открывая регулирующий
транзистор VT1 в боль-
шей мере и, тем самым,
компенсируя снижение
напряжения минусового
плеча. Если же это напря-
жение, наоборот, возрас-
Рис. 4.10. Схема двуполярного стабилизатора
напряжения на основе однополярной микросхемы
146
Как создать источники питания своими руками
тает, процесс протекает в противоположном направлении и равенство
выходных напряжений также восстанавливается.
Подробное описание схемы приводится в [133].
Стабилизатор напряжения на ИМС КР142
с регулируемым выходным напряжением
Назначение. Питание радиолюбительских устройств.
Особенности. Различаются стабилизаторы на ИМС КР142 максималь-
ным выходным током и номинальным выходным напряжением, которое
имеет одно из следующих значений: 5, 6, 9,12,15, 20,24 и 27 В.
Схема. Стабилизатор можно собрать по схеме, представленной на
рис. 4.11. Здесь ОУ DA2 выполняет функции повторителя напряжения,
снимаемого с движка переменного резистора R2. ОУ питается неста-
билизированным напряжением, но на его выходной сигнал это прак-
Рис. 4.11. Схема стабилизатора
напряжения с регулируемым
выходным напряжением
тически не влияет, так как напряжение
смещения нуля не превышает несколь-
ких милливольт.
Благодаря большому входному
сопротивлению ОУ становится воз-
можным увеличить сопротивление
делителя Rl, R2 в десятки раз (по срав-
нению со стабилизатором напряжения
с типовым включением микросхемы
DA1) и, тем самым, значительно умень-
шить потребляемый им ток.
Подробное описание схемы приво-
дится в [133].
Импульсный стабилизатор напряжения на ИМС КР142
Назначение. Питание радиолюбительских устройств.
Особенности. Различаются стабилизаторы на ИМС КР142 максималь-
ным выходным током.и номинальным выходным напряжением, которое
имеет одно из следующих значений: 5, 6, 9,12,15,20, 24 и 27 В.
Схема. Импульсный стабилизатор напряжения можно выполнить по
схеме, изображенной на рис. 4.12.
При подключении источника входного напряжения, когда конден-
сатор С4 разряжен, стабилизатор DA1 открывается, падение напряже-
ния на резисторе R1 открывает транзистор VT1 и тот входит в режим
насыщения. Ведь индуктивное сопротивление катушки в момент вклю-
Глава 4. Стабилизаторы напряжения, построенные на интегральных микросхемах
147
чения довольно велико.
Нарастающий ток через
катушку заряжает конденса-
тор С4, и напряжение на нем
повышается.
При этом увеличивается
напряжение между выводами
2 и 8 микросхемы DA1. Далее
наступает момент, когда оно
достигает значения, равного
выходному напряжению
стабилизатора. Дальнейшее
повышение напряжения на
конденсаторе С4 приводит
к закрыванию микросхемы
VT1
КТ814А
VT2
КТ819А
R8
4,7 к
LLC1	n|R4
“Г Ю мк	z 100
-I—-------1—
VD1 -- C4t_
КД213А^4 100мк“Г
Рис. 4.12. Схема импульсного стабилизатора
напряжения на ИМС КР142
и транзистора, и запасенная катушкой L1 энергия начинает поступать в
нагрузку.
Через некоторое время напряжение на конденсаторе понижается до
значения, при котором напряжение между выводами 2 и 8 DA1 стано-
вится меньше выходного напряжения стабилизатора, микросхема, а вслед
за ней и транзистор VT1, вновь открываются, и весь цикл повторяется.
Таким образом, в процессе работы выходное напряжение стабилизатора
напряжения непрерывно колеблется в небольших пределах относительно
значения, определяемого паспортным значением напряжения ИМС и
параметрами делителя R8, R3, R4.
Цепь R6, СЗ и конденсатор С2 сокращают время включения стабили-
затора напряжения и тем самым повышают его КПД. Требуемое выход-
ное напряжение устанавливают подстроечным резистором R3.
И Примечание.
На основе рассматриваемого стабилизатора на микросхеме
КР142 можно строить и другие устройства, например, стабилиза-
торы тока, устройства для зарядки аккумуляторов и т. п.
Подробное описание схемы приводится в [133].
Стабилизатор тока на ИМС КР142
для зарядки аккумуляторной батареи напряжением 12В
Назначение. Зарядка аккумуляторной батареи напряжением 12 В.
Схема. Стабилизатор тока можно получить, включив микросхему, как
показано на рис. 4.13.
148
Как создать источники питания своими руками
Рис. 4.13. Схема стабилизатора
тока на ИМС КР142 для зарядки
аккумуляторной батареи
напряжением 12 В
В данном случае он предназначен для
зарядки аккумуляторной батареи 12 В.
Делитель R2, R3 ограничивает максималь-
ное выходное напряжение устройства на
уровне 14 В, резистор R1 ограничивает ток
зарядки полностью разряженной батареи и
задает выходное сопротивление.
Подробное описание схемы приводится
в [133].
Стабилизатор тока на ИМС КР142
для зарядки аккумуляторной батареи напряжением б В
Назначение. Зарядка аккумуляторной батареи напряжением 6 В.
Особенности. Различаются стабилизаторы на ИМС КР142 максималь-
ным выходным током и номинальным выходным напряжением, которое
имеет одно из следующих значений: 5, 6, 9,12,15, 20,24 и 27 В.
Схема. В стабилизаторе тока, собран-
ном по схеме на рис. 4.14, транзистор VT1
выполняет функции нижнего плеча дели-
теля (совместно с резистором R1), управ-
ляющего работой микросхемы DA1 таким
образом, что зарядный ток остается все
время неизменным.
Пиковое значение тока через батарею
GB1 зависит от сопротивления резистора
R3 (при указанном на схеме сопротивлении
1 Ом составляет 0,6 А).
Подробное описание схемы приводится
в [133].
17
*ST
С1
..	+ 2,2 мк
Ubx =4=
DA1	MnL +
142ЕН5А	240 GB1
™	bR2 Т-6В
КТ815А Ии к ’
R3
1
Рис. 4.14. Схема стабилизатора
тока ИМС КР142 для зарядки
аккумуляторной батареи
напряжением б В
2
8
ГЛАВА 5
СОЗДАЕМ ИМПУЛЬСНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ
Импульсные источники питания быстро идут на смену
линейным источникам питания благодаря своей высокой
производительности, улучшенной стабилизации напряже-
ния и малым габаритам. Но большинство схем импульсных
источников питания сложны в сборке и настройке, поэ-
тому доступны для повторения продвинутыми радиолю-
бителями.
Достоинства и недостатки импульсных источников питания
Импульсные источники питания в настоящее время получили рас-
пространение не меньше, чем линейные стабилизаторы напряжения. Их
основными достоинствами являются:
♦	высокий коэффициент полезного действия;
♦	малые габариты и масса;
♦	высокая удельная мощность.
Это стало возможным благодаря применению ключевого режима
работы силовых элементов. В ключевом режиме рабочая точка большую
часть времени находится в области насыщения или области отсечки ВАХ,
а зону активного (линейного) режима проходит с высокой скоростью за
очень малое время переключения.
В состоянии насыщения напряжение на транзисторе близко к нулю,
а в режиме отсечки отсутствует ток. Благодаря этому потери в транзи-
сторе оказываются достаточно малыми. Поэтому средняя за период ком-
мутации мощность, рассеиваемая в ключевом транзисторе, оказывается
намного меньше, чем в линейных регуляторах.
Примечание.
Малые потери в силовых ключах приводят к уменьшению или полному
исключению радиаторов.
Улучшение массогабаритных характеристик источников питания обу-
словлено, прежде всего, тем, что из схемы источника питания исключа-
ется силовой трансформатор, работающей на частоте 50 Гц. Вместо него
в схему вводится высокочастотный трансформатор или дроссель, габа-
150
Как создать источники питания своими руками
риты и масса которого намного меньше низкочастотного силового транс-
форматора.
К недостаткам импульсных источников электропитания относятся:
♦	сложность схемы;
♦	наличие высокочастотных шумов и помех;
♦	увеличение пульсаций выходного напряжения;
♦	большое время выхода на рабочий режим.
Сравнительные характеристики линейных источников питания (т. е. с
низкочастотным силовым трансформатором) и импульсных источников
питания приведены в табл. 5.1.
Сравнение линейных и импульсных источников питания	Таблица 5.1
Характеристика	Линейный ИП	Импульсный ИП
КПД, %	30—50	70—80
Удельная мощность, Вт/дм	30—40	140—200
Время удержания выходного напряжения, мс	2—3	20—30
Нестабильность по напряжению, %	0,01—0,1	0,05—0,1
Нестабильность по току, %	0,02—0,1	0,1—0,5
Напряжение пульсаций, мВ	2—5	20—50
Время нарастания переходной характеристики, мкс	20—50	100—500
Выводы из табл. 5.1.
Вывод 1. КПД импульсных источников питания увеличивается по
сравнению с линейными в отношении 1:2, а удельная мощность — в
отношении 1:4.
Вывод 2. При повышении частоты преобразования с 20 кГц до 200 кГц
удельная мощность возрастает в соотношении 1:8, т. е. почти в два раза.
Вывод 3. Импульсные источники питания имеют также большее время
удержания выходного напряжения при внезапном отключении сети. Это
обусловлено тем, что в сетевом выпрямителе импульсного источника
используются конденсаторы большой емкости и с высоким рабочим
напряжением (до 400 В). При этом размеры конденсаторов растут про-
порционально произведению CU, а энергия конденсатора пропорцио-
нально CU. Этой энергии конденсатора достаточно для поддержания в
рабочем состоянии источника питания в течении примерно 30 мс, что
очень важно для сохранения информации в компьютерах при внезапном
отключении питания.
Вывод 4. Пульсации выходного напряжения в импульсных источни-
ках питания больше, чем у линейных. Это обусловлено сложностью пода-
вления коротких импульсов при работе импульсного преобразователя.
Другие характеристики у этих источников практически совпадают.
Глава 5. Создаем импульсные источники питания
151
Структурная схема
нерегулируемого импульсного источника питания
На рис. 5.1 представлена структурная схема нерегулируемого импульс-
ного источника питания с напряжением первичной сети 220 В, 50 Гц.
Выпрямитель, фильтр и стабилизатор, имеющиеся во вторичной цепи
данного источника питания, построены на основе узлов, встречающихся
в обычных источниках электропитания. Названия этих узлов раскрывает
их назначение и не нуждается в пояснении. Способ реализации стаби-
лизатора (линейный или импульсный) в данном случае не так важен по
сравнению с его присутствием в качестве отдельного функционального
узла. Вторичная цепь электропитания в различных вариантах исполне-
ния источника может быть дополнена еще одним фильтром, который
устанавливается между стабилизатором и нагрузкой.
Основными узлами первичной цепи являются:
♦	входной фильтр;
♦	выпрямитель сетевого напряжения;
♦	ВЧ преобразователь выпрямленного питающего напряжения с
трансформатором.
Входной фильтр. Необходимость использования входного фильтра
обусловлена такими факторами:
♦	во-первых, этот фильтр должен устранять резкие кратковременные
скачки питающего напряжения и импульсные помехи, вызванные
работой расположенных поблизости импульсных устройств (ВЧ
помехи) или возникающие в момент подключения или отключения
от сети смежных нагрузок;
♦	во-вторых, фильтр должен эффективно устранять помехи, проника-
ющие в сеть непосредственно от используемого источника питания.
ВЧ трансформаторы, применяемые в импульсном источнике питания,
являются преобразователями импульсных колебаний с полосой частот до
нескольких (если не выше) мегагерц. Передача энергии трансформатором
имеет двухсторонний характер.
И Примечание.
В направлении сеть -> нагрузка происходит передача колебаний ВЧ
преобразователя. В обратном же направлении, то есть нагрузка ->
преобразователь -> сеть, могут передаваться помехи, возникаю-
щие при работе нагрузочных цепей.
Причем, как правило, в направлении сеть нагрузка трансфор-
матор действует как понижающий, и, следовательно, в обратном
направлении он работает как повышающий.
152
Как создать источники питания своими руками
Рис. 5.1. Структурная схема нерегулируемого импульсного источника питания
Если входной фильтр не установлен, то помехи, возникающие непо-
средственно в устройстве, будут эффективно транслироваться в сеть с
частью информационной составляющей. Таким образом, входной фильтр
применяется не только для устранения паразитного эффекта обратной
трансформации, но и для защиты от утечки информации.
Каскад ВЧ преобразователя. В импульсном источнике питания
(рис. 5.1) используется каскад ВЧ преобразователя автогенераторного
типа, режим автоколебаний которого определяется только значением
номиналов его собственных элементов и не регулируется.
Рассматриваемый источник питания может дополнительно включать
в себя датчик перегрузки, который воздействует:
♦	либо на стабилизатор;
♦	либо на ВЧ преобразователь, блокируя его работу до момента устра-
нения причины неисправности.
При правильном подборе элементной базы источник (рис. 5.1) прост
в реализации, но из-за сравнительно низкого КПД такие источники
используются редко. Падение КПД будет происходить при увеличении
числа вторичных каналов различных напряжений, так как для каждого
из них потребуется отдельный стабилизатор напряжения.
Существенным недостатком схемы может быть и очень высокая
чувствительность автогенераторов, совмещенных с силовым каскадом,
к величине нагрузки. Ее изменение может привести к срыву ВЧ колеба-
ний и нестабильности работы источника питания подобного рода.
Структурная схема регулируемого
импульсного источника питания
Структурная схема сетевого источника питания, построенного с уче-
том оптимальных принципов регулирования выходного напряжения,
представлена на рис. 5.2. Схема осуществляет две функции — преобра-
зование и стабилизацию напряжения.
Глава 5. Создаем импульсные источники питания
153
Рис. 5.2. Структурная схема регулируемого импульсного источника питания
с одноканальной системой питания
Принципиальные отличия структурной схемы регулируемого импульс-
ного источника питания (рис. 5.2) от схемы нерегулируемого ИП:
♦	отсутствует стабилизатор, вторичного напряжения;
♦	добавлены измерительная цепь, задающий генератор, схема управ-
ления;
♦	изменены функции каскада ВЧ преобразователя.
Силовой каскад работает в режиме усилителя мощности колебаний,
поступающих со схемы управления. Его нагрузкой является ВЧ транс-
форматор. Здесь ВЧ преобразователем можно назвать совокупность
следующих узлов: задающий генератор, схема управления, ВЧ усилитель
мощности, ВЧ трансформатор (TV).
Схема управления включает в себя широтно-импульсный модуля-
тор и полностью определяет режим работы УМ. Выходное напряжение
схемы управления имеет форму прямоугольных импульсов. Изменение
длительности паузы между этими импульсами регулирует поступление
энергии во вторичную цепь.
Исходные параметры для работы схемы управления — это сигналы
ошибки, поступающие от измерительной цепи, в которой производится
сравнение эталонного значения напряжения с реальным, присутствую-
щим в данный момент на нагрузке. По сигналу ошибки схема управления
изменяет длительность паузы между импульсами в сторону ее увеличения
или уменьшения, в зависимости от величины отклонения реального значе-
ния напряжения от номинального. В частности, в схему управления может
входить узел защиты каскада УМ от перегрузки и короткого замыкания.
Наличие ШИМ передаваемого напряжения предъявляет определен-
ные требования к параметрам и построению сглаживающего фильтра
выпрямленного вторичного напряжения. Первым элементом данного
фильтра после выпрямителя должна быть катушка индуктивности в каж-
дом канале вторичного напряжения.
154
Как создать источники питания своими руками
На схеме, показанной на рис. 5.2, представлена структура однока-
нальной системы питания, реальные же источники имеют, как правило,
несколько вторичных каналов с различной нагрузочной способностью.
Импульсный источник питания 5 В 0,2 А
Назначение. Источником можно питать устройства, выполненные на
цифровых микросхемах, и другую малочувствительную к помехам аппа-
ратуру. Для питания радиоприемников и усилительной аппаратуры он не
пригоден из-за значительного уровня шумов. Помехи, излучаемые в эфир
и наводимые в сеть, слабые, так как мощность источника мала. Экраном
устройства служит корпус от батареи «Крона».
Особенности. Небольшие размеры устройства достигнуты благодаря
тому, что в нем применены малогабаритные детали. Транзисторы рассеи-
вают мало тепла: когда через них протекает ток, они полностью открыты.
Источник некритичен к замыканию выхода.
Характеристики. Входное напряжение — переменное 220 В 50 Гц.
Выходное напряжение — 5 В. Ток нагрузки — до 200 мА.
Схема. Схема источника питания изображена на рис. 5.3. Рабочие точки
транзисторов VT1, VT2 резисторами Rl, R3, R5, R7 выведены на границу
режима отсечки. Транзисторы еще закрыты, но увеличена проводимость
участка коллектор-эмиттер, и даже небольшой рост напряжения на базе
приведет к открытию транзисторов: т. е. уменьшены напряжения с вторич-
ных обмоток трансформатора Т1, необходимые для управления.
Рис. 5.3. Схема импульсного
источника питания 5 В 0,2 А
Чтобы создать условия для
автогенерации, следовало бы еще
больше увеличить проводимость
транзисторов, однако сделать
это путем дальнейшего повыше-
ния напряжения на базе нельзя,
потому что проводимость при этом
окажется различной для разных
транзисторов и будет изменяться
по мере изменения температуры.
Поэтому применены резисторы
R2, R6, включенные параллельно
транзисторам. При включении
источника питания сглаживающий
конденсатор С1 заряжается через
резистор R4, защищающий диод-
ный мост VD1 от перегрузки.
Глава 5. Создаем импульсные источники питания
155
Подача входного напряжения вызывает появление напряжения на
выходе запускающего делителя, образованного резисторами R2 и R6. Это
напряжение приложено к колебательному контуру из первичной обмотки
трансформатора Т1 и конденсатора С2.
Во вторичной обмотке II наводится импульс ЭДС. Мощность этого
импульса достаточна для введения транзистора VT1 в насыщение, так
как в начальный момент ток через него не проходит из-за самоиндукции
трансформатора Т1. Затем начинает поступать ток с вторичной обмотки II,
удерживающий транзистор VT1 в открытом состоянии. Транзистор VT2 в
течение этого полупериода колебательного процесса полностью закрыт. Его
удерживает в таком состоянии ЭДС, наводимая во вторичной обмотке III.
После зарядки конденсатора С2 ток, проходящий через транзистор
VT1, прекращается, и он закрывается. Во втором полупериоде колеба-
тельного процесса в контуре (Tl, С2) ток в начальный момент, когда еще
транзисторы закрыты, проходит через второе плечо запускающего дели-
теля (параллельно включенные резистор R6 и участок коллектор-эмиттер
транзистора VT2).
Аналогично открывается транзистор VT2 и затем удерживается в пол-
ностью открытом состоянии. После разрядки конденсатора С2 ток через
транзистор VT2 прекращается, и он закрывается. Таким образом, ток через
транзисторы проходит только в том случае, когда они полностью открыты
и имеют минимальное сопротивление участка коллектор-эмиттер, поэтому
мощность тепловых потерь мала.
Высокочастотные колебания выпрямляются диодами VD2, VD3, пуль-
сации сглаживает конденсатор СЗ. Выходное напряжение поддерживается
постоянным стабилитроном VD4. К выходу источника питания можно
подключать нагрузку с потребляемым током до 40 мА. При большем токе
увеличиваются низкочастотные пульсации, уменьшается выходное напря-
жение. Источник питания можно использовать вплоть до замыкания
выхода, ток которого равен 200 мА.
Примечание.
Незначительный нагрев транзисторов, не зависящий от тока
нагрузки, объясняется тем, что в этом устройстве возможно про-
хождение сквозного тока через транзисторы, когда первый транзи-
стор еще не успел полностью закрыться, а второй уже начал откры-
ваться.
Моточные элементы. Трансформатор выполнен на кольцевом феррито-
вом магнитопроводе К10х6х5 1000НН. Обмотки I, И, III, IV содержат, соот-
ветственно, 400,30,30,20+20 витков провода ПЭЛШО-0,07. Для повышения
надежности необходимо изолировать обмотки одну от другой трансформа-
156
Как создать источники питания своими руками
торной бумагой или тонкой лакотканью. Магнитопровод можно применять
любой с близкой начальной проницаемостью и размерами.
Элементная база. Конденсатор С2 — КМ-4 или любой другой указан-
ной емкости на номинальное напряжение не менее 250 В. При отсутствии
малогабаритных высоковольтных конденсаторов на месте С1 допустимо
использовать пять включенных параллельно конденсаторов КМ-5 группы
Н90 емкостью 0,15 мкФ. Хотя в справочниках указано, что их номиналь-
ное напряжение 50 В, практически большинство из них выдерживает
постоянное входное напряжение 250 В. Их пробой не вызовет каких-либо
серьезных последствий, так как резистор R4 сработает как предохрани-
тель. Конденсатор СЗ — К53-16 или любой малогабаритный с емкостью и
номинальным напряжением, не ниже указанных на схеме значений.
Все резисторы — С2-23, МЛТ или другие малогабаритные. Теплоотводы
для транзисторов не требуются. Рабочая частота преобразования около
100 кГц при токе, потребляемом нагрузкой, 50 мА. Чем больше рабочая
частота переключения транзисторов, тем меньшую индуктивность может
иметь колебательный контур, а, следовательно, и меньшие размеры транс-
форматора и всего источника питания.
Внимание.
При монтаже и налаживании устройства следует соблюдать общеиз-
вестные меры предосторожности работы с сетью напряжением 220 В.
Налаживание. Правильно собранный источник питания должен сразу
заработать. Однако, если транзисторы сильно нагреваются (а это значит,
они полностью не открываются), подбирают резисторы R3, R7 и пропорцио-
нально им Rl, R5. Выходное напряжение может быть иным. Для этого следует
изменить число витков обмотки IV и заменить VD4 другим стабилитроном.
Чертеж печатной платы
Печатная плата. На рис. 5.4 представ-
лен чертеж печатной платы. Плата выпол-
нена из одностороннего фольгированного
стеклотекстолита или гетинакса. Ее можно
изготовить без травления, удаляя резцом
фольгу по линиям. Транзисторы следует
устанавливать один чуть выше другого,
чтобы их корпусы не соприкасались.
Цифрами обозначены отверстия, соот-
ветствующие номерам выводов трансфор-
матора Т1. Выводы 1 и 4 запаяны в одно
отверстие. Конденсатор С1 расположен
над диодным мостом. Сетевые провода
закреплены скобой, впаянной в плату.
Трансформатор Т1 надет на штырь из
Глава 5. Создаем импульсные источники питания
157
проволоки, запаянный в плату. На этот штырь нужно надеть изоляцион-
ную трубку. Выходная колодка припаяна короткими толстыми проводами
к выводам стабилитрона.
Резисторы и диоды установлены вертикально. Собранный блок изоли-
руют бумагой или пленкой от металлического корпуса батареи «Крона», в
котором его и размещают.
Подробное описание схемы приводится в [101].
Миниатюрный импульсный сетевой источник питания
с выходом 5 В 3 Вт
Назначение. Питание электронных часов, микрокалькулятора, элек-
тронного термометра и другой маломощной радиоэлектронной аппара-
туры
Характеристики. Входное напряжение — 220 В ±15%. Выходное напря-
жение — 5 В. Максимальная мощность нагрузки — 3 Вт. Частота преобра-
зования — 35 кГц. Коэффициент полезного действия — 75%. Удельная мощ-
ность —115 Вт/дм.
Схема. Схема источника питания изображена на рис. 5.5. Основным
узлом блока является так называемый полумостовой преобразователь
напряжения, выполненный на транзисторах VT1, VT2 и трансформаторе
Т1. Напряжение питающей сети выпрямляется диодным мостом VD1.
Стабилитроны VD3—VD5 и резистор R1, включенные параметрическим
стабилизатором, вместе с конденсаторами С2—С4 образуют делитель
выпрямленного напряжения. Светодиод VD2 служит индикаторов вклю-
FU1
0.15А
АЛ102Б
R2
13 к~Г 270°,, 9 bl
R4
оо С1
° 1000=1=
7 400 В
С2
100mk=J= VD3^
6В +
R3
13к
.10
8,2 к
s.5
DA1
С6
0,047
МК
R5 20 к " R6 910
FU2
0,15А
VD1
КЦ407А
СЗ
.1	v7VD4
160 В
КС630А
Т1
VT1
VD11
КД5ЮА
-ЕМ—
С4
VD10
КД ЮЗА
4^—1
R7 Юк
VVD12
DA1
VT1,VT2
VD3
VD6, VD7
VD8.VD12
К140УД2А
КТ940А
КС162А
КД5ЮА
КД 105В
= ^?RTR^KC630A ^VD6
160 В
nR1*
Ц1,6к
С7
0,15 мк
VD7V VVD8
VT2
R8 Юк
£4
К нагрузке (5 В)
Рис. 5.5. Миниатюрный импульсный сетевой источник питания
158
Как создать источники питания своими руками
чения источника питания. Напряжение на симметричном стабилитроне
VD3 используется для питания задающего генератора. Резистор R1, вхо-
дящий как балластный в параметрический стабилизатор, обеспечивает
напряжение вольтодобавки на конденсаторе С8.
В случае короткого замыкания на выходе этот резистор ограничивает
ток, потребляемый блоком питания от сети. Кроме этого, он и конденса-
тор С1 образуют фильтр, подавляющий высокочастотные помехи, созда-
ваемые преобразователем. Задающий генератор собран на операционном
усилителе DA1 по схеме мультивибратора. Его особенность — использова-
ние для питания однополярного напряжения, снимаемого со стабилитрона
VD3, что уменьшает общее число элементов блока.
Гальваническую развязку генератора и высоковольтного транзистора
VT1 по постоянному току обеспечивает конденсатор С6. Необычен и способ
управления транзистором VT2. Его открывает ток, протекающий через рези-
стор R9 тогда, когда закрыт транзистор VT1. В момент открывания транзи-
стора VT1 к эмиттерному переходу транзистора VT2 прикладывается обрат-
ное напряжение, вызывающее эффективное рассасывание неосновных носи-
телей в базе, что приводит к его закрыванию без появления сквозного тока.
Диод VD11 ограничивает обратное напряжение на эмиттерном переходе
транзистора VT2, не препятствуя току через первичную обмотку транс-
форматора Т1 и открытый транзистор VT1. Такое построение этого узла
преобразователя позволяет исключить сквозной ток через транзисторы и
не требует применения трансформатора в цепи управления. Закрывание
транзистора VT1 приводит к открыванию транзистора VT2 также без
появления сквозного тока. Транзисторы VT1, VT2 работают в облегченном
режиме, что обеспечивает повышенную надежность блока питания.
Моточные элементы. Трансформатор Т1 намотан на кольце типораз-
мера К12х8хЗ из феррита 2000НМ. Первичная обмотка содержит 500 вит-
ков провода ПЭВ-2-0,15. Вторичная, рассчитанная на выходное напряже-
ние 5 В, — 50 витков провода ПЭВ-2-0,31, с отводом от середины.
Элементная база. Стабилитрон КС162А можно заменить на КС156А.
Транзисторы могут быть КТ604Б или КТ605Б, но. тогда стабилитроны
КС630А придется заменить на КС620А. В этом случае КПД блока несколько
ухудшится.
Налаживание. Налаживание источника питания сводится к подборке
резисторов R1 и R9 под конкретное значение мощности нагрузки. Резистор
R9 выбирают из условия насыщения транзистора VT2, что определяют с
помощью осциллографа. Сопротивление резистора R1 должно быть таким,
чтобы при номинальной нагрузке и напряжении питающей сети 220 В через
стабилитроны VD4, VD5 протекал ток не менее 5 мА. Для снижения пульса-
ций выходного напряжения емкость конденсаторов СЗ и С4 надо увеличить
в 2—3 раза. Кроме того, уровень пульсаций можно дополнительно снизить
Глава 5. Создаем импульсные источники питания
159
путем подключения параллельно конденсатору С7 оксидного конденсатора
емкостью 50—100 мкФ на номинальное напряжение 10 В.
Подробное описание схемы приводится в [123].
Импульсный источник питания 5 В б А,
построенный на ИМС КР142ЕН19А
Назначение. Предназначен для питания электронных устройств напря-
жением 5 В от сети переменного тока.
Особенности. Преобразователь не содержит дефицитных и дорогих
элементов, прост в изготовлении и налаживании. Источник питания снаб-
жен защитой от бросков выходного напряжения и от перегрузки по току с
автоматическим возвратом в рабочий режим после ее устранения.
Характеристики. Входное напряжение — 150—240 В. Частота входного
напряжения — 50—60 Гц. Частота преобразования — 100 кГц. Выходное
напряжение — 5 В. Амплитуда пульсаций выходного напряжения — не
более 50 мВ. Ток нагрузки — до 6 А. Температура окружающей среды от -10
до +50°С. Габариты — 60x95x30 мм.
Схема. На рис. 5.6 показана схема импульсного источника питания.
Узел управления реализует широтно-импульсный принцип стабилизации
выходного напряжения. На элементах DD1.1, DD1.2 выполнен задающий
генератор, работающий на частоте около 100 кГц при скважности, близ-
кой к двум. Импульсы длительностью около 5 мкс через конденсатор СП
поступают на вход элемента DD1.3, а затем усиливаются по току включен-
ными параллельно элементами DD1.4—DD1.6.
Чтобы стабилизировать выходное напряжение источника питания, дли-
тельность импульса во время регулирования уменьшается. «Укорачивает»
импульсы транзистор VT1. Открываясь каждый период работы генера-
тора, он принудительно устанавливает на входе элемента DD1.3 низкий
уровень. Это состояние удерживается до конца очередного периода раз-
ряженным конденсатором С11.
На транзисторах VT2, VT3 выполнен мощный усилитель тока, обеспе-
чивающий форсированное переключение коммутирующего транзистора
VT4. Диаграммы напряжения на основных элементах источника питания
во время его запуска показаны на рис. 5.7.
Когда транзистор VT4 открыт, ток, протекающий через него и обмотку
I трансформатора Т1, линейно нарастает. Импульсное напряжение с дат-
чика тока Rl 1 через резистор R7 подается на базу транзистора VT1. Чтобы
исключить ложное открывание транзистора, выбросы тока сглаживает
конденсатор С12.
Первые после запуска несколько периодов мгновенное напряжение
на базе транзистора VT1 остается меньше напряжения открывания. Как
RK1 16
'220 В
J-Z.		_7т -СЗ	|
•ф- \	т	0,1 мк
4.	С2=|=	630 В
FU1 2 A
L1
04—|— 2	iVD35	7VD5 =
Т ' С5=т= 5	^VD42	kVD6 =
C7
VD3...VD6
C6 КД243Г
R9|
10k
C14
0,01 мк
630 В
VD9
КД6238ВС
T1
III

U1.2
R15
820
IR1	R2
15k 100k
DA1
КР1171СП73
1
4 VCC
GND
2
ТПз
+ C9
2iVD1=r=22 мк
16B
nR8
LJ200
к
R12|
3300
1600 В
C4...C7
C8	3300
22mkx350B	500 В
VD8 10DF8
К Г
DD1 К561ЛН2
VT1 KT3102A
VD1 Д814Д
vt3
KT681A
R11
1
R10
5,1 к
4Ф
VD2
КД521А DD1
VD7
КД521А
VT2
KT680A
VT4
IRFBE20
C15...G17
2200 мк
10B
R13-
5,1 к
C18
0,015 мк
1
L2
Puc. 5.6. Схема импульсного источника питания 5 В 6 А
R14
5,1 к
DA2
R16
100
3
2
DA2 KP142EH19A
U1 АОТ128Б
ID
z
C19
2200 мк
10B
Как создать источники питания своими рукамя
Глава 5. Создаем импульсные источники питания
161
только мгновенное напря-
жение во время очередного
периода достигнет порога
0,7 В, транзистор VT1 откро-
ется, что, в свою очередь, при-
ведет к закрыванию коммути-
рующего транзистора VT4.
Таким образом, ток в обмотке
I, а, значит, и в нагрузке не
может превышать некоторого
значения, заранее определен-
ного сопротивлением рези-
стора R11.
Рис, 5,7, Диаграммы напряжения
на основных элементах источника питания
во время его запуска
Примечание.
Этим обеспечивается защита источника питания от перегрузки по
току.
Фазировка обмоток трансформатора Т1 установлена такой, что во время
открытого состояния транзистора VT4 диоды VD7 и VD9 закрыты обрат-
ным напряжением. Когда коммутирующий транзистор закроется, напря-
жение на всех обмотках меняет знак и увеличивается до тех пор, пока эти
диоды не откроются. Тогда энергия, накопленная во время импульса в маг-
нитном поле трансформатора Т1, направляется на зарядку конденсаторов
выходного фильтра С15—С17 и конденсатора С9.
 Примечание.
Фазировка обмоток II и III совпадает. Поэтому напряжение на конден-
саторе С9 в режиме стабилизации выходного напряжения также ста-
билизировано независимо от значения входного напряжения источ-
ника питания.
Регулирующим элементом источника питания является микросхема
DA2 КР142ЕН19А. Когда напряжение на управляющем выводе 1 микро-
схемы достигнет 2,5 В, через нее и через излучающий диод оптрона начи-
нает протекать ток, увеличивающийся с ростом выходного напряжения.
Фототранзистор оптрона открывается, и ток, протекающий через рези-
сторы R5, R7 и R11, создает на них падение напряжения, также увеличи-
вающееся с ростом выходного напряжения.
Мгновенное напряжение на базе транзистора VT1, равное сумме паде-
ния напряжения на резисторе R7 и датчике тока Rl 1, не может превышать
6 № 6391
162
Как создать источники питания своими руками
0,7 В. Поэтому при увеличении тока фототранзистора оптрона увеличива-
ется постоянное напряжение на резисторе R7 и уменьшается амплитуда
импульсной составляющей на резисторе R11, что, в свою очередь, проис-
ходит только из-за уменьшения длительности открытого состояния ком-
мутирующего транзистора VT4. Если же длительность импульса уменьша-
ется, то сокращается и «порция» энергии, перекачиваемая каждый период
трансформатором Т1 в нагрузку.
Таким образом, если выходное напряжение источника питания меньше
номинального значения, например, во время его запуска, длительность
импульса и энергия, передаваемая на выход, максимальны. Когда выходное
напряжение достигнет номинального уровня, появится сигнал обратной
связи, вследствие чего длительность импульса уменьшится до значения,
при котором выходное напряжение стабилизируется.
Если по каким-либо причинам выходное напряжение увеличивается,
например, при резком уменьшении тока нагрузки:
♦	сигнал обратной связи также увеличивается;
♦	длительность импульса уменьшается, вплоть до нуля;
♦	выходное напряжение источника питания возвращается к номи-
нальному значению.
На микросхеме DA1 выполнен узел запуска преобразователя. Его назна-
чение — блокировать работу узла управления, если напряжение питания
меньше 7,3 В. Это обстоятельство связано с тем, что коммутатор — поле-
вой транзистор IRFBE20 — не полностью открывается при напряжении на
затворе менее 7 В.
Узел запуска работает следующим образом. При включении источ-
ника питания конденсатор С9 начинает заряжаться через резистор R8.
Пока напряжение на конденсаторе составляет единицы вольт, на выходе
(вывод 3) микросхемы DA1 удерживается низкий уровень, и работа узла
управления заблокирована. В этот момент микросхема DA1 по выводу 1
потребляет ток 0,2 мА, и падение напряжения на резисторе R1 состав-
ляет около 3 В. Примерно через 0,15—0,25 с напряжение на конденсаторе
достигнет 10 В, при котором напряжение на выводе 1 микросхемы DA1
равно пороговому значению (7,3 В). На ее выходе появляется высокий
уровень, разрешающий работу задающего генератора и узла управления.
Начинается запуск преобразователя. В это время узел управления пита-
ется энергией, запасенной в конденсаторе С9. Напряжение на выходе пре-
образователя начнет увеличиваться, а, значит, оно будет увеличиваться
и на обмотке II во время паузы. Когда оно станет больше напряжения
на конденсаторе С9, диод VD7 откроется, и конденсатор в дальнейшем
будет каждый период подзаряжаться от вспомогательной обмотки II.
Здесь, однако, следует обратить внимание на важную особенность источ-
ника питания.
Глава 5. Создаем импульсные источники питания
163
Ток зарядки конденсатора через резистор R8, в зависимости от вход-
ного напряжения источника питания, составляет 1—1,5 мА, а потребление
узла управления во время работы — 10—12 мА. Это означает, что во время
запуска конденсатор С9 разряжается. Если его напряжение уменьшится
до порогового уровня микросхемы DA1, узел управления выключится,
а поскольку в выключенном состоянии он потребляет не более 0,3 мА,
напряжение на конденсаторе С9 будет увеличиваться до повторного вклю-
чения.
Такое происходит либо при перегрузке, либо при большой емкост-
ной нагрузке, когда напряжение на выходе не успевает за пусковое время
20—30 мс увеличиться до номинального значения. В этом случае необ-
ходимо увеличить емкость конденсатора С9. Между прочим, указанная
особенность работы узла управления позволяет источнику питания нахо-
диться в режиме перегрузки неограниченно долго, поскольку он в этом
случае работает в пульсирующем режиме, причем время работы (запуск)
в 8—10 раз меньше времени нерабочего состояния. Коммутирующие эле-
менты при этом даже не нагреваются.
Еще одна особенность источника питания — защита нагрузки от пре-
вышения напряжения, которое происходит, например, при отказе какого-
либо элемента в цепи обратной связи. В рабочем режиме напряжение на
конденсаторе С9 — примерно 10 В, и стабилитрон VD1 закрыт.
В случае обрыва в цепи обратной связи выходное напряжение увели-
чивается сверх номинального значения. Но вместе с ним увеличивается
напряжение на конденсаторе С9, и при значении около 13 В стабилитрон
VD1 открывается. Процесс длится 50—500 мс, в течение которых ток через
стабилитрон плавно нарастает, многократно превышая его максимальное
значение. При этом кристалл элемента нагревается и расплавляется — ста-
билитрон практически превращается в перемычку с сопротивлением от
единиц до нескольких десятков ом.
Напряжение на конденсаторе С9 уменьшается до значений, недостаточ-
ных для включения узла управления. Выходное же напряжение, получив
в зависимости от тока нагрузки приращение в 1,3—1,8 раза, уменьшается
до нуля. На элементах L2, С19 выполнен дополнительный фильтр, умень-
шающий амплитуду пульсаций выходного напряжения. Чтобы умень-
шить проникновение высокочастотных помех в сеть, на входе установлен
фильтр С1—СЗ, LI, С4—С7, который, к тому же, сглаживает потребляемый
во время работы импульсный ток с частотой 100 Гц. Терморезистор RK1
(ТР10) имеет относительно высокое сопротивление в холодном состоянии,
что ограничивает пусковой ток преобразователя при включении и защи-
щает диоды выпрямителя.
Во время работы терморезистор нагревается, сопротивление его умень-
шается в несколько раз и на КПД источника питания практически не влия-
164
Как создать источники питания своими руками
ет. При закрывании транзистора VT4 на обмотке I трансформатора Т1 воз-
никает импульс напряжения, амплитуда которого определяется индуктив-
ностью рассеяния. Чтобы ее уменьшить, в преобразователе установлена
цепь VD8, R9, С14. Она устраняет опасность пробоя коммутирующего
транзистора и снижает требования по максимальному напряжению на его
стоке, что повышает надежность преобразователя в целом.
Элементная база. Источник питания выполнен, в основном, на стан-
дартных отечественных и импортных элементах, за исключением моточ-
ных изДелий. Дроссели L1 и L2 намотаны на кольцах К10х6х4,5 из пермал-
лоя МП140. Магнитопроводы сначала изолируют одним слоем лакоткани.
Каждую обмотку наматывают проводом ПЭТВ-0,35 виток к витку в два
слоя на своей половине кольца, причем между обмотками дросселя L1 дол-
жен оставаться зазор не менее 1 мм. Обмотки дросселя L1 содержат по 26
витков, а дросселя L2 — по семь витков, но в восемь проводников каждая.
Намотанные дроссели пропитывают клеем БФ-2 и сушат при температуре
около 60°С.
Моточные элементы. Трансформатор — главная и самая ответственная
деталь источника питания. От качества его изготовления зависит надеж-
ность и устойчивость работы преобразователя, его динамические характе-
ристики и работа в режиме холостого хода и перегрузки. Трансформатор
выполнен на кольце К17х10х6,5 из пермаллоя МП140. Перед намоткой
магнитопровод изолируют двумя слоями лакоткани. Провод укладывают
плотно, но без натяга. Каждый слой обмотки промазывают клеем БФ-2, а
потом обматывают лакотканью.
Первой наматывают обмотку I. Она. содержит 228 витков провода
ПЭТВ-0,2—0,25, намотанных виток к витку в два слоя, между которыми про-
ложен один слой лакоткани. Обмотку изолируют двумя слоями лакоткани.
Следующей наматывают обмотку III. Она содержит семь витков провода
ПЭТВ-0,5 в шесть проводников, распределенных равномерно по периметру
кольца. Поверх нее укладывают один слой лакоткани. И, наконец, последней
наматывают обмотку И, содержащую 13 витков провода ПЭТВ-0,15—0,2 в
два проводника. Ее равномерно укладывают по периметру кольца с некото-
рым натягом для плотного прилегания к обмотке III. После этого готовый
трансформатор обматывают двумя слоями лакоткани, промазывают сна-
ружи клеем БФ-2 и просушивают при температуре 60°С.
Аналоги. Вместо транзистора VT4 можно применить другой с допусти-
мым напряжением на стоке не менее 800 В и максимальным током 3—5 А,
например, BUZ80A, КП786А, а вместо диода VD8 — любой быстродейству-
ющий диод с допустимым обратным напряжением не менее 800 В и током
1—3 А, например, FR106.
Теплоотвод транзистора соединяют с общей точкой конденсаторов С1 и
С2. В этом случае источник питания лучше подключать к трехконтактной
Глава 5. Создаем импульсные источники питания
165
розетке с заземлением. Указанные меры позволяют значительно умень-
шить излучаемые преобразователем помехи. Если все элементы источника
питания исправны, правильно изготовлены и соединены в соответствии
со схемой, в налаживании он не сложен.
Внимание.
Во время налаживания и работы с преобразователем помните, что
его элементы находятся под высоким напряжением, опасным для
жизни. Будьте внимательны и осторожны!
Подробная методика изготовления и наладки приводится в [66].
Импульсный стабилизатор напряжения на трех транзисторах
Назначение. Предназначен для питания электронных устройств напря-
жением 15 В.
Особенности. Несмотря на простоту, стабилизатор обладает довольно
высоким КПД. Благодаря этому импульсные стабилизаторы напряжения
получают в последнее время все более широкое распространение, хотя они,
как правило, сложнее традиционных и содержат большее число элементов.
Характеристики. При входном напряжении 24 В, выходном 15 В и токе
нагрузки 1 А измеренное значение КПД было равно 84%.
Схема. Несложный импульсный стабилизатор с выходным напряже-
нием, меньшим входного, можно собрать, всего на трех транзисторах, два
из которых (VT1, VT2) образуют ключевой регулирующий элемент, а тре-
тий (VT3) — является усилителем сигнала рассогласования. Схема пред-
ставлена на рис. 5.8.
Устройство работает в автоколебательном режиме. Напряжение поло-
жительной обратной связи с коллектора транзистора VT2 (он составной)
через конденсатор С2 поступает в цепь базы транзистора VT1. Транзистор
VT2 периодически открывается до насыщения током, протекающим через
резистор R2. Так как коэффициент передачи тока базы этого транзистора
Рис. 5.8. Схема импульсного стабилизатора напряжения
на трех транзисторах
166
Как создать источники питания своими руками
очень большой, то он насыщается при относительно небольшом базовом
токе. Это позволяет выбрать сопротивление резистора R2 довольно боль-
шим, и, следовательно, увеличить коэффициент передачи регулирующего
элемента.
Напряжение между коллектором и эмиттером насыщенного тран-
зистора VT1 меньше, чем напряжение открывания транзистора VT2 (в
составном транзисторе, как известно, между выводами базы и эмиттера
включено последовательно два р-n перехода), поэтому, когда транзистор
VT1 открыт, VT2 надежно закрыт.
Элементом сравнения и усилителем сигнала рассогласования является
каскад на транзисторе VT3. Его эмиттер подключен к источнику образцо-
вого напряжения — стабилитрону VD2, а база — к делителю выходного
напряжения R5—R7.
В импульсных стабилизаторах регулирующий элемент работает в ключе-
вом режиме. Поэтому выходное напряжение регулируется изменением скваж-
ности работы ключа. В рассматриваемом устройстве открыванием и закры-
ванием транзистора VT2 по сигналу транзистора VT3 управляет транзистор
VT1. В моменты, когда транзистор VT2 открыт, в дросселе L1, благодаря про-
теканию тока нагрузки, запасается электромагнитная энергия. После закрыва-
ния транзистора запасенная энергия через диод VD1 отдается в нагрузку.
Моточные элементы. Дроссель L1 намотан на кольце К26х16х12 из
феррита с магнитной проницаемостью 100 проводом диаметром 0,63 мм и
содержит 100 витков. Индуктивность дросселя при токе подмагничивания
1 А около 1 мГн.
Элементная база и аналоги. Характеристики стабилизатора во многом
определяются параметрами транзистора VT2 и диода VD1, быстродей-
ствие которых должно быть максимально возможным. В стабилизаторе
можно применить транзисторы КТ825Г (VT2), КТ313Б, КТ3107Б (VT1),
КТ315Б, (VT3), диод КД213 (VD1) и стабилитрон КС168А (VD2).
Описание схемы приводится по [39].
Экономичный импульсный источник питания,
формирующий на выходе двуполярное напряжение + 27 В и -27 В
при токе нагрузки до 0,6 А
Назначение. Питание радиоэлектронной аппаратуры двуполярным
напряжением ±27 В при токе нагрузки до 600 мА.
Особенности. Уменьшение массы, габаритов и повышение экономич-
ности источников питания является одной из актуальных задач при кон-
струировании современной радиоэлектронной аппаратуры. Наиболее
просто эта задача решается заменой традиционного выпрямителя (с
громоздким сетевым трансформатором и емкостным фильтром) высо-
Глава 5. Создаем импульсные источники питания
167
кочастотным преобразователем с последующим выпрямлением высоко-
частотного напряжения.
Характеристики. Напряжение на входе — переменное 220 В 50 Гц. На
выходе блока получают двуполярное напряжение + 27 В и -27 В при токе
нагрузки до 0,6 А. Амплитуда пульсаций выходного напряжения при
максимальном токе нагрузки не превышает 30 мВ.
Схема. Принципиальная схема такого источника питания изображена
на рис. 5.9.
Рис. 5.9. Схема импульсного источника питания, формирующая
на выходе двуполярное напряжение + 27 В и -27 В при токе нагрузки до 0,6 А
Выпрямитель сетевого напряжения собран на диодах VI—V4.
Преобразователь выпрямленного напряжения выполнен на транзисто-
рах V6, V7 и трансформаторах Т1 и Т2, а выпрямитель напряжения повы-
шенной частоты — на диодах V8—VII. Рабочая частота преобразова-
теля напряжения 22 кГц. Конденсаторы С1 и С2 необходимы для защиты
питающей сети от помех, возникающих при работе преобразователя.
Резисторы R1 и R2 совместно с конденсаторами СЗ, С4 являются пер-
вичным фильтром и одновременно делителем напряжения для преобра-
зователя. Цепочка V5, R3, С5, R5 служит для облегчения запуска гене-
ратора преобразователя. Фильтром выпрямленного высокочастотного
напряжения служат конденсаторы С6, С7.
Примечание.
Использование двух трансформаторов в преобразователе напря-
жения позволило увеличить его КПД. В обычных преобразователях с
одним трансформатором последний работает в режиме насыщения.
В преобразователе с двумя трансформаторами выходной транс-
168
Как создать источники питания своими руками
форматор работает в линейном режиме при значительно меньших
индукциях, чем в однотрансформаторном преобразователе. Это
позволяет уменьшить потери в сердечнике, а, следовательно, повы-
сить КПД преобразователя.
Насыщающийся трансформатор Т2 рассчитан только на мощность,
потребляемую базовыми цепями транзисторов V6 и V7 и поэтому имеет
небольшие размеры. К недостаткам преобразователей с одним трансфор-
матором следует отнести и то, что в момент переключения транзисторов
появляется значительный выброс коллекторного тока. В преобразователе
с двумя трансформаторами этот выброс практически отсутствует, что
значительно снижает так называемые динамические потери и повышает
общий КПД преобразователя.
Наличие связи между трансформаторами через обмотки III приводит
к тому, что в нужный момент трансформатор Т2 входит в режим насыще-
ния. Это необходимо для того, чтобы выполнялись условия работы пре-
образователя, о которых было сказано выше. Трансформатор Т2 является
коммутирующим элементом, включенным в базовые цепи транзисторов
V6 и V7. При насыщении трансформатора Т2 его намагничивающий ток
быстро возрастает, вследствие чего возрастает падение напряжения на
резисторе R4 и уменьшается напряжение на обмотке III, а, следовательно,
и на обмотках I и I. Это приводит к уменьшению тока базы и выходу
открытого транзистора в активную область и переключению транзисто-
ров. Частота переключения определяется временем перемагничивания
сердечника насыщающегося трансформатора Т2.
Дроссели L1 и L2 обеспечивают задержку открывания одного транзи-
стора до тех пор, пока другой полностью не закроется. Это необходимо
для устранения, сквозных токов и уменьшения потерь при переключе-
нии транзисторов. Данные трансформаторов и дросселей представлены
в табл. 5.2.
Данные трансформаторов и дросселей	Таблица 5.2
Обозначение	Обмотка	Число витков	Провод	Сердечник
Т1	I	160	ПЭВ-2-0,33	Кольцо 2000НМ1 К32х16х8
	II	29+29	ПЭВ-2-0,57	
	III	5	ПЭВ-2-0,33	
Т2	I	8	ПЭЛШО-0,25	Два кольца К10x6x2
	II	8	ПЭЛШО-0,25	
	III	10	ПЭЛШО-0,25	
L1	—	Виток к витку до заполнения	ПЭВ-2-0,27	Резистор ВС 0,5 Вт
L2				
Глава 5. Создаем импульсные источники питания
169
Налаживание. Правильно собранный источник питания налажива-
ния не требует.
Подробное описание схемы приводится в [122].
Импульсный источник питания УЗЧ
Назначение. Для питания мощного усилителя 34 был разработан этот
импульсный источник питания.
Характеристики. Напряжение питающей сети 220 В. Номинальная
мощность в нагрузке — не менее 200 Вт. Выходное напряжение каждого
из выпрямителей при номинальной мощности — не менее 30 В. Выходное
напряжение холостого хода каждого из выпрямителей — не более 40 В.
Коэффициент полезного действия (при Р = 200 Вт) — не менее 80%. Частота
работы преобразователя — 25—35 кГц.
Схема. Принципиальная схема выпрямителя сетевого напряжения при-
ведена на рис. 5.10. Принципиальная схема преобразователя и выпрями-
телей выходного напряжения — на рис. 5.11. Источник питания не ста-
билизирован, поскольку выходной каскад питаемого УМЗЧ выполнен по
двухтактной схеме и не очень критичен к напряжению питания.
Для ограничения пускового тока в источнике питания предусмотрен
режим ступенчатого повышения мощности до номинальной. С этой целью
в него введены:
♦	ограничивающий резистор R2;
♦	тринистор VD6.
В начальный момент времени тринистор VD6 закрыт, ток зарядки кон-
денсатора С6 ограничивается резистором R2, и преобразователь запуска-
ется при пониженном напряжении.
После этого с обмотки IV трансформатора ТЗ на диод VD7 поступает
управляющее напряжение, которое открывает тринистор. Он шунтирует
резистор R2, и преобразователь выходит на номинальный режим работы.
SB1
«Сеть»
FU1
ЗА
L1
10 мкГн
VD1...VD4
КД203А
VD6 КУ221Г
R1
3,3
СЗ
1000
R3
51
R5 +U™T
30 к
С1.
0,1 мк'
L2
10 мкГн
С2.
0,47 мк
-к-
VD3
С4.
1000'
R4
20
440 мк
450 В
Запуск
VD7 КД510А
Корпус
Рис. 5.10. Схема выпрямителя сетевого напряжения
170
Как создать источники питания своими руками
Т4
С2
1000
С1
1000
VT3
KT840A
С4И
10 мк
450 В
~U пит
+U пит
Кожух
R4I
27 к!
VT2
КТ502Г
R2 2,7 к
I С7
R3F 1 мк
180к
L3 L7
ТЗ VD3 ЮмкГнЮмкГн
С3	L2
0,022 мк ЮмкГн
-зов
VII
-зов
L9
IX
-ЗОВ
L10
R9* 10
-ЗОВ
+UnkiT
R8I
6801
VI
-м-
VD4
VD5
VT1
КТ503Г
С10...С17
200 мк
50 В
С12=4=С16
С13=1=С17 +30В
XII
VD10
VIII
-ж
VD6 L5
VD7 ЮмкГн ЮмкГн
v VVD1
Корпус "КД510А
ЧЖ
VD2
КД510А
Запуск___
X
чж
VD8 L6
VD9 ЮмкГнЮмкГн
г^+
XI
Рис. 5.11. Схема преобразователя и выпрямителей выходного напряжения
VD3...VD10
КД213А
L4 L8
10 мкГн 10 мкГн
VT4
KT840A
Диод VD5 защищает тринистор VD6. Цепь Rl, С2, ограничивающая ско-
рость нарастания напряжения на аноде тринистора VD6, исключает его
самопроизвольное включение.
Элементы LI, L2, СЗ, С4 образуют фильтр, который подавляет импульс-
ные помехи, создаваемые генератором блока питания. Преобразователь
представляет собой двухтактный полумостовой автогенератор, запускае-
мый релаксационным генератором на транзисторах VT1, VT2.
Моточные элементы. Намоточные данные трансформаторов Т1—ТЗ
приведены в табл. 5.3. Рекомендуемый порядок намотки обмоток транс-
форматора ТЗ следующий: обмотка I, экранирующая, обмотки V—XII,
экранирующая, обмотки II, III, IV. Вторичные обмотки V—XII наматывают
одновременно в четыре провода. Трансформатор Т4 выполнен на магнито-
проводе Шбхб из феррита 2000НМС, каждая из его обмоток содержит по
40 витков провода ПЭВ-2-0,41. Все дроссели типа ДМ.
Плата преобразователя помещена в перфорированный кожух. За
его пределами, на выходе каждого канала источника питания 30 В,
установлены: электролитические конденсаторы типа К50-16 емкостью
1000 мкФ.
Подробное описание и методика налаживания устройства приве-
дены в [134].
Глава 5. Создаем импульсные источники питания
171
Намоточные данные трансформаторов Т1—ТЗ
Таблица 5.3
Трансформатор	Магнитопровод	Марка и диаметр провода, мм	Число витков в обмотке				
			I	II	III	IV	V—XII
Т1	ЗОООНМСК ЮхбхЗ	ПЭВ-2-0,56	4	4	9	2	—
Т2	2000НМАК 10x6x3	ПЭВ-2-0,56	4	2	—	—	—
ТЗ	3000НМСПК 30x16	ПЭВ-2-0,9	48	48	6	6	19 (ПЭВ-2-0,56)
Импульсный стабилизатор напряжения на 5 В с высоким КПД
Назначение. Электропитание переносной радиоэлектронной аппара-
туры, выполненной на микросхемах ТТЛ.
Характеристики. Выходное напряжение — 5 В. Установленный пре-
дел регулировки выходного напряжения — 3—9 В Максимальный ток
нагрузки — 2 А. Входное напряжение — 7—40 В. КПД — 71—78%.
Схема. Принципиальная электрическая схема стабилизатора изобра-
жена на рис. 5.12. Основой устройства является интегральная микро-
схема К142ЕП1, в состав которой входят основные узлы и элементы клю-
чевого стабилизатора напряжения. На один из входов узла сравнения
(вывод 13) поступает напряжение около 1,8 В от образцового источника
(вывод 9). На другой вход узла сравнения (вывод 12) поступает часть
выходного напряжения с делителя R7, R8.
Резистором R7 устанавливают выходное напряжение (его можно регу-
лировать в пределах 3—9 В). Сформированные микросхемой импульсы
управления с вывода 11 поступают на внутренний согласующий узел
(вывод 4), с нагрузки которого усиленные импульсы управления через
L1
30 мкГн
+ С1
==47 мк
25 В
V1
КТ315Б
R3
2,2 к
V3
КТ907А
R4
1,1 к
L2
120 мкГн
V2
КТ626А
L3
30 мкГн
CD
R1
1,1 к
-rV4
^КД213А
С6
С7
=4=47 мк =4=47
6,3 В
мк
6,3 В
СЗ 1500 С4. 51
R2
300
С2 +
6,8 мк==
6,3 В
2
3
5
1
6
8
16
10
9
13
12
4
15
11
14
R7 С8
10 к 0,01 мк
Синхр.
Al	-J-6 я мкйR6 U|R8 J-C9*
К142ЕП1 ~I-g’g gK И10 кг] 2,7 к “ГгООО
А1
Рис. 5.12. Схема импульсного стабилизатора напряжения на 5 Вс высоким КПД
172
Как создать источники питания своими руками
резистор R3 поступают на вход мощного ключевого элемента, собран-
ного на транзисторах V2, V3.
Конденсатор СЗ улучшает передачу коротких фронтов управляющих
импульсов. Мощные импульсы тока, сформированные ключевым эле-
ментом, поступают на дроссель L2. После закрывания ключевого тран-
зистора V3 ток самоиндукции дросселя L2 протекает через дроссель L3,
нагрузку и диод V4. Параметры диода V4 и дросселя L2 сильно влияют
на КПД стабилизатора.
Примечание.
Диод V4 должен быть высокочастотным и мощным, а дроссель —
иметь наибольшую добротность в интервале рабочих частот,
а также сохранять индуктивность в условиях протекания через
обмотку значительного намагничивающего тока.
Для питания узлов управления микросхемы А1 предназначен вспомо-
гательный источник, состоящий из внутреннего параметрического ста-
билизатора (его выходное напряжение снимается с вывода 6 микросхемы)
и усилителя тока на транзисторе VI. Напряжение питания узлов управ-
ления (поступающее на вывод 10) равно примерно 5 В. Для уменьшения
проникновения импульсных помех в питающую сеть и цепь нагрузки,
служат фильтры, включенные на входе и выходе стабилизатора.
Моточные элементы. Дроссель L2 намотан на ферритовом броневом
магнитопроводе типоразмера Б22 2000НМ, зазор — 0,2 мм. Обмотка
45
Рис. 5.13. Внешний вид печатной
платы с расположением элементов
содержит 20 витков провода
ПЭВ-2-0,25г намотанных в пять про-
водов. Все пять обмоток соединены
параллельно. Дроссели L1 и L3 могут
быть любыми индуктивностью не
менее 30 мкГн, способными без изме-
нения индуктивности пропускать ток
до 2 А. Их можно намотать на отрез-
ках длиной около 20 мм ферритового
стержня диаметром 8 мм от магнит-
ной антенны. Число витков 8—15;
провод ПЭВ-2 сечением 0,8—1,2 мм.
Элементная база и аналоги.
Транзистор КТ907А можно заменить
любым мощным высокочастотным
кремниевым п-р-п транзистором.
Вместо диода КД213А можно исполь-
зовать любой из этой серии.
Глава 5. Создаем импульсные источники питания
173
Совет.
Для обеспечения устойчивости и надежной работы стабилизатора
следует обратить внимание на рациональный монтаж входных
цепей микросхемы, а именно: вывод 12 надо соединить кратчайшим
путем с делителем R7, R8, который, в свою очередь, должен быть
непосредственно подключен к конденсатору Сб.
Печатная плата. Перед монтажом деталей на плату необходимо
убедиться в их исправности. Рисунок печатной платы представлен на
рис. 5.13.
Подробное описание схемы приводится в [51].
Стабилизатор напряжения 5 В на микросхеме К554САЗ
Назначение. Питание бытовой радиоэлектронной аппаратуры.
Характеристики. Выходное напряжение — 5 В. Ток нагрузки — 2 А.
Напряжение пульсаций — 50 мВ. Коэффициент стабилизации — 100.
Частота переключения — 25 кГц.
Схема. Принципиальная схема стабилизатора представлена на рис. 5.14.
Стабилизатор напряжения работает следующим образом. Пилообразное
образцовое напряжение компаратор сравнивает с частью выходного
напряжения, снимаемого с делителя R8, R9. Пока выходное напряжение
больше образцового, ключевой транзистор закрыт. Как только пилообраз-
ное напряжение превысит выходное, сигнал компаратора откроет этот
транзистор.
Чем меньше напряжение на выходе стабилизатора, тем дольше тран-
зистор будет открыт. После спада пилообразного напряжения транзистор
закрывается и цепь дроссель L2 — нагрузка замыкается через открыв-
шийся в этот момент мощный диод VD3. Как только ключевой транзистор
откроется, сразу же закроется диод VD3. Входной фильтр ослабляет про-
Рис. 5.14. Схема стабилизатора напряжения 5 В на микросхеме К554САЗ
120мкГн ЗОмкГн
С5 +
100 мк —
С4
100 мк
50 В
174
Как создать источники питания своими руками
никновение импульсных помех в питающую электросеть, выходной — в
нагрузку.
Элементная база и аналоги. В стабилизаторе можно использовать ком-
паратор К554САЗА, К554САЗБ или К521САЗ (но у него другая цоколевка).
Транзистор КТ908А можно заменить любым другим мощным высоко-
частотным кремниевым n-p-п транзистором или мощным низкочастот-
ным из серий КТ805, КТ808, КТ819. Но при использовании низкочастот-
ного транзистора тепловые потери в нем увеличатся (при токе не более
1 А выходной транзистор может работать без теплоотвода). Транзистор
VT3 — любой из серии КТ814.
Диод КД213А можно заменить любым другим этой серии или использо-
вать вместо него коллекторный переход мощного высокочастотного тран-
зистора.
Моточные элементы. Дроссели L1 и L3 намотаны на отрезках стержня
диаметром 8 мм и длиной 20 мм из феррита 600НН и содержат по 10 витков
медного изолированного провода диаметром 1,2 мм. Магнитопровод дрос-
селя L2 — броневой Б26 из феррита 2000НМ; между его чашками делают
прокладку толщиной 0,2 мм из немагнитного материала. Обмотка, содержа-
щая 20 витков, выполнена жгутом из пяти проводников ПЭВ-2-0,25.
Налаживание. Проверку устройства начинают с измерения напряже-
ния на стабилитронах VD1, VD2. К эмиттеру однопереходного транзи-
стора подключают осциллограф и, присоединяя параллельно конденсатору
С2 другие конденсаторы разной емкости, по изменению частоты убежда-
ются в работоспособности генератора пилообразного напряжения. Затем
к устройству подключают эквивалент нагрузки и резистором R4 устанав-
ливают необходимое выходное напряжение.
Далее осциллограф подключают к диоду VD3 и наблюдают прямоуголь-
ные импульсы. Форму импульсов можно улучшить подбором резистора R6
и зазора в броневом магнитопроводе дросселя L2.
Подробное описание схемы приводится в [90].
Импульсный стабилизатор напряжения на 5 В
с током нагрузки до 2 А
Назначение. Питания цифрового прибора стабильным напряжением 5 В.
Особенности. Этот стабилизатор отличается от подобных ему схем-
ной простотой и высокими значениями коэффициентов стабилизации и
полезного действия. В нем применена широко распространенная микро-
схема К155 Л АЗ (или ее аналог).
Характеристики. Номинальное выходное напряжение — 5 В. Входное
напряжение — 8—60 В. КПД — 0,7. Коэффициент стабилизации — не менее
500. Амплитуда пульсаций выходного напряжения — 5 мВ. Выходное сопро-
Глава 5. Создаем импульсные источники питания
175
тивление — не более 0,02 Ом. Максимальный ток нагрузки — 2 А. Частота
переключения — 3—48 кГц. Температурная нестабильность — около
12 мВ/°С. Удельная габаритная мощность — 40 Вт/дм.
Схема. Принципиальная схема стабилизатора представлена на
рис. 5.15. Стабилизатор состоит из следующих функциональных узлов:
♦	узла запуска (R3, VD1, VT1, VD3);
♦	источника образцового напряжения и устройства сравнения
(DD1.1, R1);
♦	усилителя постоянного тока (VT2, DD1.2, VT5);
♦	транзисторного ключа (VT3, VT4);
♦	индуктивного накопителя энергии с коммутирующим диодом
(VD2, L2);
♦	входного фильтра (LI, Cl, С2);
♦	выходного фильтра (С4, С5, L3, С6).
После включения питания вступает в работу узел запуска, представ-
ляющий собой параметрический стабилизатор напряжения с эмиттер-
ным повторителем. На эмиттере транзистора VT1 появляется напряже-
ние около 4 В. Так как напряжение на выходе стабилизатора пока отсут-
ствует, диод VD3 закрыт. В результате включаются источник образцового
напряжения и усилитель постоянного тока.
Транзисторный ключ пока закрыт. Так как напряжение питания
элемента DD1.1 меньше 5 В, то на его выходе устанавливается высокий
логический уровень, на выходе усилителя постоянного тока формируется
крутой фронт коммутирующего импульса. Этот фронт быстро (в течение
примерно 30 нс) открывает электронный ключ, который начинает про-
пускать ток в индуктивный накопитель энергии.
Ток через ключ и напряжение на конденсаторе С4 будут увеличи-
ваться плавно. Как только это напряжение превысит напряжение на
C11L С2
100 мк“Т“3 мк
90 В
L2 L3
КТ608Б
КТ626Б
К155ЛАЗ
Рис. 5.15. Схема импульсного стабилизатора напряжения на 5 В
с током нагрузки до 2 А
176
Как создать источники питания своими руками
стабилитроне VD1, диод VD3 откроется, а транзистор VT1 закроется.
Произойдет отключение узла запуска, и в дальнейшей работе он не будет
принимать участия.
С этого момента в стабилизаторе включается цепь отрицательной
обратной связи, и он переходит в рабочее состояние. Напряжение на
конденсаторе С4 продолжает увеличиваться до момента, когда на выходе
элемента DD1.1 уровень 1 сменится на 0. Усилитель постоянного тока
формирует спад коммутирующего импульса, который за время около
200 нс закрывает электронный ключ.
До этого момента в дросселе L2 накапливалась электромагнитная
энергия. Часть энергии, прошедшей через электронный ключ, поступает
в нагрузку. Далее напряжение самоиндукции дросселя L2 открывает
диод VD2, и энергия, накопленная в этом дросселе, начинает перетекать
в нагрузку.
Примечание.
Для того, чтобы уменьшить амплитуду опасного для микросхемы
DD1 броска напряжения, емкость конденсатора С4 выбрана весьма
большой, тогда как обычно она не превышает нескольких десятков
или сотен микрофарад.
После исчерпания запаса энергии в дросселе L2 ток в нагрузку будет
поступать из конденсатора С4. Спустя некоторое время напряжение на
нем уменьшится до значения, когда на выходе усилителя постоянного
тока будет сформирован фронт очередного коммутирующего импульса
и вновь откроется электронный ключ — начнется новый цикл работы
стабилизатора.
Моточные элементы. Все катушки индуктивности одинаковы и намо-
таны в броневых магнитопроводах Б20 из феррита 2000НМ с зазором
между чашками около 0,2 мм. Обмотки содержат по 20 витков жгута из
четырех проводов ПЭВ-2-0,41.
Совет.
Можно применить и кольцевые ферритовые магнитопроводы, но обя-
зательно с зазором.
Если аккуратный зазор получить не удалось, а кольцо раскололось на
несколько частей, то необходимый зазор (около 0,2 мм) можно создать и
в этом случае. Для этого на склеиваемые поверхности наносят несколько
слоев клея, например, «Суперцемент», до полного высыхания, а затем
осколки склеивают в кольцо. Число витков и провод в этом случае некри-
тичны.
Элементная база и аналоги. В стабилизаторе использованы конденса-
торы К52-2 или другие, но обязательно танталовые или ниобиевые (при
Глава 5. Создаем импульсные источники питания
177
замене на К50-6 снижается КПД); К50-6 (С4 и С6), остальные — КМ-5
или КМ-6. Конденсатор С2 составлен из трех параллельно включенных
емкостью по 1 мкФ. Диод VD3 может быть заменен любым импульсным
маломощным диодом. Вместо транзистора КТ3102Г подойдут КТ3102Е,
КТ342В, КТ373В; вместо КТ608Б (VT1) — КТ503Д, КТ503Е, а на выходе
усилителя постоянного тока — КТ608Б, КТ602Б, КТ630А—КТ630Е
В ключевом элементе можно использовать транзисторы КТ908Б,
2Т908А, 2Т912Б, КТ912Б, а с незначительным ухудшением КПД —
КТ808А. Нельзя применять транзисторы серии КТ909, так как это при-
ведет к возбуждению ключа на высокой частоте и выходу из строя всего
устройства. Были испытаны также, но показали худшие результаты
транзисторы серий КТ802, КТ803, КТ805, КТ819, КТ827, КТ829 и КТ818,
КТ825 (в двух последних случаях схема ключа была, соответственно,
изменена).
Монтаж конструкции. Все используемые детали должны быть тща-
тельно проверены. Перед монтажом на плату подстроечного резистора
R1 его сопротивление устанавливают равным 3,3 кОм.
Если диод VD2 и транзистор VT4 установить на теплоотводы, стаби-
лизатор может обеспечить нагрузочный ток до 4 А, но в этом случае в
ключе диод VD2 лучше составить из нескольких параллельно включен-
ных диодов 2Д213А.
Налаживанйе. Включают стабилизатор сначала при напряжении
питания 8 В и сопротивлении нагрузки 10 Ом, после чего контролируют
выходное напряжение и, если необходимо, устанавливают его резисто-
ром R1 на уровень 5 В.
+8...60 В
VTI^^
Йэ VD3

Рис. 5.16. Вид печатной платы
178
Как создать источники питания своими руками
Окончательно напряжение устанавливают после прогрева стабилиза-
тора в течение 10—16 мин.
Необходимо заметить, что на некоторых режимах работы стабили-
затора переходные процессы на коллекторе транзистора VT4 и на базе
транзистора VT3 могут существенно отличаться. Напряжение на эмит-
тере транзистора VT4 может содержать паразитные колебания, обуслов-
ленные волновыми процессами в сложном выходном фильтре, не ухуд-
шающие, однако, общего КПД.
Печатная плата. Вид печатной платы стабилизатора приведен на
рис. 5.16.
Подробное описание схемы приводится в [98].
Ключевой стабилизатор напряжения 5 В 2 А,
выполненный по классической схеме
Назначение. Питание цифровой электронной аппаратуры с током
потребления до 2 А.
Особенности. Выполнен по классической схеме, схемных особенно-
стей не имеет.
Схема. Принципиальная схема стабилизатора представлена на
рис. 5.17.
Дроссель L1 стабилизатора содержит 11 витков, намотанных жгутом
из восьми проводников ПЭВ-1-0,35. Обмотку помещают в броневой маг-
нитопровод Б22 из феррита 2000НН. Между чашками нужно заложить
прокладку из текстолита толщиной 0,25 мм.
Более подробно эта схема описывается в [87].
Рис. 5.17. Схема ключевого стабилизатора напряжения 5 В 2 А
ГЛАВА 6
СОЗДАЕМ БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЕ
ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ
Стремясь к уменьшению габаритов конструируемой радио-
аппаратуры, радиолюбители уделяют внимание миниатюри-
зации блока питания. Существенный прогресс в области элек-
тронных компонентов позволяет создавать малогабаритные
блоки питания, работающие по так называемому «трансфор-
маторному» принципу, но не содержащие трансформатора.
Относительная простота конструкции и доступность компо-
нентов делают их привлекательными и для радиолюбителей.
---- ВНИМАНИЕ!!!
Схемы бестрансформаторных источников питания не имеют
гальванической развязки от сети переменного тока, поэтому
при сборке, настройке и использовании такого источника пита-
ния необходимо быть предельно осторожным. При эксплуатации
устройства нельзя прикасаться к неизолированным частям и эле-
ментам не только бестрансформаторного источника, но и под-
ключаемого к нему устройства!
Берегите себя!
Источник питания с гасящим конденсатором
Назначение. Питание низковольтных нагрузок с током в первичной
цепи (с учетом небольшого коэффициента трансформации) до 0,5 А,
например, для питания аудиоплейера, переносного CD или MP3 прои-
грывателей, радиоприемников.
Особенности. Использование конденсаторов для понижения напря-
жения, подаваемого на нагрузку от осветительной сети, имеет давнюю
историю. В 50-е годы радиолюбители широко применяли в бестранс-
форматорных источниках питания радиоприемников конденсаторы,
которые включали последовательно в цепь нитей накала радиоламп. Это
позволяло устранить гасящий резистор, являющийся источником тепла
и нагрева всей конструкции.
180
Как создать источники питания своими руками
В последнее время заметен возврат интереса к источникам питания
с гасящим конденсатором. Присущий всем без исключения подобным
устройствам недостаток — повышенная опасность из-за гальванической
связи выхода с электрической сетью — ясно осознается, но допускается
в расчете на грамотность и аккуратность пользователя.

Примечание.
Однако эти сдерживающие факторы недостаточны, чтобы уберечь
от беды, отчего бестрансформаторные устройства могут иметь
ограниченное применение.
Здесь может представлять интерес компромиссный вариант источ-
ника, обеспечивающий электробезопасность, с гасящим конденсатором и
простым, доступным начинающему радиолюбителю трансформатором.
Таким трансформатор получится, если напряжение на его первичной
обмотке ограничить значением около 30 В. Для этого достаточно 600—
650 витков сравнительно толстого, удобного при намотке провода; ради
упрощения можно для обеих обмоток использовать один и тот же про-
вод. Излишек напряжения здесь примет на себя конденсатор, включен-
ный последовательно с первичной обмоткой (конденсатор должен быть
рассчитан на номинальное напряжение не менее 400 В).
Примечание.
По такому принципу целесообразно организовывать питание низко-
вольтных нагрузок с током в первичной цепи (с учетом небольшого
коэффициента трансформации) до 0,5 А.
Характеристики. Входное напряжение — переменное 220 В. Выходное
напряжение — ЗВ. Максимальный ток нагрузки — 500 мА.
Схема. Принципиальная схема источника питания с гасящим конден-
сатором представлена на рис. 6.1.
Для того чтобы устройство не вышло из строя при отключении нагрузки,
к выходу моста VD1—VD4 следует подключить стабилитрон Д815Г.
В нормальном режиме он не работает, поскольку имеет мини-
мальное напряжение стабилизации выше рабочего на выходе моста.
Предохранитель FU1 защищает трансформатор и стабилизатор при про-
бое конденсатора С1.
Для ограничения тока
при подключении источ-
ника питания к сети после-
довательно с конденсатором
С1 необходимо включить
Рис. 6.1. Схема источника питания
с гасящим конденсатором
резистор сопротивлением
несколько сотен ом, а для
Глава 6. Создаем бестрансформаторные источники питания
181
разрядки конденсатора после отключения — параллельно ему резистор
сопротивлением несколько сотен килоом.
Примечание.
В цепи последовательно соединенных емкостного (конденсатор С1)
и индуктивного (трансформатор Т1) сопротивления может возни-
кать резонанс напряжения. Об этом следует помнить при констру-
ировании и налаживании подобных источников питания.
Моточные элементы. Трансформатор можно собрать на магнитопро-
воде Ш12х15. Для намотки подойдет провод ПЭВ-1 диаметром 0,16 мм;
число витков первичной и вторичной обмоток — 600 и 120—140, соот-
ветственно. Изготовить такой трансформатор удастся, как говорится, «на
коленке». Электрическую прочность не менее 2 кВ обеспечит изоляцион-
ная прокладка между обмотками из лавсановой пленки толщиной 0,1 мм
или конденсаторной бумаги.
Описание схемы приводится по [94].
Конденсаторно-стабилитронный выпрямитель
Назначение. Питание некоторых видов маломощной радиоэлектрон-
ной аппаратуры.
Особенности. Бестрансформаторные маломощные сетевые блоки
питания с гасящим конденсатором получили широкое распространение
в радиолюбительских устройствах благодаря простоте своей конструк-
ции, несмотря на такой серьезный недостаток, как наличие гальваниче-
ской связи источника питания с сетью.
Характеристики. Входное напряжение — 220 В. Выходное напряже-
ние — определяется параметрами элементов схемы.
Схема. Входная часть источника питания (рис. 6.2) содержит бал-
ластный конденсатор С1 и мостовой выпрямитель из диодов VD1, VD2
и стабилитронов VD3, VD4. Для ограничения броска тока через диоды и
стабилитроны моста в момент включения в сеть последовательно с бал-
ластным конденсатором следует включить токоограничивающий рези-
стор сопротивлением 50—100 Ом.
Для разрядки конденсатора после
отключения блока от сети, параллельно
ему необходим резистор сопротивлением
150—300 кОм. К выходу блока прдключают
оксидный конденсатор фильтра емкостью
2000 мкФ на номинальное напряжение не
менее 10 В. В результате получаются функ-
ционально законченные блоки питания.
Рис. 6.2. Схема конденсаторно-
стабилитронного выпрямителя
182
Как создать источники питания своими руками
Элементная база и аналоги. При использовании мощных стаби-
литронов (Д815А—Д817Г), их можно установить на общий радиатор,
если в обозначении их типа присутствуют буквы ПП (стабилитроны
Д815АПП—Д817ГПП имеют обратную полярность выводов). В против-
ном случае диоды и стабилитроны необходимо поменять местами.
Внимание.
Гальваническая связь сети с выходом блока питания, а, значит, и с
питаемой аппаратурой, создает реальную опасность поражения
электрическим током. Об этом следует помнить при конструирова-
нии и налаживании блоков с конденсаторно-стабилитронным выпря-
мителем.
Описание схемы приводится по [94].
Бестрансформаторный пятивольтовый источник питания
общего назначения на ток нагрузки до 0,3 А
Назначение. Питание некоторых видов маломощной радиоэлектрон-
ной аппаратуры током до 300 мА.
Особенности. Несмотря на то, что теоретически конденсаторы в цепи
переменного тока мощности не потребляют, реально в них из-за наличия
потерь может выделяться некоторое количество тепла. Проверить зара-
нее пригодность конденсатора для использования в источнике можно,
просто подключив его к электросети и оценив температуру корпуса через
полчаса. Если конденсатор успевает заметно разогреться, его следует
счесть непригодным для использования в источнике.
Практически не нагреваются специальные конденсаторы для про-
мышленных электроустановок — они рассчитаны на большую реак-
тивную мощность. Такие конденсаторы используют в люминесцентных
светильниках, в пускорегулирующих устройствах асинхронных электро-
двигателей и т. п.
Характеристики. Входное напряжение — переменное 220 В 50 Гц. При
номиналах элементов, указанных на схеме, ток короткого замыкания на
С1
СЗ <>-
200 мк=^=
25 В
=Ь=10 мк
350 В
+°~С2
=^200 мк
25 В
ио
Рис. 6.3. Схема источника питания
с конденсаторным делителем
выходе источника питания равен
600 мА, напряжение на конденсаторе
С4 в отсутствие нагрузки — 27 В.
Схема. Принципиальная схема
источника питания с конденсатор-
ным делителем представлена на
рис. 6.3.
Делитель напряжения пятиволь-
тового источника состоит из бумаж-
Глава 6. Создаем бестрансформаторные источники питания
183
ного конденсатора С1 и двух оксидных С2 и СЗ, образующих нижнее по
схеме неполярное плечо емкостью 100 мкФ. Поляризующими диодами
для оксидной пары служат левые по схеме диоды моста.
Подробное описание схемы приводится в [118].
С1
0,05 мк
400 В
VD2
Д223
VTlI
МП41А
С2
VD1
СЗ
1-G1
"1+1,5 В
=(=2 мк V Д223 =г= 100 мк
50 В
25 В
С4
=Д=500 мк
+ 6.3В
Бестрансформаторный источник бесперебойного питания для
кварцованных электронно-механических часов
Назначение. Питание некоторых видов маломощной радиоэлектрон-
ной аппаратуры, например, кварцованных электронно-механических
часов.
Особенности. Широко распространенные электронно-механические
часы-будильники китайского производства обычно питают от одного
гальванического элемента напряжением 1,5 В. Их питание можно допол-
нить небольшим бесперебойником.
Характеристики. Входное напряжение — переменное 220 В 50 Гц.
Выходное напряжение 1,4 В при среднем токе нагрузки 1 мА.
Схема. Принципиальная схема источника бесперебойного питания
для кварцованных электронно-механических часов представлена на
рис. 6.4.
Напряжение, снятое с дели-
теля Cl, С2, выпрямляет узел
на элементах VD1, VD2. СЗ. £
Без нагрузки напряжение на 7
конденсаторе СЗ не превышает
12 R
Рис. 6.4. Схема источника бесперебойного
Подробное описание схе-	питания для кварцованных электрон но-
мы приводится в [118].	механических часов
Бестрансформаторный источник питания большой мощности
для любительского передатчика
Назначение. Питание для любительского передатчика.
Особенности. Заманчивая идея избавиться от крупногабаритного и
очень тяжелого силового трансформатора в блоке питания усилителя
мощности передатчика давно озадачивает радиолюбителей. Особенно
эта идея привлекательна для участников радиоэкспедиций, где каждый
лишний килограмм массы аппаратуры ощущается «собственным гор-
бом». В различных радиолюбительских изданиях прошлых лет публико-
вались конструкции бестрансформаторных блоков питания. Но это, как
правило, были устройства относительно маломощные, предназначенные
для питания передатчиков мощностью 100—400 Вт, кроме того, требую-
184
Как создать источники питания своими руками
щие наличия защиты от «неправильного» включения вилки питания в
розетку.
Применение современных малогабаритных электролитических кон-
денсаторов позволяет сконструировать и изготовить мощный высоко-
вольтный источник питания небольшого размера и веса.
Схема. Предлагаемый вариант источника питания разработан для
усилителя мощности на лампе ГУ-43Б, включенной по схеме с общим
катодом с выходной мощностью 1,5 кВт (подводимая — 3 кВт). Используя
включение лампы по схеме с общим катодом, при данной схеме питания,
входной сигнал на управляющую сетку подается через ВЧ трансформа-
тор, и никак иначе.
Примечание.
Если же подавать сигнал просто через конденсатор, то из-за того,
что выходная цепь драйвера гальванически связана со своим корпу-
сом, на сетку попадет переменная составляющая питающей сети
50 Гц. К тому же это приведет к нарушению режима работы усили-
теля мощности.
Но в схеме с общей сеткой, где управляющая сетка соединена с като-
дом, такой проблемы не возникает. Принципиальная схема такого усили-
теля мощности с бестрансформаторным питанием показана на рис. 6.5.
Приведенный способ включения не требует дополнительной защиты
от «неправильного» подключения к сети (случайный поворот вилки
ВЧ вход о-
ВЧ тр-р
Т1
исМЕЩСТАБ - О-
20...60ВТХ
100 В RX
-3000 В-о-
—(мА,
+3000 В
П-контур
0,1 мк
2000 В
0,01 мк 0.01 мк
Т" 2000 В “Т" 2000 В
0,01 мк
500 В
АНТ
0,1 мк
4-0,1 мк Ы15
---500 В |3
ГУ-43Б
0,1 мк
300 В
350 В
стаб.
0,01 мк
_L_0,01 мк 0,1 мк
“"Г 2000 В ПГ2000В
о -
Рис. 6.5. Схема бестрансформаторного источника питания
большой мощности для любительского передатчика
Глава 6. Создаем бестрансформаторные источники питания
185
питания, когда могут быть перепутаны «фаза» и «ноль»), т. к. отсутствует
гальваническая связь цепей питания с корпусом (в двухполупериодных
умножителях она и недопустима!).
Внимание.
Этот источник питания вырабатывает высокое напряжение, опас-
ное для жизни. По правилам техники безопасности корпус радиостан-
ции должен быть надежно соединен с исправным заземлением. В целях
личной безопасности и безопасности окружающих работы с высоко-
вольтными источниками питания следует проводить очень осмо-
трительно, и они могут производиться только опытными и подго-
товленными радиолюбителями.
Рассмотрим бестрансформаторный десятикратный умножитель-
выпрямитель напряжения.
Характеристики. При напряжении питающей сети переменного тока
230 В постоянное выходное напряжение составляет 3240 В без нагрузки
и 3000 В при нагрузке 1 А. Потребляемая нагрузкой мощность составляет
3 кВт.
Особенности. При испытании в качестве нагрузки использовался
набор из мощных резисторов суммарным сопротивлением 3 кОм и общей
мощностью 3 кВт. Эту мощность можно потреблять от источника пита-
ния довольно продолжительное время, не опасаясь перегрева его деталей
(например, работать в ЧМ режиме). При работе в режиме SSB или CW
просадка питающего напряжения имеет существенно меньшую величину
и зависит от пикфактора SSB сигнала или скважности телеграфных посы-
лок. Общая масса источника питания составляет 5,8 кг, что значительно
меньше массы аналогичного трансформаторного блока.
С1
3300 мк
400 В
С2
705 мк
800 В
СЗ
705 мк
800 В
VD1A VD2
Сеть
-220 В
С4П+ С5Н+
705 мк q4- 705 мк
800 В 705мк800в 705 мк
VD1.. VD5,
VD1 ...VD5
КД210Б(Г)
СГ
3300 мк
400 В
С2’
705 мк
800 В
СЗ’
705 мк
800 В
Рис. 6.6. Схема бестрансформаторного десятикратного
умножителя-выпрямителя напряжения
186
Как создать источники питания своими руками
			+		
±.	_470мкП 400 В r]^UK	+	_470мкП 400 В [=|^UK	+	__ 470 мк 400 В
±.	_ 470 мк П “400 В |=]220к	+	_ 470 мк П “400В |=|220к		_ 470 мк “400 В
			—		
Рис. 6.7. Схема сборной емкости
Схема. Принципиальная схема умножителя представлена на рис. 6.6.
Она симметричная, двухполупериодная.
Каждое плечо обеспечивает пятикратное умножение напряжения сети.
Во избежание неприятностей, рабочее напряжение используемых конден-
саторов должно выбираться с достаточным запасом. Каждый конденса-
тор, кроме С1 и С Г, состоит из шести конденсаторов в последовательно-
параллельном включении, зашунтированных резисторами (рис. 6.7).
Элементная база. Все кон-
денсаторы, которые составляют
сборную емкость, — по 470 мкФ
каждый. Шунтирующие рези-
сторы применены двухваттные, по
220 кОм. Выпрямительные диоды
рассчитаны на обратное напряже-
ние не менее 800 В и рабочий ток
не менее 7 А.
Включение источника питания. Источник питания, представленный
выше на рис. 6.6, включается в два этапа:
♦	сначала напряжение сети подается через ограничительный 50-
ваттный резистор'200 Ом;
♦	затем, спустя 5—10 с, он замыкается контактами реле К1.1.
Внимание.
Вместо этого реле ни в коем случае нельзя использовать какие-либо
ручные переключатели или тумблеры во избежание ошибочного вклю-
чения в обход ограничительного резистора,.
Включение реле обеспечивает простая схема самоблокировки, созда-
ющая необходимую задержку (на схеме не показана). Выключение может
производиться в обратном порядке или сразу. Сетевое напряжение пода-
ется через плавкий предохранитель или автоматический выключатель на
ток срабатывания 15 А.
Для защиты от каких-то непредвиденных обстоятельств, например,
внутренний пробой лампы и т. п., между блоком питания и нагрузкой
установлены высоковольтные предохранители на 2 А и постоянно вклю-
чены ограничительные 50-ваттные резисторы по 20—30 Ом.
Печатная плата. Все конденсаторы, кроме С1 и С Г, диоды и шунтирую-
щие резисторы размещаются на двух печатных платах из фольгированного
стеклотекстолита, толщиной 2 мм. Каждое плечо умножителя собирается
на отдельной плате.
На рис. 6.8 приводится одна из плат, на другой, такой же плате, рас-
полагается обратная полярность конденсаторов и диодов. Размер каждой
платы 240x170 мм.
Глава б. Создаем бестрансформаторные источники питания
187
Совет.
Токопроводящие дорожки на платах необходимо продублировать
(пропаять) толстым многожильным проводом.
Монтаж конструкции. Электролитические конденсаторы, из кото-
рых набираются С2—С5 (С2'—С5’), использованы по 470 мкФ, 400 В. Они
имеют внешний диаметр 35 мм и высоту 50 мм. Между собой платы соеди-
няются с помощью керамических стоек, монтажом внутрь. На шасси уси-
лителя конденсаторный блок устанавливается на изоляционной пластине
из толстого фторопласта.
Конденсаторы С1 и СГ 3300 мкФ, 400 В должны быть хорошо изолиро-
ваны от корпуса и устанавливаются отдельно.
Внимание.
Помните, что имеете дело с высоким напряжением 3000 В — здесь
качественная изоляция важна превыше всего!
Бестрансформаторные блоки питания в усилителях мощности катего-
рически не допускают гальванической связи питающих цепей и корпуса.
Подробное описание схемы и монтажа приводятся в [9].
Стабилизированный выпрямитель с малым уровнем пульсаций
Назначение. Данный стабилизатор можно применять с последователь-
ными стабилизаторами напряжения, имеющими постоянную нагрузку, а
также с нагрузкой, не требующей стабилизации напряжения.
188
Как создать источники питания своими руками
Особенности. Источники питания обычно собираются по классиче-
ской схеме: выпрямитель переменного напряжения, конденсатор филь-
тра, стабилизатор. Однако в ряде случаев можно обойтись без фильтра,
который зачастую и является самым громоздким узлом источника пита-
ния. Известно, что конденсатор, включенный в цепь переменного тока,
сдвигает его фазу на 90 градусов. Такой фазосдвигающий конденсатор
применяют, например, при подключении трехфазного двигателя к одно-
фазной сети.
Емкостный фильтр сглаживает пульсации выходного напряжения
однофазных выпрямителей, создавая приемлемое значение его постоян-
ной составляющей, причем, чем больше емкость конденсаторов фильтра,
тем меньше пульсации и, соответственно, больше постоянная составляю-
щая. В трехфазных же выпрямителях, благодаря взаимному перекрытию
полуволн напряжения, постоянная составляющая больше, что во многих
случаях позволяет обойтись без емкостного фильтра.
Если в однофазном выпрямителе применить фазосдвигающий конден-
сатор, обеспечивающий взаимное перекрытие полуволн выпрямленного
напряжения, во многих случаях при постоянной нагрузке можно обой-
тись без громоздкого емкостного фильтра или существенно уменьшить
его емкость.
Данный выпрямитель можно применять там, где необходимо умень-
шить габариты электронного устройства, поскольку размеры оксидных
конденсаторов емкостного фильтра, как правило, больше, чем фазосдви-
гающего конденсатора сравнительно небольшой емкости. Выигрыш в
габаритах особенно заметен в сетевых выпрямителях, когда выпрямляют
непосредственно сетевое йапряжение без использования понижающего
трансформатора.
Еще одно преимущество предложенного варианта состоит в том,
что потребляемый ток практически постоянен (в случае постоянной
нагрузки), тогда как в выпрямителях с емкостным фильтром в момент
включения пусковой ток значительно превышает установившееся значе-
ние (вследствие заряда конденсаторов фильтра), что в некоторых случаях
крайне нежелательно.
Характеристики. Входное напря-
жение — переменное 220 В. Выходное
напряжение определяется характери-
стиками стабилитрона на выходе.
Схема. Схема стабилизированного
выпрямителя представлена на рис. 6.9.
Трехфазный выпрямитель VD1—
VD6 подключен к источнику пере-
менного напряжения через активное
С11| 0,2 мкх 630 В
’’ VD1 VD2
VD3 VD4
>l EX'
VD5 VD6
> >l T-OI-
VD1...VD6
КД105В
--iVD7
^Д814А
Рис. 6.9. Схема стабилизированного
выпрямителя с малым уровнем
пульсаций
Глава 6. Создаем бестрансформаторные источники питания
189
(резистор R1) и емкостное (конденсатор С1) сопротивления. Выходное
напряжение выпрямителя стабилизирует стабилитрон VD7. Конденсатор
(или несколько параллельно включенных конденсаторов для получения
необходимой емкости) должен быть рассчитан на работу в цепях пере-
менного тока. Здесь, например, подойдут два параллельно включенных
конденсатора К73-17 емкостью по 0,1 мкФ.
Подробное описание схемы приводится в [89].
Бестрансформаторное зарядное устройство
Назначение. Описываемый конденсаторный преобразователь напря-
жения предназначен для зарядки автомобильных аккумуляторных бата-
рей емкостью до 70 А-ч.
Особенности. Стремясь к уменьшению габаритов конструируемой
радиоаппаратуры, радиолюбители уделяют важное место миниатюри-
зации блока питания. Обычно эту задачу решают с помощью импульс-
ного преобразователя напряжения. Между тем существенный прогресс в
области электронных компонентов позволяет создавать малогабаритные
блоки питания, не содержащие трансформатора. Относительная про-
стота конструкции и доступность компонентов делают их привлекатель-
ными и для радиолюбителей.
Впервые подобное техническое решение предложил Л. М. Браславский
из Новосибирского электротехнического института еще в 1972 г., подав
заявку на изобретение. Оно оказалось столь оригинальным и неочевид-
ным для специалистов, что ВНИИГПЭ проводил экспертизу по заявке
целых шесть лет и только в 1978 г. выдал авторское свидетельство. Позже
были запатентованы и другие решения, позволяющие реализовывать
конденсаторные блоки питания.
Характеристики. Входное напряжение — переменное 220 В.
Максимальный средний выходной ток устройства должен быть 7 А. Эта
величина согласована с ограничением переменной составляющей на
уровне 20—30% от номинального напряжения для примененных оксид-
ных конденсаторов. Емкостью аккумуляторных батарей, которые могут
быть заряжены устройством — до 70 А-ч.
Схема. Упрощенная схема бестрансформаторного зарядного устрой-
ства изображена на рис. 6.10. Оно позволяет реализовать «тренировку»
аккумуляторов — режим, при котором аккумулятор в течение одного
полупериода сетевого напряжения заряжается, а затем разряжается мень-
шим током на балластный резистор.
Выпрямительный диод VD38, конденсатор С13 и стабилитроны VD39,
VD40 формируют напряжение питания узла управления, осуществляю-
Х1
FU1
0,5 А
SA1 «Сеть» VD3
К1.1
C1=f= VD16
VVD38
КО
О
'220 В
FU2
0,5 А
|3R1
Г|22 к
VD2
м-
AVD1
VD7VVD18
HL1
АЛ307А
«Сеть»
АОТ128А
VD5.
С2=Ь VD17
рй-
VD6 У VD28
„4-й-
СЗ
VD14VvD36
СИ”1—VD26
-КЬ
VD37
“Ж
С12
VD4
R2
20 к
С13
2200 мк
63 В
VD39
КС551А
VD1...VD38
КД209А
----------
II Т0325-12,5-4
mJ2 -------------
U2
2
R3
1,5 к
VD40
КС530А
R6*
5,1 к
R9
2,2 к
ЛЛ VT1
VКТ31О2Б
SA2^ «Ручн.
«Авт.»
R11
330
«Уст. порога
срабат.
концазарядки»
Х2
R12
1,5к
3
R4
100 к
R5
20 к
R7
4,7 к
VT3
КП706Б UBblx
DA1
КР140УД6
6
+ С14
=т= 1000 мк
25 В
+и^
ХЗ
VT1
R8*
20 к
VT2
КТ3102Б
С1...С12
2200 мк
25 В

HL2
АЛ307А
«Режим
авт.
оконч.
зарядки»
Рис. 6.10. Схема бестрансформаторного зарядного устройства
Как создать источники питания своими руками
Глава 6. Создаем бестрансформаторные источники питания
191
щего синхронизацию работы коммутирующих транзисторов VT2 и VT3 с
полярностью напряжения сети и стабилизацию выходного тока.
Работает устройство следующим образом. При положительной полу-
волне напряжения сети заряжаются блок конденсаторов С1—С12 и
накопительный конденсатор питания С13. При отрицательной полу-
волне включается светодиод оптрона U1, а его фототранзистор, откры-
ваясь, шунтирует эмиттерный переход транзистора VT1. Транзистор VT1
закрывается и через резистор R5 подключает неинвертирующий вход ОУ
DA1 к выходу конденсаторного блока.
Сам же ОУ при этом переключается и открывает транзисторы VT3,
VT2 и светодиод оптрона U2. ОУ DA1 работает в компараторном
режиме, поэтому его выходной сигнал может принимать только два зна-
чения — близкое к напряжению питания и к нулю. Если напряжение на
его инвертирующем входе больше, чем на неинвертирующем, выходное
напряжение будет близким к нулю, и транзистор VT3 окажется в закры-
том состоянии. В противном случае напряжение на выходе ОУ близко
к напряжению питания, транзистор VT3 открывается, а через резистор
R10 — транзистор VT2 и оптрон U2.
Входным сигналом для стабилизации выходного тока служит напряже-
ние на конденсаторном блоке. Таким образом, изменение напряжения на
конденсаторном блоке (его уменьшение) прямо пропорционально отдан-
ному в нагрузку заряду. Поэтому, стабилизируя отдаваемый конденсатор-
ным блоком заряд за время единичного цикла разрядки, устройство ста-
билизирует выходной ток. Его значение регулируют резистором R7.
После закрывания транзистора VT1 напряжение с конденсаторного
блока поступает на неинвертирутощий вход ОУ DA1 и сравнивается с
образцовым, поступающим на инвертирующий вход с делителя R6—R8.
Когда напряжение на конденсаторном блоке становится меньше образ-
цового, ОУ DA1 переключается в нулевое состояние и закрывает тран-
зистор VT3, а через него (и нагрузку устройства) — и фотодинистор
оптрона U2.
Если по каким-либо причинам напряжение на конденсаторном блоке
не снизилось до образцового (т. е. в нагрузку не ушел заряд, определяе-
мый положением движка резистора R7), а время, отведенное на разрядку,
закончилось, работа блока для предотвращения попадания сетевого
напряжения на выход устройства организована так. Напряжение отрица-
тельной полуволны сети снижается до выключения светодиода оптрона
Ши, следовательно, закрыванию его фототранзистора.
Это приводит к открыванию транзистора VT1, шунтированию им
неинвертирующего входа и переключению компаратора DA1 и, как
следствие, закрыванию транзисторов VT3, VT2 еще до появления
положительной полуволны сетевого напряжения. Таким образом,
192
Как создать источники питания своими руками
происходит принудительная синхронизация узла стабилизации тока
с полярностью напряжения сети. Оптрон U2 необходим лишь как
улучшающий безопасность и во встраиваемых блоках питания может
отсутствовать.
Примечание.
Зарядка аккумуляторной батареи длится сравнительно долго и
требует определенного контроля. Поэтому в устройстве преду-
смотрена возможность автоматического отключения заряжаемой
батареи при напряжении на ней 14,2—14,4 В.
Функцию порогового элемента отключения полностью заряженной
батареи выполняет электромагнитное реле К1 (РЭС10), срабатывающее
при напряжении около 10,5 В. Реле подключено к выходным зажимам Х2
и ХЗ через проволочный подстроечный резистор Rl 1. Этот резистор вме-
сте с конденсатором С14 образуют фильтр, подавляющий переменную
составляющую пульсирующего зарядного напряжения, но пропускаю-
щий медленно нарастающую постоянную составляющую напряжения
аккумуляторной батареи.
Поэтому при достижении порогового напряжения реле К1 срабаты-
вает и размыкающимися контактами К 1.1 отключает питание конден-
саторного блока и системы управления. Сама же обмотка реле остается
под напряжением заряжаемой батареи и благодаря наличию гистерезиса
выключается при снижении напряжения до 11,8 В. После чего проис-
ходит автоматическая подзарядка батареи аккумуляторов. Включение/
выключение режима автоматического окончания зарядки осуществляют
переключателем SA2.
Применение реле серии РЭС10 обусловлено его малым током потре-
бления и, следовательно, малым током разряда батареи в режиме прекра-
щения зарядки. Маломощные контакты используемого реле отражают и
особенности описываемого устройства, связанные с емкостным харак-
тером нагрузки. Поэтому разрыв цепи питания конденсаторного блока
происходит без искрения.
Н Примечание.
Применение двух сетевых предохранителей (FU1, FU2) и двухсекци-
онного выключателя 5Д1 связано с повышенными требованиями
электробезопасности из-за отсутствия гальванической развязки
устройства от сети.
Элементная база и аналоги. В конденсаторном блоке возможно при-
менение любых оксидных конденсаторов, но желательно одного типа. В
случае использования импортных конденсаторов габариты этого блока
можно существенно уменьшить.
Глава 6. Создаем бестрансформаторные источники питания
193
Диоды блока также могут быть любыми, рассчитанными на такой же
ток и обратное напряжение — подойдут даже диоды Д226Б и Д7Ж, но
при этом габариты блока и его масса существенно увеличатся.
Оптрон ТО325-12,5-4 заменим на ТО125-Ю или ТО125-12.5 не ниже
4-го класса. Вместо КП706Б (VT3) возможно применение аналогичных
отечественных полевых транзисторов или импортного IGBT на такой же
ток и напряжение, причем желательно с минимальным сопротивлением
канала.
При выборе электромагнитного реле (К1) необходимо учитывать сле-
Дущее:
♦	паспортное номинальное напряжение примерно в 1,5—1,7 раза вы-
ше напряжения срабатывания;
♦	напряжение срабатывания может быть несколько различным даже
для реле из одной партии.
Возможно применение реле РЭС9, РЭС22, РЭС32 и иных, обладающих
достаточно малым потребляемым током, на напряжение срабатывания
в пределах 8—12 В. При этом, возможно, придется подобрать резистор
R11 и конденсатор С14 с целью эффективного подавления переменной
составляющей, предотвращения «дребезга» контактов реле и ложных
срабатываний.
Налаживание. Правильно собранное устройство начинает работать
сразу. Потребуется, в основном, лишь подборка резисторов R6 и R8 для
корректировки диапазона регулировки тока зарядки. Для этого к выходу
блока надо подключить разряженную батарею аккумуляторов и подбор-
кой резисторов R6 и R8 установить по амперметру РА1 диапазон регули-
рования зарядного тока резистором R7.
Есди при начальном положении движка резистора R7 ток будет отли-
чен от нуля, то нужно уменьшить сопротивление резистора R8. Если же
ток зарядки становится равным нулю не в крайнем положении движка
R7, сопротивление этого резистора следует увеличить. Далее движок
резистора R7 устанавливается в конечное положение. Если теперь ток
зарядки окажется меньше максимального, сопротивление резистора R6
придется уменьшить, а если превышает — увеличить.
После этого, установив переключатель SA2 в положение «Ручной
режим», надо довести батарею до полной зарядки, контролируя напря-
жение на нем вольтметром постоянного тока. Затем следует отключить
устройство от сети, перевести тумблер SA2 в режим «Авт.», а движок
резистора R11 — в положение максимального сопротивления. Снова
подключив устройство к сети, уменьшением сопротивления резистора
Rl 1 добиваются четкого срабатывания реле К1 — устройство готово к
эксплуатации.
7 № 6391
194
Как создать источники питания своими руками
Внимание.
При налаживании и эксплуатации зарядного устройства необхо-
димо помнить об отсутствии гальванической развязки от сети.
Следовательно, подключать и отключать его от аккумулятор-
ной батареи можно только при отключенной от сети вилке шнура
питания.
Подробное описание схемы приводится в [60].
Бестрансформаторный источник питания
с регулируемым выходным напряжением
Назначение. Питание некоторых видов радиоэлектронной аппара-
туры, требующей плавного изменения напряжения питания.
Особенности. Этот источник питания позволяет в широких пределах
плавно изменять выходное напряжение. Его особенность заключается в
использовании регулируемой отрицательной обратной связи с выхода
блока на транзисторный каскад VT1, включенный параллельно выходу
диодного моста. Этот каскад является параллельным регулирующим
элементом и управляется сигналом с выхода однокаскадного усилителя
на VT2. Выходной сигнал VT2 зависит от разности напряжений, пода-
ваемых с переменного резистора R7, включенного параллельно выходу
блока питания, и источника опорного напряжения на диодах VD3, VD4.
Характеристики. Максимальная выходная мощность приведенного
устройства равна 2 Вт. Пределы регулировки выходного напряжения —
от 16 до 26 В, а при закороченном диоде VD4 пределы регулировки — от
15 до 19,5 В. В этих диапазонах при отключении R9 (сброс нагрузки) уве-
личение выходного напряжения не превышает одного процента.
Схема. Принципиальная схема бестрансформаторного источника
питания с регулируемым выходным напряжением представлена на
рис. 6.11.
Рис. 6.11. Схема бестрансформаторного источника
питания с регулируемым выходным напряжением
Глава 6. Создаем бестрансформаторные источники питания
195
По существу, схема представляет собой регулируемый параллельный
стабилизатор. Роль балластного резистора играет гасящий конденса-
тор С1, роль параллельного управляемого элемента — транзистор VT1.
Работает этот источник питания следующим образом. При включении в
сеть транзисторы VT1 и VT2 заперты, через диод VD2 происходит заряд
накопительного конденсатора С2. При достижении на базе транзистора
VT2 напряжения, равного опорному на диодах VD3, VD4, транзисторы
VT2, VT1 начинают отпираться.
Транзистор VT1 шунтирует выход диодного моста, и его выходное
напряжение начинает падать, что приводит к уменьшению напряжения на
накопительном конденсаторе С2 и к запиранию транзисторов VT2 и VT1.
Это, в свою очередь, вызывает уменьшение шунтирования выхода диод-
ного моста, увеличение напряжения на С2 и отпирание VT2, VT1 и т. д.
За счет действующей таким образом отрицательной обратной связи
выходное напряжение остается постоянным (стабилизированным) при
включенной нагрузке R9 и без нее, на холостом ходу. Его величина зави-
сит от положения движка потенциометра R7.
I Примечание.
Верхнему (по схеме) положению движка соответствует большее
выходное напряжение.
VT1 работает в переменном режиме:
♦	при работе на нагрузку R9 — в линейном режиме;
♦	на холостом ходу— в режиме широтно-импульсной модуляции
(ШИМ) с частотой пульсации напряжения на конденсаторе С2 —
100 Гц.
При этом импульсы напряжения на коллекторе транзистора VT1
имеют пологие фронты. Линейный режим является облегченным, тран-
зистор VT1 нагревается мало и может работать практически без радиа-
тора.
Небольшой нагрев имеет место в нижнем положении движка потен-
циометра R7 при минимальном выходном напряжении. На холостом
ходу, с отключенной нагрузкой R9, тепловой режим транзистора VT1
ухудшается в верхнем положении движка R7.
Совет.
В этом случае транзистор VT1 рекомендуется установить на
небольшой радиатор, например, в виде алюминиевой пластинки ква-
дратной формы со стороной 3 см, толщиной 1—2 мм.
Регулирующий транзистор VT1 — средней мощности, с большим
коэффициентом передачи (составной). Его коллекторный ток должен
быть в 2—3 раза больше максимального тока нагрузки. Коллекторное
196
Как создать источники питания своими руками
напряжение VT1 должно быть не меньше максимального выходного
напряжения блока питания.
Элементная база и аналоги. В качестве VT1 могут быть использованы
п-р-п транзисторы КТ972А, КТ829А, КТ827А и т. д. Транзистор VT2 рабо-
тает в режиме малых токов, поэтому годится любой маломощный р-п-р
транзистор — КТ203А—В, КТ361А—Г, КТ313А/Б, КТ209А/Б.
Примечание.
По принципу приведенной схемы могут быть построены аналогичные
л блоки питания на другие требуемые значения мощности.
Подробное описание схемы приводится в [45].
Маломощный конденсаторный выпрямитель с ШИМ стабилизатором
Назначение. Питание некоторых видов радиоэлектронной аппаратуры.
Особенности. Данный бестрансформаторный конденсаторный
выпрямитель работает с автостабилизацией выходного напряжения во
всех возможных режимах работы (от холостого хода до номинальной
нагрузки). Это достигнуто за счет кардинального изменения принципа
формирования выходного напряжения — не за счет падения напряже-
ния от импульсов тока выпрямленных полуволн сетевого напряжения на
сопротивлении стабилитрона, как в других подобных устройствах, а за
счет изменения времени подключения диодного моста к накопительному
конденсатору.
Характеристики. Входное напряжение — 220 В 50 Гц. Выходное стаби-
лизированное напряжение на нагрузке сопротивлением 470 Ом — около
11В, напряжение пульсации — 0,3—0,4 В.
Схема №1. Принципиальная схема стабилизированного конденсатор-
ного выпрямителя приведена на рис. 6.12.
Параллельно выходу диодного моста включен транзистор VT1, рабо-
тающий в ключевом режиме. База ключевого транзистора VT1 через
VD2 Д327Б
-220 В
С1
1,5 мк
400 В
R2
100
VD1 L
КЦ402А
R1 51
-;-iVD3
^Д814Г
VT1 I/Ii’k
КТ972А У
С2
1000 мк
25 В
Рис. 6.12. Схема стабилизированного
конденсаторного выпрямителя
с выпрямительным мостом
пороговый элемент (стабилитрон
VD3) соединена с накопительным
конденсатором С2, отделенным
по постоянному току от выхода
моста диодом VD2 для исклю-
чения быстрого разряда при
открытом VT1. Пока напряжение
на С2 меньше напряжения стаби-
лизации VD3, выпрямитель рабо-
тает известным образом.
3
Глава 6. Создаем бестрансформаторные источники питания
197
При увеличении напряжения на С2 и открывании VD3 транзистор
VT1 также отрывается и шунтирует выход выпрямительного моста.
Вследствие этого напряжение на выходе моста скачкообразно уменьша-
ется практически до нуля, что приводит к уменьшению напряжения на С2
и последующему выключению стабилитрона и ключевого транзистора.
Далее напряжение на конденсаторе С2 снова увеличивается до
Момента включения стабилитрона и транзистора и т. д. Процесс авто-
стабилизации выходного напряжения очень похож на функционирова-
ние импульсного стабилизатора напряжения с широтно-импульсным
регулированием. Только в предлагаемом устройстве частота следования
импульсов равна частоте пульсации напряжения на С2.
Элементная база и аналоги. Ключевой транзистор VT1 для уменьше-
ния потерь должен быть с большим коэффициентом усиления, например,
составной КТ972А, КТ829А, КТ827А и др. Увеличить выходное напряже-
ние выпрямителя можно, применив более высоковольтный стабилитрон
или два низковольтных, соединенных последовательно. При двух стабили-
тронах Д814В и Д814Д, емкости конденсатора С1 2 мкФ выходное напря-
жение на нагрузке сопротивлением 250 Ом может составлять 23—24 В.
Схема №2. По предложенной методике можно застабилизировать
выходное напряжение однополупериодного диодно-конденсаторного
выпрямителя, выполненного, например, по схеме, приведенной на
рис. 6.13.
Для выпрямителя с плюсовым выходным напряжением параллельно
диоду VD1 включен п-р-п транзистор КТ972А или КТ829А, управляемый
с выхода выпрямителя через стабилитрон VD3. При достижении на кон-
денсаторе С2 напряжения, соответствующего моменту открывания ста-
билитрона, транзистор VT1 тоже открывается. В результате амплитуда
положительной полуволны напряжения, поступающего на С2 через диод
VD2, уменьшается почти до нуля.
При уменьшении же напряжения на С2 транзистор VT1, благодаря
стабилитрону, закрывается. Это приводит к увеличению выходного
напряжения. Процесс сопровождается широтно-импульсным регулиро-
ванием длительности импульсов на
входе VD2, следовательно, напря-
жение на конденсаторе С2 остается
стабилизированным как на холо-
стом ходу, так и под нагрузкой.
В выпрямителе с отрицательным
выходным напряжением парал-
лельно диоду VD1 нужно вклю-
чить р-п-р транзистор КТ973А или
КТ825А.
Рис. 6.13. Схема стабилизированного
конденсаторного выпрямителя
с выпрямительным диодом '
198
Как создать источники питания своими руками
«Примечание.
В обоих предложенных вариантах бестрансформаторного выпрями-
теля стабилитрон работает в импульсном режиме при токе в еди-
ницы миллиампер, который никак не связан с током нагрузки выпря-
мителя, с разбросом емкости гасящего конденсатора и колебаниями
напряжения сети. Поэтому потери в нем существенно уменьшены, и
теплоотвод ему не требуется. Ключевому транзистору радиатор
также не требуется.
Резисторы Rl, R2 в этих схемах ограничивают входной ток при пере-
ходных процессах в момент включения устройства в сеть. Из-за неизбеж-
ного «дребезга» контактов сетевых вилки и розетки процесс включения
сопровождается серией кратковременных замыканий и разрывов цепи.
При одном из таких замыканий гасящий конденсатор С1 может заря-
диться до полного амплитудного значения напряжения сети, т. е. при-
мерно до 300 В. После разрыва и последующего замыкания цепи из-за
«дребезга» это и сетевое напряжения могут сложиться и составить в
сумме около 600 В. Это наихудший случай, который необходимо учиты-
вать для обеспечения надежной работы устройства.
Пример.
Конкретный пример: максимальный коллекторный ток транзистора
КТ972А равен 4 А. Поэтому суммарное сопротивление ограничитель-
ных резисторов должно составлять 600В / 4А = 150Ом. С целью
уменьшения потерь сопротивление резистора R1 можно выбрать
51 Ом, а резистора R2 — 100 Ом. Их мощность рассеяния — не менее
0,5 Вт. Допустимый коллекторный ток транзистора КТ827А состав-
ляет 20 А, поэтому для него резистор R2 необязателен.
Подробное описание схем приводится в [45].
Бестрансформаторные источники питания
с симметричным динистором
Назначение. Питание некоторых видов радиоэлектронной аппара-
туры.
Особенности. Весьма интересным схемным решением является
использование симметричного динистора для стабилизации напряжения
бестрансформаторного источника питания с гасящим конденсатором.
Преимущества источников питания с динистором — меньшая рас-
сеиваемая мощность и большая стабильность выходного напряжения.
Недостаток — ограниченный выбор выходных напряжений, определяе-
мый напряжениями включения динисторов.
Глава 6. Создаем бестрансформаторные источники питания
199
Схема. Принципиальные схемы
бестрансформаторных источников
питания приведены на рис. 6.14 и
рис. 6.15.
При зарядке конденсатора филь-
тра С2 до напряжения включения
динистора VS1 (с точностью до
падения напряжения на выпрями-
тельном мосте) он включается и
шунтирует вход диодного моста.
Нагрузка получает питание от кон-
денсатора С2. В начале следующего
полупериода С2 вновь подзаряжа-
ется до того же напряжения, про-
СО
о
<м
см
" С1
R1 0,33 мк
510 к 400 В
а2
VS1
КР1125КПЗА
R2 36
Рис. 6.14. Первый вариант схемы
бестрансформаторного источника
питания
R2 36
0,33 мк
400 В
VD1,
R1 КД ЮЗА-
510 к
I VD1
а1 КЦ407А
С2
470 мк
-+з—
VD2
КД ЮЗА
VS1
КР1125КПЗА
С2
=4= 470 мк
+ 16В
цесс повторяется.
Примечание.
Начальное напряжение раз-
рядки конденсатора С2 не зави-
сит от тока нагрузки и напря-
жения сети, поэтому стабиль-
ность выходного напряжения
блока очень высокая.
Падение напряжения на дини-
сторе во включенном состоянии
невелико, рассеиваемая мощность,
Рис. 6.15. Второй вариант схемы
бестрансформаторного источника
питания
VS2
КР1125КПЗА
VS1
v КУ208Д1
VS1
КР1125КПЗА
а1
к
VS2
КУ202А
VD1
КДЮ5Б
Рис. 6.1 б. Схема «умощнения»
динистора симистором (а) или
тринистором (б)

а, значит, и нагрев, значительно
меньше, чем при установке стабилитрона. Максимальный постоянный
или пульсирующий ток через динистор определяется рассеиваемой им
мощностью и составляет около 60 мА.
Если для получения необходимого выходного тока этого значения
недостаточно, можно «умощнить» динистор симистором или тринисто-
ром (рис. 6.16).
Описание схемы приводится по [94].
Бестрансформаторный источник питания на полевом транзисторе
Назначение. Питание некоторых видов маломощной радиоэлектрон-
ной аппаратуры напряжением 12 В током до 110 мА.
Схема. На рис. 6.17 приведена схема простого бестрансформаторного
источника питания на транзисторе BUZ41 А. Через включенный по схеме
с общим стоком транзистор VT1 конденсатор СЗ заряжается до напря-
200
Как создать источники питания своими руками
VD1 R4	VT1
1N4007 6,8	BUZ47A
о—
Ubx
VD2
1N4007
-ЕН—
R3
560 к
12В
110 мА
VD4
15В
Пт
Ц470к
С2
0,1 мк
400 В
VT2
СЗ L
1000 мк
16В
Рис, 6.17. Схема бестрансформаторного
источника питания на полевом
транзисторе
жения, приблизительно на 3 В
меньшего, чем напряжение на
стабилитроне VD4.
Переменное напряжение со
сдвигом по фазе, определяе-
мым емкостью конденсатора С1,
открывает транзистор VT2, что
прекращает заряд конденсатора
СЗ в начале каждой положитель-
ной полуволны сетевого напря-
жения.
Подробное описание схемы
приводится в [7].
Высоковольтный преобразователь —
электронная ловушка для тараканов
Электрическая часть ловушки (рис. 6.18) представляет собой умно-
житель напряжения сети с 220 В до 1,5 кВ. Сама ловушка представляет
Рис. 6.18. Высоковольтный преобразователь—электронная ловушка для тараканов:
а — принципиальная схема; б—плата
Глава 6. Создаем бестрансформаторные источники питания
201
собой прямоугольный ящик с верхней крышкой. Выпрямленное напря-
жение 1,5 кВ подается на непересекающиеся кольцевые печатные прово-
дники, которые располагаются внутри коробки. В центре крышки име-
ется отверстие.
Внутрь ловушки помещается приманка (например, хлеб, смоченный
пивом) и ставится в места скопления насекомых. Прибор включается в
сеть. Несмотря на незамысловатость конструкции, эффект от ловушки
просто потрясающий!
Внимание.
Электробезопасность конструкции для человека обеспечивается
размещением токонесущих проводников в закрытой коробке и тща-
тельной изоляции внешних элементов конструкции.
Элементная база. В устройстве можно применять любые диоды на
напряжение более 400 В.
Подробное описание схемы приводится в [117].
ГЛАВА 7
СОЗДАЕМ СТАБИЛИЗАТОРЫ
СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Стабилизатор напряжения необходим для защиты от
перепадов напряжения в сети. Пониженное/повышенное
и/или нестабильное напряжение в сети электропитания
может повредить бытовую технику в доме! А электро-
техника, подключенная через стабилизатор напряжения,
работает в щадящем режиме электропитания со стаби-
лизированным входным напряжением питающей сети. Это
позволяет значительно продлить ее эксплуатационный
ресурс. Стабилизаторы напряжения также могут исполь-
зоваться для защиты электродвигателей и другого обору-
дования.
Стабилизатор напряжения переменного тока
Назначение. Поддержание стабильности напряжения питающей сети
для питания бытовой радиоэлектронной аппаратуры.
Особенности. При питании радиоэлектронной аппаратуры от сети
нередко приходится стабилизировать напряжение переменного тока.
Большую сложность при проектировании таких стабилизаторов пред-
ставляет получение синусоидального выходного напряжения с малыми
нелинейными искажениями. С точки зрения практической реализации
этого требования, а также повышения быстродействия и коэффициента
стабилизации наиболее предпочтительны стабилизаторы с транзистор-
ным регулирующим элементом.
Примечание.
Наиболее важные преимущества описанного стабилизатора по срав-
нению с феррорезонансным — малые нелинейные искажения выход-
ного напряжения и почти полное отсутствие магнитного поля,
отрицательно влияющего на работу телевизоров.
Характеристики. Напряжение питающей сети — 220 ±22 В. Выходное
напряжение переменного тока — 220 В. Мощность нагрузки — 130—220 Вт.
Нестабильность выходного напряжения при указанных изменениях напря-
Глава 7. Создаем стабилизаторы сетевого напряжения
203
жения сети и мощности нагрузки — не более 0,5%. Коэффициент нелиней-
ных искажений — не более 6 %.
Схема. Принципиальная схема стабилизатора представлена на рис. 7.1.
Регулирующий элемент стабилизатора составлен из транзисторов VT1 и
VT2, диодов VD2, VD3 и резисторов R1—R5. При изменении значения
постоянного тока, протекающего через диагональ выпрямительного моста
VD1, изменяется значение переменного тока, текущего через секцию 1.1
обмотки автотрансформатора.
В результате изменяется значение переменного напряжения на секции
1.2 обмотки. Такое включение регулирующего элемента уменьшает его
влияние на форму синусоиды выходного напряжения. Резисторы R1—R4,
шунтирующие регулирующий элемент, уменьшают мощность, рассеивае-
мую транзисторами VT1, VT2.
Трансформатор Т2 служит для питания усилителя постоянного тока и
одновременно входит в цепь отрицательной обратной связи. Напряжение
обмотки II, выпрямленное диодным мостом VD5, поступает на дели-
тель R12—R14. При повышении напряжения сети или уменьшении тока
нагрузки, подключенной к выходу стабилизатора, увеличивается напряже-
ние на базе транзистора VT5, а значит, и его коллекторный ток. Примерно
в той же мере уменьшается и ток коллектора транзистора VT4.
Падение напряжения на резисторе R10 остается практически неизмен-
ным, поскольку напряжение на базе транзистора VT4 стабилизировано.
При этом напряжение на коллекторе VT4 увеличивается, и ток, текущий
через транзистор VT3, уменьшается. Вследствие уменьшения напряже-
ния на базе транзистора VT2 он начинает закрываться, напряжение на
О
-220 В
± 10%
VT4...VT6
КТ312Б
HL1
СМН6,3-20-2
Рис, 7,1, Схема стабилизатора напряжения переменного тока
204
Как создать источники питания своими руками
его коллекторе увеличивается. Это приводит к закрыванию и транзи-
стора VT1, так как напряжение на его базе фиксировано делителем R1,
R2, R3, R4, VD2, R5. Диод VD3 исключает влияние этого делителя на базу
транзистора VT2.
В результате увеличения сопротивления транзисторов VT1, VT2 регу-
лирующего элемента, уменьшается постоянный ток в диагонали выпря-
мительного моста VD1 и, следовательно, переменный ток в секции 1.1
обмотки автотрансформатора Т1. Это эквивалентно увеличению паде-
ния напряжения на секции 1.2. Поэтому выходное напряжение сохраняет
свое первоначальное значение. При уменьшении напряжения сети или
увеличении тока нагрузки ток через транзистор VT3 увеличивается и
транзисторы VT1 и VT2, наоборот, еще более открываются. Диод VD2
в этом случае закрывается напряжением с резистора R7. Диод VD3 обе-
спечивает полное открывание транзистора VT1.
Транзистор VT6, резистор Rl 1 и конденсатор С2 образуют электрон-
ный фильтр, задерживающий подачу напряжения питания на усилитель
постоянного тока. Задержка необходима для устранения броска выход-
ного напряжения в момент включения стабилизатора.
Примечание.
Ограничение минимальной мощности нагрузки значением 130 Вт обу-
словлено тем, что при меньшей мощности и сетевом напряжении
более 220—225 В исходное напряжение повышается сверх установ-
ленного допуска из-за уменьшения падения напряжения на индуктив-
ном сопротивлении секции 1.2 сетевого трансформатора.
Элементная база и аналоги. Выпрямитель КЦ405А (VD1) можно
заменить четырьмя диодами с обратным напряжением не менее 600 В и
выпрямленным током 1 А; КД906А (VD5) — диодами с прямым током
не менее 30 мА; транзисторы КТ809А (VT1, VT2) — аналогичными им,
например, КТ812А, КТ812Б.
Транзисторы VT3—VT6 могут быть любыми маломощными соответ-
ствующей структуры. Резисторы R1—R4 смонтированы на отдельной
плате, которая размещена под выключателем SB1. Мощность, рассеивае-
мая каждым из транзисторов VT1, VT2, равна 8 Вт, поэтому они установ-
лены на отдельные теплоотводы с площадью поверхности по 500 см2.
Моточные элементы. Габаритная мощность автотрансформатора Т1 —
около 22 Вт. Можно использовать автотрансформатор от магнитофона
«Маяк-202» (магнитопровод ШЛ20х20, секция 1.1 обмотки содержит 1364
витка провода ПЭВ-2-0,31, секция 1.2 — 193 витка провода ПЭВ-2-0,63).
Трансформатор Т2 выполнен на магнитопроводе ШЛ 16x16. Обмотка I содер-
жит 2560 витков провода ПЭВ-0,1, обмотка II — 350 витков провода ПЭВ-2-0,2
с отводом от 70-го витка (для питания индикаторной лампы HL1).
Глава 7. Создаем стабилизаторы сетевого напряжения .
205
Повышение мощности стабили-
затора. Мощность стабилизатора
можно увеличить до 450 Вт, если
его регулирующий элемент смон-
тировать по схеме, показанной на
рис. 7.2. Для этого случая автотранс-
форматор Т1 нужно выполнить на
магнитопроводе ШЛ20х25. Секция
1.1 обмотки должна содержать
1300 витков провода ПЭВ-2-0,36,
секция 1.2 — 180 витков провода
ПЭВ-2-0,9.
Рис. 7.2. Модернизированная схема
регулирующего элемента стабилизатора
Конструкция. Кожух стабилизатора лучше всего изготовить из изоля-
ционного материала. В панелях кожуха надо предусмотреть вентиляци-
онные отверстия. Если кожух металлический, необходимо позаботиться
о надежной изоляции от него всех токоведущих деталей и проводов.
К сети,
к выходу
KVT2
KVT2, R4
KR2,R3
KVT1, R1 KVT1 КТ1
Рис. 7.3. Вид печатной платы стабилизатора
206
Как создать источники питания своими руками
Налаживание. При налаживании сначала подборкой резистора R11
устанавливают напряжение 12 В на эмиттере транзистора VT6 (общим
проводом устройства служит отрицательный вывод диодного моста
VD5). При этом на базе транзистора VT4 должно установиться напряже-
ние около 8 В. К выходу стабилизатора подключают нагрузку. Ею может
служить лампа накаливания мощностью 150—200 Вт. С лабораторного
автотрансформатора на вход стабилизатора подают напряжение 220 В и
резистором R13 устанавливают на выходе номинальное сетевое напря-
жение 220 В.
Падение напряжения на каждом из транзисторов регулирующего эле-
мента должно быть 80—100 В. При изменении входного напряжения на
±22 В напряжение на выходе стабилизатора должно оставаться практи-
чески неизменным. Отсутствие стабилизации свидетельствует об ошибке
в монтаже или неисправности той или иной детали. Возбуждение стаби-
лизатора устраняют подборкой конденсатора С1.
Печатная плата. Вид печатной платы стабилизатора напряжения
показан на рис. 7.3.
Полное описание монтажа и настройки стабилизатора напряжения
приводится в [103].
Релейный стабилизатор напряжения
Назначение. Обеспечение номинального выходного напряжения
при глубоком снижении напряжения в сети. Предназначен для питания
многих видов бытовой электронной аппаратуры, для которых предпо-
чтителен стабилизатор, не вносящий искажений синусоидальной формы
выходного напряжения.
Особенности. Стабилизатор имеет четыре ступени регулирования
выходного напряжения. Это позволило существенно расширить зону
стабилизации — 160—250 В. При этом выходное напряжение остается в
пределах нормативов на напряжение питания телевизионных приемни-
ков цветного изображения.
Схема. Принципиальная схема релейного стабилизатора представлена
на рис. 7.4.
В электронный блок входят два ключа на транзисторах VT1 и VT2,
коммутирующие реле KI, К2 и три пороговых устройства, каждое из
которых представляет собой делитель напряжения из резисторов и ста-
билитрона. Первое пороговое устройство — R2, VD3, R3, второе — VD5,
R4, R6, третье — R5, VD6, R6. Блок управления питается от выпрямителя
на диодах VD1 и VD2 с фильтрующим конденсатором С2. Конденсаторы
СЗ и С4 устраняют кратковременные изменения (выбросы) сетевого
напряжения. Резистор R1 и конденсатор С1 — «искрогасительная» цепь.
Глава 7. Создаем стабилизаторы сетевого напряжения
207
SA1
"Вкл.”
КД105А
VD1 VTrVD2
2СКД105А
С2 " 470 мкх25 В
R1 33 II
CSJ—II—1
С1 -К нагрузке
0,05 мк
400 В
СЗ
200 мк
6В
VD3X7
КС220Ж 2?
Рис. 7.4. Схема релейного стабилизатора напряжения
Диоды VD4 и VD7 защищают транзисторы от напряжения самоиндук-
ции обмоток реле, которое возникает при закрывании транзисторного
ключа.
В случае идеальной работы пороговых устройств и трансформатора
каждая из четырех ступеней регулирования обеспечивала бы интервал
значений напряжения 198—231 В, а допустимое сетевое напряжение
могло бы быть в пределах от 140 до 260 В.
В Примечание.
Однако на практике необходимо учитывать разброс параметров
деталей и узлов, а также изменение коэффициента передачи транс-
форматора при изменении его нагрузочного режима.
Поэтому у всех трех пороговых устройств интервалы выходного напря-
жения выбраны зауженными — по выходному напряжению 215±10В(в
идеальном случае 215 ±15 В), из-за этого, соответственно, сужается и
интервал изменения сетевого напряжения до 160—250 В (рис. 7.5).
При сетевом напряжении менее 185 В напряжения с выпрямителя на
диодах VD1 и VD2 недостаточно, чтобы открылось хотя бы одно поро-
говое устройство — все три стабилитрона закрыты, а положение кон-
тактов реле соответствует показанному на схеме. При входном сетевом
напряжении 160 В выходное напряжение будет равно 198 В. Напряжение
на нагрузке равно напряжению сети плюс напряжение вольтодобавки,
снимаемое с обмоток II и III трансформатора Т1.
208
Как создать источники питания своими руками
Рис. 7.5. Графики выходного напряжения
В интервале сетевого напряжения 185—205 В открыт стабилитрон
VD5. При этом вступает в работу второе пороговое устройство. Ток про-
текает через обмотку реле К1, стабилитрон VD5 и резисторы R4 и R6.
Этот ток недостаточен для срабатывания реле К1.
Падение напряжения на резисторе R6 открывает транзистор VT2. В
результате этого срабатывает реле К2 и контактами К2.1 переключает
обмотки трансформатора так, что теперь источником вольтодобавки слу-
жит только обмотка II. При сетевом напряжении в пределах 205—225 В
открывается стабилитрон VD3, то есть ток протекает через первое поро-
говое устройство. Открывается транзистор VT1, вследствие чего закры-
вается второе пороговое устройство, а, значит, и транзистор VT2, реле К2
отпускает якорь. Срабатывает реле К1 и переключает контакты К1.1. При
таком состоянии контактов реле ток нагрузки минует обмотки II и III
трансформатора, то есть вольтодобавка равна нулю. На нагрузке повто-
ряется сетевое напряжение — 205—225 В.
В интервале сетевого напряжения 225—245 В открывается стабили-
трон VD6. Это означает, что вступает в работу третье пороговое устрой-
ство, и оказываются открытыми оба транзисторных ключа; включены
оба реле — К1 и К2. Теперь в цепь тока нагрузки оказывается включен-
ной обмотка III трансформатора Т1, но в противофазе с сетевым напря-
жением («минусовая» вольтодобавка). На нагрузке в этом случае также
будет напряжение в пределах 205—225 В. Прй сетевом напряжении 250 В
Глава 7. Создаем стабилизаторы сетевого напряжения
209
выходное напряжение стабилизатора увеличится до 230 В, не превышая
допустимого предела 220 В +5%.
Налаживание. Границы напряжения ступеней регулирования опреде-
ляет напряжение стабилизации стабилитронов, входящих в пороговые
устройства. При налаживании границы ступеней регулирования необ-
ходимо устанавливать подборкой стабилитронов, которые, как известно,
отличаются значительным разбросом напряжения стабилизации.
Элементная база и аналоги. Если окажется, что подходящего экзем-
пляра подобрать не удается, можно использовать последовательное
включение стабилитрона с одним-двумя диодами (в прямом включении).
Вместо КС218Ж (VD5) можно использовать стабилитрон КС220Ж. Этот
стабилитрон обязательно должен быть двуханодным. Дело в том, что в
интервале сетевого напряжения 225—245 В, когда открывается стабили-
трон VD6 и оказываются открытыми оба транзисторных ключа, цепь R4,
VD5 шунтирует резистор R6 порогового устройства R5, VD6, R6.
Для устранения шунтирующего действия стабилитрон VD5 должен
быть двуханодным. Напряжение стабилизации стабилитрона VD5 не
должно превышать 20 В. Стабилитрон VD3 следует подбирать из серии
КС220Ж (напряжение стабилизации равно 22 В); можно использовать
цепь из двух стабилитронов — Д810 и Д811. Стабилитрон КС222Ж
(VD6) — на 24 В — можно заменить цепью из стабилитронов Д810 и
Д813. Транзисторы в стабилизаторе могут быть любыми из серии КТ3102.
Диоды — также любые из указанных серий. Реле К1 и К2 — РЭН34,
паспорт ХП4.500.000-01.
Моточные элементы. Трансформатор выполнен на магнитопро-
воде ОЛ50/80-25 из стали Э350 (или Э360), толщина ленты — 0,08 мм.
Обмотка I (для номинального напряжения 220 В) должна содержать 2400
витков провода ПЭТВ-2-0,355. Обмотки II и III — одинаковые, по 300
витков провода ПЭТВ-2-0,9 (13,9 В). Налаживать стабилизатор нужно
при включенной реальной нагрузке, чтобы была учтена реакция транс-
форматора Т1 да нагрузку; поскольку коэффициент передачи незначи-
тельно уменьшается при переходе от режима холостого хода к режиму
полной нагрузки.
При работе только одной обмотки II коэффициент передачи будет
меньше, чем на холостом ходу, и еще меньше, когда работают обмотки
II и III одновременно. Когда работает только обмотка III, коэффициент
передачи близок к режиму холостого хода, так как при этом происходит
компенсация потерь из-за «встречного» тока в ней в интервале значений
сетевого напряжения 225—250 В. Изменение коэффициента передачи
вызывает незначительное — на доли вольта — изменение напряжения
включения пороговых устройств. Это небольшое изменение, умноженное
на коэффициент трансформации трансформатора Т1, сдвигает пределы
210
Как создать источники питания своими руками
выходного напряжения уже на несколько вольт. Вот почему необходимо
установку границ ступеней регулирования проводить только с нагрузкой.
Подробное описание схемы приводится в [44].
Мощный транзисторный регулятор сетевого напряжения
Назначение. Регулировка яркости свечения люстры или настольной
лампы, температуры нагрева паяльника или электроплитки, скорости вра-
щения электродвигателя вентилятора или дрели, напряжения на обмотке
трансформатора.
Особенности. В последнее время в нашем быту все чаще применяются
электронные устройства для плавной регулировки сетевого напряжения. С
помощью таких приборов управляют яркостью свечения ламп, температурой
электронагревательных приборов, частотой вращения электродвигателей.
Подавляющее большинство регуляторов напряжения, собранных на
тиристорах, обладают существенными недостатками, ограничивающими
их возможности.
Во-первых, они вносят достаточно заметные помехи в электрическую
сеть, что нередко отрицательно сказывается на работе телевизоров, радио-
приемников, цифровых магнитофонов.
Во-вторых, их можно применять только для управления нагрузкой с
активным сопротивлением — электролампой или нагревательным элемен-
том, и нельзя использовать совместно с нагрузкой индуктивного харак-
тера — электродвигателем, трансформатором.
Примечание.
Между тем все эти проблемы легко решить, собрав электронное
устройство, в котором роль регулирующего элемента выполнял бы
не тиристор, а мощный транзистор.
Транзисторный регулятор напряжения содержит минимум радиоэле-
ментов, не вносит помех в электрическую сеть и работает на нагрузку как
с активным, так и индуктивным сопротивлением.
Характеристики. Диапазон регулировки напряжения — от 0 до 218 В.
Максимальная мощность нагрузки при использовании в регулирующей
цепи одного транзистора — не более 100 Вт.
Схема. Принципиальная схема мощного транзисторного регулятора
сетевого напряжения представлена на рис. 7.6.
Регулирующий элемент — транзистор VT1. Диодный мост VD1—VD4
выпрямляет сетевое напряжение так, что к коллектору VT1 всегда прило-
жено положительное напряжение. Трансформатор Т1 понижает напряже-
ние 220 В до 5—8 В, которое выпрямляется диодным блоком VD6 и сгла-
живается конденсатором С1.
Глава 7. Создаем стабилизаторы сетевого напряжения
211
Переменный резистор R1 служит
для регулировки величины управ-
ляющего напряжения, а резистор R2
ограничивает ток базы транзистора.
Диод VD5 защищает VT1 от попа-
дания на его базу напряжения отри-
цательной полярности. Устройство
подсоединяется к сети вилкой ХР1.
Розетка XS1 служит для подключения
нагрузки.
Регулятор действует следующим
образом. После включения питания
тумблером S1 сетевое напряжение
FU1
2А
VD1
-н-
VT1
КТ847
-м-
VD2
VD3
н--------------
VD1...VD4
КД202Р
-И----
VD4
VD5
Д229Б
R2
R1 U20
680 Т
С1
S1
ХР1
VD6
КЦ405А
Ikr" 200 мк
10В
XS1
<0
поступает одновременно на диоды Рис. 7.6. Схема мощного транзисторного
VD1, VD2 и первичную обмотку	регулятора сетевого напряжения
трансформатора Т1. При этом выпрямитель, состоящий из диодного моста
VD6, конденсатора С1 и переменного резистора R1, формирует управляю-
щее напряжение, которое поступает на базу транзистора и открывает его.
Если в момент включения регулятора в сети оказалось напряжение отри-
цательной полярности, ток нагрузки протекает по цепи VD2 — эмиттер-
коллектор VT1, VD3. Если полярность сетевого напряжения положитель-
ная, ток протекает по цепи VD1 — коллектор-эмиттер VT1, VD4.
Значение тока нагрузки зависит от величины управляющего напряже-
ния на базе VT1. Вращая движок R1 и изменяя значение управляющего
напряжения, управляют величиной тока коллектора VT1. Этот ток, а, сле-
довательно, и ток, протекающий в нагрузке, будет тем больше, чем выше
уровень управляющего напряжения, и наоборот.
При крайнем правом по схеме положении движка переменного рези-
стора транзистор окажется полностью открытым, и «доза» электроэнергии,
потребляемая нагрузкой, будет соответствовать номинальной величине.
Если движок R1 переместить в крайнее левое положение, VT1 окажется
запертым и ток через нагрузку не потечет.
Управляя транзистором, мы фактически регулируем амплитуду пере-
менного напряжения и тока, которые действуют в нагрузке. Транзистор
при этом работает в непрерывном режиме, благодаря чему такой регуля-
тор лишен недостатков, свойственных тиристорным устройствам.
Элементная база и аналоги. Транзистор — КТ812А(Б), КТ824А(Б),
КТ828А(Б), КТ834А(Б,В), КТ840А(Б), КТ847А или КТ856А. Диодные мосты:
VD1—VD4 — КЦ410В или КЦ412В, VD6 — КЦ405 или КЦ407 с любым
буквенным индексом; диод VD5 — серии Д7, Д226 или Д237. Переменный
резистор — типа СП, СПО, ППБ мощностью не менее 2 Вт, постоянный —
ВС, МЛТ, ОМЛТ, С2-23. Оксидный конденсатор — К50-6, К50-16.
212
Как создать источники питания своими руками
Сетевой трансформатор — ТВЗ-1-6 от ламповых телевизоров, ТС-25,
ТС-27 — от телевизора «Юность» или любой другой маломощный с напря-
жением вторичной обмотки 5—8 В. Предохранитель рассчитан на макси-
мальный ток 1 А. Тумблер — ТЗ-С или любой другой сетевой. ХР1 — стан-
дартная сетевая вилка, XS1 — розетка.
Все элементы регулятора размещаются в пластмассовом корпусе с габа-
ритами 150x100x80 мм. На верхней панели корпуса устанавливаются тум-
блер и переменный резистор, снабженный декоративной ручкой. Розетка
для подключения нагрузки и гнездо предохранителя крепятся на одной из
боковых стенок корпуса. С той же стороны сделано отверстие для сетевого
шнура. На дне корпуса установлены транзистор, трансформатор и мон-
тажная плата. Транзистор необходимо снабдить радиатором с площадью
рассеяния не менее 200 см2 и толщиной 3—5 мм.
Налаживание. Регулятор не нуждается в налаживании. При правиль-
ном монтаже и исправных деталях он начинает работать сразу после вклю-
чения в сеть.
Печатная плата. Диодные мостики, конденсатор, резистор R2 и диод
VD6 устанавливаются на плате размером 55x35 мм, выполненной из фоль-
гированного гетинакса или текстолита толщиной 1—2 мм (рис. 7.7).
Рис. 7.7. Вид печатной платы
Глава 7. Создаем стабилизаторы сетевого напряжения
213
Модернизация регулятора. Теперь несколько рекомендаций тем, кто
захочет усовершенствовать устройство. Изменения в основном касаются
увеличения выходной мощности регулятора. Так, например, при исполь-
зовании транзистора КТ856 мощность, потребляемая нагрузкой от сети,
может составлять 150 Вт, для КТ834 — 200 Вт, а для КТ847 — 250 Вт. Если
необходимо еще больше увеличить выходную мощность прибора, в каче-
стве регулирующего элемента можно применить несколько параллельно
включенных транзисторов, соединив их соответствующие выводы.
Совет.
В этом случае регулятор рекомендуется снабдить небольшим вен-
тилятором для более интенсивного воздушного охлаждения полупро-
водниковых приборов.
Кроме того, диодный мост VD1—VD4 потребуется заменить на
четыре более мощных диода, рассчитанных на рабочее напряжение не
менее 600 В и величину тока в соответствии с потребляемой нагрузкой.
Для этой цели подойдут приборы серий Д231—Д234, Д242, Д243, Д245—
Д248. Необходимо будет также заменить VD5 на более мощный диод,
рассчитанный на ток до 1 А. Также больший ток должен выдерживать
предохранитель.
Подробное описание схемы приводится в [126].
ГЛАВА 8
СОЗДАЕМ ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ИСТОЧНИКИ
СВАРОЧНОГО ТОКА
Источник сварочного тока преобразует высокое сетевое
напряжение в существенно более низкое сварочное напря-
жение и обеспечивает требуемые для сварки высокие зна-
чения силы тока, которые отсутствуют в сети. Кроме
того, он способен поддерживать и регулировать необходи-
мые значения тока. Для сварки может использоваться как
переменный, так и полученный из него постоянный ток.
Сварочные источники отличаются большим разнообра-
зием и различаются родом тока, конструкцией и внутрен-
ней структурой, внешними вольтамперными характери-
стиками.
Разновидности источников сварочного тока
По роду тока различаются сварочные источники переменного тока,
постоянного тока и импульсного тока.
Конструктивно сварочные источники можно разделить на группы:
♦	электромашинные преобразователи и сварочные агрегаты;
♦	трансформаторные источники;
♦	выпрямители;
♦	электронные регуляторы (чопперы);
♦	инверторные источники (будут рассмотрены в следующей главе).
Электромашинный преобразователь и сварочный агрегат содержат в
своем составе сварочный генератор, который преобразует механическую
энергию вращения в сварочный ток. В качестве источника механической
энергии вращения в преобразователях используется электрический дви-
гатель переменного или постоянного тока. В сварочных агрегатах для
этой же цели обычно используется двигатель внутреннего сгорания.
Основой трансформаторного источника является специальный сва-
рочный трансформатор, который понижает напряжение сети, формирует
внешнюю вольтамперную характеристику и осуществляет гальваниче-
скую развязку сварочных цепей от сети. Источники этого типа форми-
руют переменный сварочный ток.
Глава 8. Создаем трансформаторные источники сварочного тока
215
Для получения постоянного сварочного тока к трансформаторному
источнику подключается выпрямитель, который может быть управляе-
мым и не управляемым. Зачастую функции регулировки сварочного тока
и формирования вольтамперной характеристики возлагаются на управ-
ляемый выпрямитель.
В этом случае трансформатор обеспечивает функцию понижения
напряжения сети и гальваническую развязку сварочной цепи. Иногда
разделение функций в сварочных источниках достигает еще большей
степени.
Примечание.
Наиболее перспективным является новый тип сварочных источни-
ИОЙ ков— инверторные. Инверторные источники структурно очень
похожи на трансформаторные источники с выпрямителем. Однако
трансформаторы этих источников работают на повышенной
частоте, которая получается при помощи специальных преобразо-
вателей — инверторов. Они будут рассмотрены в следующей главе.
Типы сварочных трансформаторов
Основным элементом классического сварочного источника перемен-
ного тока является специализированный сварочный трансформатор.
Познакомимся с конструктивными особенностями этих трансформаторов.
По характеру устройства магнитного сердечника различают транс-
форматоры броневого (рис. 8.1, а) и стержневого (рис. 8.1, б) типов. Для
уменьшения потерь на вихревые токи, сердечник трансформатора наби-
рается из листовой трансформаторной стали толщиной 0,27—0,5 мм.
Трансформаторы стержневого типа, по сравнению с трансформа-
торами броневого типа, имеют более высокий КПД и допускают боль-
шие плотности токов в обмотках. Поэтому сварочные трансформаторы
обычно, за редким исключением, бывают стержневого типа.
Рис. 8.1. Типы магнитных сердечников:
а — броневого типа; б — стержневого типа
216
Как создать источники питания своими руками
а	б	в
Рис. 8.2. Типы обмоток трансформаторов:
а — цилиндрические; б—разнесенные; в — дисковые
По характеру устройства обмоток различают трансформаторы с
цилиндрическими (рис. 8.2, а), разнесенными (рис. 8.2, б) и дисковыми
(рис. 8.2, в) обмотками.
Для рассмотрения особенностей трансформатора, того или иного
типа, удобно использовать схему замещения трансформатора [27, 55],
представленную на рис. 8.3.
И Примечание.
В данном случае все параметры трансформатора приведены к его
первичной обмотке. Поэтому в схеме замещения отсутствует иде-
альный трансформатор, необходимый для имитации коэффициента
трансформации.
Индуктивность рассеяния Ls обмотки вызывается наличием у нее соб-
ственного магнитного потока Фе не сцепляемого с другой обмоткой. Чем
дальше удалены друг от друга обмотки трансформатора, тем, соответ-
ственно, больше величины Фе и Ls.
В трансформаторах с цилиндрическими обмотками одна обмотка
намотана поверх другой. Так как обмотки находятся на минимальном
расстоянии друг от друга, то практически весь магнитный поток первич-
ной обмоткой сцепляется с витками вторичной обмотки. Только очень
небольшая часть магнитного потока первичной обмотки, называемого
потоком рассеяния, протекает в зазоре между обмотками и поэтому не
связана с вторичной обмоткой.
И L1S
г2*п2 L2s*n2
U1 n=W1/W2 rc
U2*n
о
о-
Рис. 8.3. Схема замещения трансформатора:
U1,U2—напряжение на первичной и вторичной обмотках трансформатора; г1,г2—омическое
сопротивление первичной и вторичной обмоток трансформатора; L1 s, L2s — индуктивность
рассеяния первичной и вторичной обмоток трансформатора; Lp — индуктивность
намагничивания трансформатора; гс—сопротивление, характеризующее потери в сердечнике
трансформатора; п — коэффициент трансформации трансформатора.
Глава 8. Создаем трансформаторные источники сварочного тока
217
Так как ток ограничивается практически только омическим сопро-
тивлением rl и г2 обмоток, то трансформатор имеет жесткую характе-
ристику, и ток короткого замыкания на вторичной обмотке более чем в
10 раз превосходит рабочий ток трансформатора. При использовании
такого трансформатора, для получения крутопадающей внешней харак-
теристики, дополнительно приходится использовать дроссель перемен-
ного тока.
В ранних сварочных источниках такой дроссель присутствовал как
независимый конструктивный элемент, дополнительно увеличивающий
массу и габариты сварочного источника. Позже в качестве дросселя стали
использовать индуктивность рассеяния трансформатора. Для получения
требуемой величины индуктивности рассеяния, обмотки трансформа-
тора стали разносить на разные стержни (рис. 8.2, б) или выполнять в
виде дисков (рис. 8.2, в).
В трансформаторах с разнесенными обмотками первичная и вторич-
ная обмотки находятся на различных стержнях трансформатора. Так как
обмотки удалены друг от друга, то значительная часть магнитного потока
первичной обмотки не связана с вторичной обмоткой.
Примечание.
Еще говорят, что эти трансформаторы имеют развитое электро-
магнитное рассеяние.
Индуктивности рассеяния Lis и L2s имеют значительную величину, а
их реактивное сопротивление сильно влияет на ток трансформатора, чем
в случае трансформатора с цилиндрическими обмотками. Трансформатор
с разнесенными обмотками имеет падающую внешнюю характеристику,
где рабочий ток составляет примерно 80% от тока короткого замыка-
ния.
В трансформаторах с дисковыми обмотками, первичная и вторичная
обмотки также удалены друг от друга, но на меньшее расстояние, по срав-
нению с трансформаторами, имеющими разнесенные обмотки. Поэтому,
по величине индуктивности рассеяния, трансформаторы с дисковыми
обмотками занимают промежуточное положение. Эти трансформаторы
также имеют падающую внешнюю характеристику, но их рабочий ток
составляет примерно 50% от тока короткого замыкания, т. е. рабочий ток
примерно в два раза меньше тока короткого замыкания.
Для ступенчатой регулировки сварочного тока обмотки трансфор-
матора можно делать с отводами, и затем эти отводы переключать. Для
плавной регулировки сварочного тока можно использовать регулируе-
мый магнитный шунт, располагаемый в зазоре между обмотками, или, в
случае трансформатора с дисковыми обмотками, изменение расстояния
между обмотками, которые в этом случае выполняются подвижными.
218
Как создать источники питания своими руками
Примечание.
Основная масса сварочных источников переменного тока выполнена
на основе трансформаторов с дисковыми подвижными обмотками.
Поэтому подобные источники также считаться классическими.
Описание приводится по [27,55].
Сварочный трансформатор со ступенчатой регулировкой тока
Назначение. Источник можно использовать для сварки и резки элек-
тродами диаметром 3—5 мм.
Особенности. Обычно в распоряжении самоделыцика есть трансфор-
маторная сталь, уже побывавшая в употреблении. Это может горячека-
таная или холоднокатаная сталь от старого сварочного трансформатора
или силового трансформатора подстанции.
Примечание.
Холоднокатаная сталь обладает лучшими магнитными характери-
стиками, по сравнению с горячекатаной. Это позволяет изготавли-
вать из нее наиболее компактные трансформаторы.
Характеристики. Формирует два фиксированных значения сварочного
тока — 150 А и 120 А.
Выбор трансформаторной стали. Перед тем как приступить к изго-
товлению трансформатора, необходимо определиться с типом проката
трансформаторной стали, имеющейся в распоряжении. Тип проката
легко определяется по цвету стали. Холоднокатаная сталь имеет белый
цвет. В отличие от холоднокатаной, горячекатаная сталь имеет темный,
почти черный, цвет. Кроме этого горячекатаная сталь очень ломкая и
имеет хорошо видимое лаковое покрытие.
Может так случится, что под рукой не окажется специализированной
трансформаторной стали. В этом случае трансформатор можно изго-
товить из почти любого листового железа. Соответствующие рекомен-
дации можно найти в старой любительской литературе. Согласно этим
рекомендациям, сердечник трансформатора можно изготовить из обык-
новенного мягкого железа, а, вернее, из жести толщиной 0,3—0,5 мм. Для
снижения потерь перемагничивания железо необходимо предварительно
отжечь.
Железо отжигают в муфельной печи или на углях при температуре
красного каления и дают возможность медленно остыть. Затем железо
очищают от окалины, ровняют и покрывают слоем лака.
Лаковое покрытие необходимо для осуществления электрической изо-
ляции отдельных листов сердечника. Для этих же целей, между листами
стали можно прокладывать тонкие листы бумаги (конденсаторной бумаги
Глава 8. Создаем трансформаторные источники сварочного тока
219
Рис. 8.4. Размеры, расположение и схема соединения обмоток
сварочного трансформатора
или кальки). Для хорошего перекрытия стальных листов, размеры листов
бумажных должны быть больше на 2—3 мм.
На рис. 8.4 показаны размеры и схема соединения обмоток трансфор-
матора.
Обмоточные данные и намотка трансформатора. Характеристики
трансформатора зависят от материала сердечника. Эти данные приве-
дены в табл. 8.1.
Обмоточные данные сварочного трансформатора	Таблица 8.1
Обмотка	Материал провода	Сечение провода (axb), мм	* Диаметр провода, мм	Количество витков обмотки для сердечника из		
				горячекатаной стали	холоднокатаной стали	кровельной стали
la, 1а'	Си	-	1,81	271	1	278	258
lb, lb'	Си	-	1,81	30	31	29
lc, lc'	Си	-	1,81	30	31	29
Ila, Ila'	Al	30 (6x5)	-	45	47	43
lib, lib'	Al	25 (5x5)	-	15	16	15
Примечание.
В независимости от материала сердечника, обмотки трансформа-
тора мотаются на двух каркасах, выполненных из листового стекло-
текстолита толщиной 2 мм.
На каркасе первичная и вторичная обмотки изолированы друг от
друга стеклотекстолитовой щечкой толщиной 2 мм. Перед намоткой кар-
кас следует усилить, насадив на деревянную оправку. Отверстие, пред-
назначенное для насадки на сердечник, должно быть больше размеров
сердечника на 1,5—2 мм, что позволит впоследствии без проблем собрать
трансформатор.
220
Как создать источники питания своими руками
Первичная обмотка W1 состоит из двух секций (I и Г), расположен-
ных на различных катушках и соединенных параллельно. Намотка таких
обмоток имеет одну особенность, согласно которой аналогичные слои
разных секций мотаются в противоположных направлениях. Например,
если начало левой секции расположено с левой стороны катушки и про-
вод укладывается слева на право, то для правой секции все делается нао-
борот (рис. 8.5).
Первичная обмотка трансформатора рассчитана на нормальное
напряжение сети 220 В. Для того, чтобы трансформатор можно было
использовать в условиях слабой или просаженной сети, первичная
обмотка имеет дополнительные отводы. Эти отводы рассчитаны на
напряжение сети 180 В и 200 В.
Для намотки трансформатора можно использовать самодельный
намоточный станок. После намотки каждого слоя провода, его следует
уплотнить легкими ударами деревянного молотка. Если трансформатор
изготавливается в кустарных условиях, то каждый слой необходимо про-
мазывать пропиточным лаком. В качестве межслойной изоляции исполь-
зуется картон толщиной 0,5 мм.
Для вторичной обмотки W2 используется голая алюминиевая шина
сечением 30 мм (5x6 мм) и 25 мм (5x5 мм). Подобная шина используется
в обмотках грузоподъемных электромагнитов. При отсутствии указан-
ной шины можно использовать любую другую шину или даже круглый
алюминиевый провод подходящего сечения.
Если имеющийся обмоточный материал состоит из нескольких кусков,
то эти куски необходимо сварить или аккуратно склепать. Пластиковая
или поврежденная изоляция снимается в обязательном порядке. Затем
очищенный провод или шина плотно обматываются киперной лентой
или тонкой хлопчатобумажной тканью, предварительно порезанной на
полосы шириной 20 мм. После изолировки поперечные размеры провода
или шины должны увеличиться примерно на 0,5 мм.
Также как и первичная, вторичная обмотка поровну распределена
на обеих катушках. Однако, в отличие от первичной, секции вторичной
обмотки включаются последовательно. Обе секции вторичной обмотки
мотаются аналогично (рис. 8.5):
Шина укладывается на более широкую сторону. После намотки каж-
дого слоя, его следует уплотнить легкими ударами деревянного молотка
и обильно промазать пропиточным лаком.
Примечание.
Особо внимательные читатели наверно заметили, что меньшему
сварочному току соответствует большее количество витков вто-
ричной обмотки (рис. 8.4). Однако это не опечатка.
Глава 8. Создаем трансформаторные источники сварочного тока
221
правая катушка
левая катушка
0 1с 0 lb 0 la 0 0 Ila 0 lib 0
Рис. 8.5. Схема намотки катушек трансформатора
Дело в том, что напряжение обмотки пропорционально количеству
витков, а реактивное сопротивление пропорционально квадрату этой
же величины. Поэтому сопротивление обмотки растет быстрее, чем ее
напряжение.
После намотки и пропитки трансформатор следует просушить.
Температура и время сушки определяются маркой используемого про-
питочного лака.
Сердечник трансформатора. Конструкция сердечника трансформа-
тора изображена на рис. 8.6. Сердечник набран из пластин стали тол-
щиной 0,27—0,5 мм. Имеющееся железо сначала рубят на полосы, потом
режут на фрагменты, длина которых указана на рис. 8.6. Заусенцы на
краях рубленого железа необходимо удалить с помощью надфиля или
мелкого напильника. Сердечник собирается в «перекрышку» с возможно
меньшими зазорами в местах стыковки отдельных листов.
Готовый, намотанный и собранный трансформатор необходимо поме-
стить в защитный кожух, который необходимо изготовить из немагнит-
ного материала, например, алюминия или текстолита. В кожухе необхо-
димо предусмотреть вентиляционные отверстия.
Внимание.
Для подключения первичной обмотки трансформатора к сети ~220 В
необходимо использовать кабель с медной жилой сечением не менее
б мм и силовую розетку на ток 63 А, имеющую заземляющий нож,
который необходимо соединить с сердечником трансформатора
и с защитным кожухом. Соответственно, заземляющий контакт
розетки должен быть надежно заземлен.
Концы вторичной обмотки необходимо подключить к латунным
шпилькам диаметром 8—10 мм, установленным на диэлектрической тер-
мостойкой панели, которая крепится к защитному кожуху трансформа-
тора. В качестве сварочных можно использовать мягкие медные провода
сечением 16—25 мм.
Описание схемы приводится по [27, 55].
222
Как создать источники питания своими руками
		
		
		
Четный слой
а
		
		
		
Четный слой
б
		
		
		
Четный слой
в
Рис. 8.6. Конструкция сердечника трансформатора:
а — из горячекатаной стали; б — из холоднокатаной стали; в — из кровельной стали
Глава 8. Создаем трансформаторные источники сварочного тока
223
Сварочный источник с резонансным конденсатором
Назначение. Источник можно использовать для сварки и резки элек-
тродами диаметром 3—5 мм.
Особенности. Для повышения коэффициента мощности источника
используется резонанс напряжений. Для этого, последовательно с вто-
ричной обмоткой трансформатора, можно включить специальный резо-
нансный конденсатор.
При этом индуктивность рассеяния трансформатора и конденсатор
образуют последовательный колебательный контур, и если этот контур
настроен на частоту 50 Гц, то сварочный источник не будет генерировать
реактивную мощность. В этом случае циркуляция реактивной мощности
будет происходить только внутри колебательного контура.
Сварочный источник с резонансным конденсатором имеет высокий
КПД и коэффициент мощности, близкий к единице.
Примечание.
По сравнению с ранее рассмотренными сварочными источниками
переменного тока, этот источник потребляет наименьший ток от
питающей сети.
Например, по сравнению с классическими сварочными источниками
он потребляет в два раза меньший тока, а по сравнению со сварочным
источником Буденного в полтора раза меньший ток. Немаловажным
является то, что форма потребляемого тока близка к синусоиде. В этом
отношении он на много превосходит существующие на данный момент
инверторные сварочные источники, практически не уступая им по мас-
согабаритным параметрам.
Характеристики. Формирует четыре фиксированные величины сва-
рочного тока — 120,105, 90 и 75 А.
Конструкция. Размеры и расположение обмоток сварочного транс-
форматора изображены на рис. 8.7.
<—0-
Сеть
-220 В
<—0-----*
W1
430 вит.
48 вит.
« 120А „
0——0--------
4 вит. 1Q5 а ~ 4 вит.
W2'
4 вит.д 9Q д
4 вит. 75 а
3 вит.
------Ф
Сердечник
ПЛ 32x70x100
W1 проводе! 1,67
W2 шина 7x2,25
4 вит.
05.11
+ VVD1
“~Д243
4-VD2
Д243
R2
5,1
4 вит.
W2
С1,С2
6x3300мк
100 В
типа К50-84
Рис, 8.7. Размеры, расположение и схема соединения обмоток трансформатора
224
Как создать источники питания своими руками
Первичная и вторичная обмотки расположены на разных стержнях
трансформатора. При этом часть вторичной обмотки мотается поверх
первичной обмотки. Обмотки мотаются на каркасы, выполненные из
листового стеклотекстолита толщиной 2 мм.
Совет.
Перед намоткой каждой обмотки, ее каркас следует усилить, наса-
див на деревянную оправку. Отверстие каркаса, предназначенное для
насадки на сердечник, должно быть больше размеров сердечника на
1,5—2 мм, что позволит впоследствии без проблем собрать транс-
форматор.
Намотка трансформатора. Первичная обмотка W1 содержит 430 вит-
ков изолированного медного обмоточного провода 01,67 мм в эмалевой
или стекловолоконной изоляции. После намотки слоя провода его сле-
дует уплотнить легкими ударами деревянного молотка. Если трансфор-
матор изготавливается в кустарных условиях, то после намотки каждого
слоя его необходимо промазывать пропиточным лаком. В качестве меж-
слойной изоляции используется картон толщиной 0,5 мм.
Вторичная обмотка мотается медной шиной 15 мм (7x2,25 мм). Шина
укладывается на более широкую сторону. После намотки каждого слоя,
его следует уплотнить легкими ударами деревянного молотка и обильно
промазать пропиточным лаком.
Для намотки можно использовать медную шину такого же сечения, но с
другим соотношением сторон. Основная часть вторичной обмотки, содер-
жащая 60 витков, мотается на независимом каркасе. Остаток вторичной
обмотки, содержащий 15 витков, мотается поверх первичной обмотки.
Обе части вторичной обмотки имеют отводы, которые служат для
регулировки сварочного тока (рис. 8.7). После намотки и пропитки
трансформатор следует просушить. Температура и время сушки опреде-
ляются маркой используемого пропиточного лака.
Элементная база. Резонансный конденсатор источника сварочного
тока имеет емкость 10000 мкФ и состоит из двух блоков полярных кон-
денсаторов Cl, С2 (рис. 8.7), включенных встречно. Для защиты от
напряжения обратной полярности каждый блок конденсаторов зашун-
тирован цепочками R1VD1 и R2VD2, состоящими из последовательно
включенных резистора и конденсатора.
В качестве Cl, С2 можно использовать конденсаторы типа К50-84
3300 мкФ на 100 В, производства отечественной компании Элеконд
(http://www.elecond.ru) или конденсаторы, рассчитанные на большие
импульсные токи, выпускаемые другими производителями. Например,
подойдут конденсаторы типа В41456, В41458 3300 мкФ на 100 В, произ-
водства компании Epcos (http://www.epcos.com).
Глава 8. Создаем трансформаторные источники сварочного тока
225
Готовый, намотанный и собранный трансформатор необходимо поме-
стить в защитный кожух, который рекомендуется изготовить из немаг-
нитного материала, например, алюминия или текстолита. В кожухе сле-
дует предусмотреть вентиляционные отверстия.
0 Внимание.
Для подключения первичной обмотки трансформатора к сети -220 В,
нужно использовать кабель с медной жилой сечением не менее 4 мм и
силовую розетку на ток 25 А имеющую заземляющий нож, который
необходимо соединить с сердечником трансформатора и с защит-
ным кожухом. Соответственно, заземляющий контакт розетки дол-
жен быть надежно заземлен.
Концы вторичной обмотки необходимо подключить к латунным
шпилькам диаметром 8—10 мм, установленным на диэлектрической тер-
мостойкой панели, которая крепится к защитному кожуху трансформа-
тора. В качестве сварочных можно использовать мягкие медные провода
сечением 16—25 мм.
Описание схемы приводится по [27, 55].
Сварочный источник переменного тока с плавной регулировкой
Назначение. Источник можно использовать для сварки и резки элек-
тродами диаметром 3—5 мм.
Особенности. Практически все рассмотренные ранее сварочные источ-
ники имели ступенчатую регулировку сварочного тока. Исключение
составляет лишь сварочный источник Буденного, где регулировка сва-
рочного тока осуществляется при помощи подвижного магнитного
шунта.
Ступенчатая регулировка тока ограничивает возможность выбора
оптимальной величины сварочного тока, а наличие отводов усложняет
конструкцию сварочного трансформатора. Подвижный шунт позволяет
плавно регулировать ток, но также усложняет конструкцию трансформа-
тора и является источником шума.
Характеристики. При использовании рекомендуемого сварочного
трансформатора сварочный ток регулируется в диапазоне от 50 до
150 А.
Схема. Принципиальная электрическая схема источника приведена на
рис. 8.8.
Регулирующим элементом источника сварочного тока является
симистор VS1, включенный последовательно с первичной обмоткой
трансформатора Т2. Тиристоры и симисторы являются не полностью
управляемыми электронными ключами. Они могут находиться только
8 № 6391
226
Как создать источники питания своими руками
ХА1
N<-
G<-
SF1
63 А
Рис. 8.8. Схема сварочного источника с плавной регулировкой сварочного тока
в двух состояниях, закрытом или открытом. Тиристор, подобно диоду,
пропускает ток только в одном направлении. Для управления перемен-
ным током используют два встречно включенных тиристора или один
симистор (симметричный тиристор) или триак (от англ. Triac — triode for
alternating current), что означает электронный прибор, предназначенный
для управления переменным током. Внутренняя структура симистора
также содержит два встречно включенных тиристора, но управляются
эти тиристоры при помощи одного внешнего управляющего электрода.
Однажды открытый симистор не реагирует на сигнал управления и
сохраняет свое открытое состояние до тех пор, пока через него проте-
кает ток, больший по величине, чем ток удержания. По этой причине эти
электронные приборы называются не полностью управляемыми.
В цепях периодического переменного тока, каждые полпериода ток
меняет свое направление, снижаясь до нуля. При этом каждый раз дости-
гается автоматическое запирание (гашение) симистора. Задерживая или
сдвигая момент включения симистора относительно начала полупериода
можно осуществлять регулировку переменного тока.
Глава 8. Создаем трансформаторные источники сварочного тока
227
Меняя длительность задержки от нуля до полупериода (фазовый
сдвиг от 0° до 180°), можно осуществлять полную регулировку пере-
менного тока. Недостатком такой регулировки тока является то, что ток
прерывается во время закрытого состояния симистора. По этой причине
трансформатор с симисторным или тиристорным ключом в первичной
обмотке получил название трансформатора прерывистого тока или
тиристорного трансформатора.
Долгое время считалось, что подобный способ регулировки тока не
пригоден для электродуговой сварки. Дело в том, что во время прерыва-
ния тока дуга гаснет и происходит деионизация дугового промежутка,
что затрудняет последующее возбуждение дуги. Выход был найден в том,
чтобы каждый раз, в момент открытия симистора, принудительно воз-
буждать дугу при помощи специального импульсного стабилизатора.
В предлагаемом сварочном источнике импульсный стабилизатор
состоит из последовательной цепочки, состоящей из конденсатора С5 и
дополнительной обмотки III, намотанной поверх вторичной обмотки II
сварочного трансформатора Т2. Обмотки II и III имеют равное количе-
ство витков. Стабилизирующая цепочка подключена параллельно пер-
вичной обмотке трансформатора Т2.
Благодаря этому, в момент открытия симистора VS1, к вторичной
обмотке трансформатора Т2 и к сварочной цепи прикладывается корот-
кий высоковольтный стабилизирующий импульс, при помощи которого
осуществляется принудительное зажигание дуги. Длительность стабили-
зирующего импульса определяется емкостью конденсатора С5 и состав-
ляет примерно 100 мкс.
Цепи управления источника (рис. 8.8) питаются от маломощного
трансформатора Т1 220/18 В. Переменное напряжение 18 В с обмотки
II трансформатора поступает на выпрямитель VD1, где выпрямляется
и сглаживается при помощи конденсатора С1. Нестабилизированное
напряжение на конденсаторе С1 используется для непосредственного
управления симистором VS1. Для надежного отпирания симистора,‘через
его управляющий электрод необходимо пропускать ток величиной более
200 мА. В данном случае ток управления коммутируется транзистором
VT5 и ограничивается резисторами R13—R17 на уровне 350—450 мА.
Схема управления питается стабилизированным напряжением 12 В,
получаемым из нестабилизированного напряжения на конденсаторе С1,
при помощи стабилизатора DA1.
На конденсаторе СЗ формируется пилообразное напряжение. При
этом конденсатор СЗ линейно заряжается стабильным током от источ-
ника тока, собранного на элементах VT4, VD2, R6, R7, а затем, в момент
перехода сетевого напряжения через ноль, разряжается при помощи узла
синхронизации построенного на элементах VT1, VT2, R1—R5.
228
Как создать источники питания своими руками
Для формирования синхронизирующих импульсов переменное напря-
жение с обмотки II трансформатора Т1 (через резисторы R1 и R2) посту-
пает на базу транзистора VT1. Когда напряжение сети не равно нулю,
транзистор VT1 открыт, а транзистор VT2 закрыт и не шунтирует кон-
денсатор СЗ.
В момент перехода сетевого напряжения через ноль транзистор VT1
закрывается, a VT2 открывается и быстро разряжает конденсатор СЗ. В
результате этого на конденсаторе СЗ формируется напряжение пропор-
циональное фазовому сдвигу относительно начала полупериода.
С помощью переменного резистора R9 «Ток» можно устанавливать
порог, а, следовательно, и фазовый сдвиг срабатывания компаратора DA2.
Пока напряжение на конденсаторе СЗ ниже порогового, на выходе ком-
паратора присутствует низкий уровень напряжения, который удерживает
транзистор VT5 и симистор VS1 в закрытом состоянии. Как только напря-
жение на конденсаторе СЗ превысит пороговый уровень, компаратор сра-
ботает и откроет транзистор VT5, который откроет симистор VS1.
Регулировка сварочного тока осуществляется при помощи перемен-
ного резистора R9 «Ток». В нижнем положении движка резистора R9
фазовый сдвиг минимален, поэтому сварочный ток максимален. В верх-
нем положении движка резистора R9 фазовый сдвиг максимален, поэ-
тому сварочный ток минимальный.
Конкретный диапазон регулировки сварочного тока зависит от сва-
рочного трансформатора Т2.
Примечание.
Типы и номиналы элементов схемы источника сварочного тока
указаны на принципиальной схеме. При повторении устройства
можно использовать рекомендуемые комплектующие или другие ком-
плектующие, имеющие такие же или не худшие параметры.
Элементная база и аналоги. В качестве трансформатора Т1 можно
использовать любой трансформатор 220/18 В мощностью 10—15 Вт.
В качестве сварочного трансформатора Т2 можно использовать любой
трансформатор, описанный ранее (сварочные трансформаторы со ступен-
чатой регулировкой тока»). При этом обмотки трансформатора мотаются
без отводов, а стабилизирующая обмотка III мотается поверх обмотки II.
Например, мы решили использовать трансформатор с сердечником из
холоднокатаной стали. В этом случае конструкция сердечника изобра-
жена на рис. 8.6, б. Обмотка I трансформатора содержит 340 витков про-
вода диаметром 1,81 мм. Обмотка II трансформатора содержит 94 витка
алюминиевой шины сечением 30 мм. Обмотка III трансформатора содер-
жит 94 витка провода диаметром 1—2 мм и мотается в один слой поверх
обмотки II.
Глава 8. Создаем трансформаторные источники сварочного тока
229
Направление намотки катушек трансформатора указано на рис. 8.5.
Схема включения обмоток аналогична схеме, изображенной на рис. 8.4.
Обмотка I расположена на двух катушках, которые включены парал-
лельно. Обмотка II также расположена на двух катушках, но эти катушки
включены последовательно. Обмотка III аналогична обмотке II, но мота-
ется поверх ее.
Описание схемы приводится по [27, 55].
Сварочный источник постоянного тока
с электронной регулировкой
Назначение. Этот источник предназначен для сварки электродами
03—4 мм.
Особенности. Все рассмотренные ранее сварочные источники, явля-
ются источниками переменного тока. Эти источники, по сравнению
с источниками постоянного тока, имеют меньшие размеры, просты в
изготовлении и надежны в эксплуатации. Однако использование посто-
янного тока позволяет улучшить устойчивость горения дуги и использо-
вать специальные электроды, позволяющие получить лучшее качество
сварочного шва.
В данном разделе рассмотрим конструкцию простого сварочного
источника постоянного тока с электронной регулировкой.
Характеристики. Максимальный сварочный ток — 150 А. Сварочный
ток плавно регулируется в диапазоне 50—150 А.
Схема. Принципиальная электрическая схема источника сварочного
тока приведена на рис. 8.9.
Примечание.
Главное отличие этого источника от рассмотренных ранее моделей
заключается в том, что его внешняя нагрузочная характеристика
формируется не за счет применения специального трансформатора,
аза счет электронной регулировки с использованием обратной связи
по току.
Регулировка сварочного тока производится при помощи двух тиристо-
ров VS1 и VS2, включенных по схеме двухполупериодного выпрямителя-
со средней точкой. Задерживая или сдвигая момент включения тиристо-
ров относительно начала полупериода, можно осуществлять регулировку
тока. Меняя длительность задержки от нуля до полупериода (фазовый
сдвиг от 0° до 180°), можно осуществлять полную регулировку свароч-
ного тока.
Недостатком такой регулировки тока является то, что в паузе (во
время закрытого состояния тиристора) ток прерывается и дуга гаснет.
230
Как создать источники питания своими руками
XS1
VS1 Т161-160
Т1 з
VD5
1N4007
-Сеть
220 В
VS2
Т161-160
SF1
40 А
VD1
DF10
VD3
1N4007
VD6
1N4007
R1 -12В
2,2к
+12В-«—<
VT2
КТ361Е
R2tl R3|l
2,2кЦ 6,8к|1
+12В
R4
22
СЗ
0,01 мк
R5
Юк
VT3
КТ117
—гь
R7 R8LI
5,1к	10к£]
VT4
КТ315Е
VT1
КС512
С2
—г—470мк £7 VD4
КС512Гх25В | КС5
+ С1
=4= 470мк2? VD2
х25 В
С4_1_
1мк“Т"
 <>—е
-------h
VD7vnR6
2T825A2 1N4148“"L|2k
Рис. 8.9. Схема сварочного источника постоянного тока
с электронной регулировкой
а
с
d
g
И Примечание.
Для того чтобы сварочная дуга не гасла, необходимо во время паузы
пропускать через нее стабилизирующий ток величиной не менее 10 А.
Способы стабилизации тока. Существует несколько способов полу-
чения стабилизирующего тока. В рассматриваемом источнике стабили-
зация тока осуществляется за счет использования дросселя L1 и диода
VD12. Дроссель накапливает энергию во время открытого состояния
тиристоров и отдает ее в паузе. При этом стабилизирующий ток замыка-
ется через диод VD12.
Глава 8. Создаем трансформаторные источники сварочного тока
231
Так как через дроссель протекает весь сварочный ток, то габариты
его получаются значительными и соизмеримы с габаритами сварочного
трансформатора Т1. Однако габариты дросселя можно уменьшить, если
сделать его нелинейным, насыщающимся. Т. е. когда ток в дросселе ниже
тока насыщения, дроссель имеет значительную индуктивность, достаточ-
ную для поддержания тока в паузах, а когда ток становится больше тока
насыщения, индуктивность дросселя резко снижается, т. к. его сердечник
входит в насыщение. Применение подобного дросселя делает сварочный
ток импульсно модулированным.
Модуляция возникает при насыщении дросселя и может даже ока-
заться полезной, стимулируя капельный перенос металла с электрода в
сварочную ванну.
Работа источника сварочного тока. Питание электронного блока
управления источника сварочного тока осуществляется от обмоток Па и
Пб сварочного трансформатора Т1. С помощью выпрямителя VD1 фор-
мируется двухполярное выпрямленное напряжение. Стабилизированное
напряжение +12 В получается при помощи параметрического стабилиза-
тора Rl, VD2, С1. Стабилизированное напряжение -12 В получается при
помощи параметрического стабилизатора R2, VD4, С2.
Для синхронизации схемы управления с сетью используется пульса-
ция отрицательного выпрямленного напряжения. Это напряжение, через
резистор R3, поступает на базу транзистора VT5 и закрывает его. Пока
транзистор VT5 закрыт, конденсатор С4 заряжается через резистор R8.
В момент смены полярности сетевого напряжения уровень отрица-
тельно выпрямленного напряжения также снижается, и транзистор VT5
открывается за счет положительного тока смещения, поступающего в его
базу через резистор R10. Транзистор VT5 открывается и разряжает кон-
денсатор С4. В результате этого на конденсаторе С4 формируется пилоо-
бразное напряжение, синхронизированное с сетевым напряжением.
Диод VD3 служит для развязки цепи синхронизации и цепи питания.
Светодиод HL1 «Сеть» служит для индикации включенного состояния
источника сварочного тока и защищает переход б-э транзистора VT5 от
пробоя отрицательным выпрямленным напряжением.
Для стабилизации сварочного тока используется регулятор на основе
суммирующего интегратора, собранного на операционном усилителе
DA1 и элементах С5, Rll, R15, R16, VD9—VD11.
При помощи потенциометра R13 «Ток» устанавливается необходимая
величина сварочного тока. Напряжение задания, снимаемое с движка
этого потенциометра, при помощи делителя напряжения Rll, R16 срав-
нивается (суммируется) с напряжением токовой обратной связи, снимае-
мым с шунта R17. Так как напряжение задания и напряжение токовой
обратной связи имеют различную полярность, то они взаимно компен-
232
Как создать источники питания своими руками
сируются на инвертирующем входе операционного усилителя DA1, если
их величины пропорциональны величинам резисторов делителя напря-
жения Rll, R16.
В противном случае компенсация делителя достигается за счет допол-
нительного тока поступающего в среднюю точку делителя Rll, R16 с
выхода операционного усилителя DA1, через интегрирующий конденса-
тор С5.
 Примечание.
При этом напряжение на выходе DA1 возрастает, если сварочный
ток больше заданного, и уменьшается, если сварочный ток меньше
заданного.
Диод VD9 не позволяет выходному напряжению операционного уси-
лителя DA1 и регулятора становиться отрицательным. Диоды VD10,
VD11 защищают входы DA1 при обрыве шунта. Резистор R15 симметри-
рует прямой вход операционного усилителя DA1.
Выходное напряжение регулятора через цепочку VD8, R9 поступает на
эмиттер транзистора VT4. Транзистор VT4 является компаратором, срав-
нивающим выходное напряжение регулятора с пилообразным напряже-
нием на конденсаторе С4. Как только пилообразное напряжение станет
больше, транзистор VT4 открывается и открывает транзистор VT2. Он,
в свою очередь, подает напряжение питания на релаксационный гене-
ратор, собранный на однопереходном транзисторе VT3 и элементах R5,
R6, СЗ. Генератор формирует короткие отрицательный импульсы, посту-
пающие на базу транзистора VT1 с частотой 5—6 кГц. При этом задержка
момента запуска генератора относительно начала полупериода сетевого
напряжения возрастает, если сварочный ток больше заданного, и умень-
шается, если сварочный ток меньше заданного.
Транзистор VT1 открывается выходными импульсами релаксационного
генератора и формирует мощный управляющие импульсы тока, которые
через резистор R4 и диоды VD5, VD6 поступают на управляющие элек-
троды тиристоров VS1 и VS2, и открывают один из них. Диод VD7 защи-
щает переход б-э транзистора VT1 от напряжения обратной полярности.
Элементная база и аналоги. Электронные компоненты источника сва-
рочного тока могут быть заменены аналогичными, имеющими такие же
или лучшие параметры.
Моточные элементы. Дроссель L1 мотается на ленточном сердечнике
ШЛ32х64. Обмотка содержит 60 витков медной шины 18,75 мм. При
сборке сердечника в его стыки необходимо положить не магнитные про-
кладки толщиной 4 мм.
Обмотки трансформатора Т1 мотаются на двух каркасах, выполнен-
ных из листового стеклотекстолита толщиной 2 мм. Перед намоткой кар-
Глава 8. Создаем трансформаторные источники сварочного тока
233
кас следует усилить, насадив на деревянную оправку. Отверстие, пред-
назначенное для насадки на сердечник, должно быть больше размеров
сердечника на 1,5—2 мм, что позволит впоследствии без проблем собрать
трансформатор.
Обмотка I содержит 240 витков медного провода 01,88 мм. Эта
обмотка мотается первой и состоит из двух секций (I и Г), расположен-
ных на различных катушках и соединенных параллельно.
Примечание.
Намотка таких обмоток имеет одну особенность, согласно кото-
рой аналогичные слои разных секций мотаются в противоположных
направлениях.
Например, если начало левой секции расположено с левой стороны
катушки и провод укладывается слева на право, то для правой секции все
делается наоборот (рис. 8.10).
Для намотки трансформатора можно использовать самодельный
намоточный станок.
После намотки каждого слоя провода его следует уплотнить легкими
ударами деревянного молотка. Если трансформатор изготавливается в
кустарных условиях, то каждый слой необходимо промазывать пропи-
точным лаком. В качестве межслойной изоляции используется картон
толщиной 0,5 мм.
Обмотка II мотается поверх обмотки I и содержит 60+60 витков алю-
миниевая шина сечением 25 мм2 (5x5 мм). Подобная шина используется
в обмотках грузоподъемных электромагнитов. Обе половинки обмотки
(Па и Пб) мотаются одновременно в два провода. При этом на каждую
катушку мотается по 30 витков. Схема соединения фрагментов обмотки
изображена на рис. 8.10.
Совет.
При отсутствии указанной шины можно использовать любую другую
шину или даже круглый алюминиевый провод подходящего сечения.
правая катушка
1/211
I	• левая катушка	I •
2	1	3 4
2
3 4
Рис. 8.10. Схема намотки катушек трансформатора
234
Как создать источники питания своими руками
Если имеющийся обмоточный материал состоит из нескольких кусков,
то эти куски необходимо сварить или аккуратно склепать. Пластиковая
или поврежденная изоляция снимается в обязательном порядке. Затем
очищенный провод или шина плотно обматываются киперной лентой
или тонкой хлопчатобумажной тканью, предварительно порезанной на
полосы шириной 20 мм. После изолировки поперечные размеры провода
или шины должны увеличиться примерно на 0,5 мм.
После намотки каждого слоя обмотка уплотняется легкими ударами
деревянного молотка, после чего намотанный слой обильно промазыва-
ется пропиточным лаком.
После намотки и пропитки трансформатор следует просушить.
Температура и время сушки определяются маркой используемого про-
питочного лака.
Конструкция сердечника трансформатора изображена на рис. 8.11.
Сердечник набран из пластин стали толщиной 0,27—0,5 мм. Имеющееся
железо сначала рубят на полосы, потом режут на фрагменты, длина кото-
рых указана на рис. 8.6. Заусенцы на краях рубленого железа необходимо
удалить с помощью надфиля или мелкого напильника. Сердечник соби-
рается в «перекрышку» с возможно меньшими зазорами в местах сты-
ковки отдельных листов.
Описание схемы приводится по [27, 55].
Четный слой
Рис. 8.11. Конструкция сердечника трансформатора
ГЛАВА 9
СОЗДАЕМ ИНВЕРТОРНЫЕ ИСТОЧНИКИ
СВАРОЧНОГО ТОКА
Наиболее перспективным является новый тип сварочных
источников— инверторные. Инверторные источники
структурно очень похожи на трансформаторные источ-
ники с выпрямителем. Однако трансформаторы этих
источников работают на повышенной частоте, которая
получается при помощи специальных преобразователей —
инверторов.
Принцип действия инверторных сварочных источников
Влияние рабочей частоты на габариты трансформатора. Трансфор-
матор является необходимым элементом любого источника свароч-
ного тока. Он понижает напряжение сети до уровня напряжения дуги,
а также осуществляет гальваническую развязку сети и сварочной цепи.
Известно, что размеры трансформатора определяются его рабочей часто-
той, а также качеством магнитного материала сердечника.
И Примечание.
При понижении частоты габариты трансформатора возрастают,
а при повышении—уменьшаются.
Трансформаторы классических источников сварочного тока рабо-
тают на относительно низкой частоте сети. Поэтому вес и габариты этих
источников в основном определялись массой, а также объемом свароч-
ного трансформатора.
В последнее время были разработаны различные высококачественные
магнитные материалы, позволяющие несколько улучшить массогабарит-
ные параметры трансформаторов и сварочных источников. Однако суще-
ственного улучшение этих параметров можно добиться только за счет
увеличения рабочей частоты трансформаторов. Так как частота сетевого
напряжения является стандартом и не может быть изменена, то повы-
сить рабочую частоту трансформатора можно, используя специальный
электронный преобразователь.
236
Как создать источники питания своими руками
Рис. 9.1. Упрощенная блок-схема инверторного сварочного источника
Блок-схема инверторного сварочного источника. Упрощенная
блок-схема инверторного сварочного источника (ИСИ) изображена на
рис. 9.1. Рассмотрим схему. Сетевое напряжение выпрямляется и сгла-
живается, а затем подается на электронный преобразователь. Он пре-
образует постоянное напряжение в переменное напряжение высокой
частоты. Переменное напряжение высокой частоты трансформируется
при помощи малогабаритного высокочастотного трансформатора. Затем
напряжение выпрямляется и подается в сварочную цепь.
Работа электронного преобразователя тесно связана с циклами пере-
магничивания трансформатора. Так как ферромагнитный материал
сердечника трансформатора обладает нелинейностью и насыщается, то
индукция в сердечнике трансформатора может расти лишь до какого-то
максимального значения Вт.
После достижения этого значения сердечник необходимо размагни-
тить до нуля или перемагнитить в обратном направлении до значения
-Вт.
Энергия может передаваться через трансформатор:
♦	в цикле намагничивания;
♦	в цикле перемагничивания;
♦	в обоих циклах.
Определение.
Преобразователи, обеспечивающие передачу энергии в одном цикле
перемагничивания трансформатора, называются однотактными.
Соответственно, преобразователи, обеспечивающие передачу энергии
в обоих циклах перемагничивания трансформатора, называются двух-
тактными.
Однотактный прямоходовый преобразователь
Преимущества. Однотактные преобразователи получили наиболь-
шее распространение в дешевых и маломощных инверторных сварочных
источниках, рассчитанных на работу от однофазной сети. В условиях
резко переменной нагрузки, каковой является сварочная дуга, однотакт-
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока
237
ные преобразователи выгодно отличается от различных двухтактных
преобразователей:
♦	они не требует симметрирования;
♦	они не подвержены такой болезни, как сквозные токи.
Следовательно, для управления этим преобразователем требуется
более простая схема управления по сравнению с той, которая потребу-
ется для двухтактного преобразователя.
Классификация. По способу передачи энергии в нагрузку, одно-
тактные преобразователи делятся на прямоходовые и обратноходовые
(рис. 9.2). В прямоходовых преобразователях энергия в нагрузку пере-
дается в момент замкнутого состояния, а в обратноходовых — в момент
разомкнутого состояния ключевого транзистора VT. При этом, в обрат-
ноходовом преобразователе, энергия запасается в индуктивности транс-
форматора Т во время замкнутого состояния ключа и ток ключа имеет
форму треугольника с нарастающим фронтом и крутым срезом.
Примечание.
При выборе типа преобразователя ИСИ между прямоходовым и
обратноходовым, предпочтение отдается прямоходовому одно-
тактному преобразователю.
Ведь, не смотря на его большую сложность, прямоходовый преобра-
зователь, в отличие от обратноходового, имеет большую удельную мощ-
ность. Это объясняетсй тем, что в обратноходовом преобразователе через
ключевой транзистор протекает ток треугольной формы, а в прямоходо-
вом — прямоугольной. Следовательно, при одном и том же максималь-
Рис. 9.2. Типы однотактного преобразователя
и соответствующие им формы тока ключа:
а — обратноходовый преобразователь; б—прямоходовый преобразователь
238
Как создать источники питания своими руками
ном токе ключа, среднее значение тока у прямоходового преобразователя
получается в два раза выше.
Основными достоинствами обратноходового преобразователя явля-
ется:
♦	отсутствие дросселя в выпрямителе;
♦	возможность групповой стабилизации нескольких напряжений.
Эти достоинства обеспечивают преимущество обратноходовым пре-
образователям в различных маломощных применениях, каковыми явля-
ются источники питания различной бытовой теле- и радиоаппаратуры,
а также служебные источники питания цепей управления самих свароч-
ных источников.
Моточные элементы. Трансформатор однотранзисторного прямохо-
дового преобразователя (ОПП), изображенного на рис. 9.2, б, имеет спе-
циальную размагничивающую обмотку III. Эта обмотка служит для раз-
магничивания сердечника трансформатора Т, который намагничивается
во время замкнутого состояния транзистора VT.
В это время напряжение на обмотке III прикладывается к диоду VD3
в запирающей полярности. Благодаря этому размагничивающая обмотка
не оказывает никакого влияния на процесс намагничивания.
После закрытия транзистора VT:
♦	напряжение на обмотке III меняет свою полярность;
♦	диод VD3 отпирается;
♦	энергия, накопленная в трансформаторе Т, возвращается в первич-
ный источник питания U.
I Примечание.
Однако на практике, из-за недостаточной связи между обмотками
трансформатора, часть энергии намагничивания не возвращается
в первичный источник. Эта энергия обычно рассеивается в транзи-
сторе VT и демпфирующих цепочках (на рис. 9.2 не показаны), ухудшая
общую эффективность и надежность преобразователя.
Косой мост. Указанный недостаток отсутствует в двухтранзисторном
прямоходовом преобразователе (ДПП), который зачастую называют
«косой мост» (рис. 9.3, а). В этом преобразователе (благодаря введению
дополнительного транзистора и диода) в качестве размагничивающей
обмотки используется первичная обмотка трансформатора. Так как эта
обмотка сама с собою полностью связана, то проблемы не полного воз-
врата энергии намагничивания совершенно исключаются.
Рассмотрим подробнее процессы, происходящие в момент перемагни-
чивания сердечника трансформатора.
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока
239
Н Примечание.
Общей особенностью всех однотактных преобразователей является
то, что их трансформаторы работают в условиях с односторонним
намагничиванием.
Магнитная индукция В (в трансформаторе с односторонним намагни-
чиванием) может изменяется только в пределах от максимальной Вт до
остаточной Вг, описывая частную петлю гистерезиса.
Когда транзисторы VT1, VT2 преобразователя открыты, энергия
источника питания Un через трансформатор Т передается в нагрузку.
При этом сердечник трансформатора намагничивается в прямом направ-
лении (участок а-b на рис. 9.3, б).
Рис. 9.3 Двухтранзисторный прямоходовый преобразователь (ДПП):
а — принципиальная электрическая схема; б — процесс перемагничивания сердечника
Когда транзисторы VT1, VT2 заперты, ток в нагрузке поддержива-
ется за счет энергии запасенной в дросселе L. При этом ток замыкается
через диод VD0. В этот момент, под действием ЭДС обмотки I, открыва-
ются диоды VD1, VD2. При этом через них протекает ток размагничива-
ния сердечника трансформатора в обратном направлении (участок Ь-а
на рис. 9.3, б).
Изменение индукции ДВ в сердечнике происходит практически от Вт
до Вг и значительно меньше значения ДВ= 2-Вш, возможного для двух-
тактного преобразователя. Некоторый прирост ДВ можно получить с
помощью введения немагнитного зазора в сердечник. Если сердечник
имеет немагнитный зазор 8, то остаточная индукция становится меньше,
чем Вг. В случае наличия немагнитного зазора в сердечнике, новое зна-
чение остаточной индукции можно найти в точке пересечения прямой,
проведенной из начала координат под утлом 0, к кривой перемагничива-
ния (точка В1 на рис. 9.3, б).
tg0 = р.0 • 1с/8.
где ц — магнитная проницаемость; I — длина средней силовой магнитной
линии магнитного сердечника, м; 8 — длина немагнитного зазора, м.
240
Как создать источники питания своими руками
Определение.
Магнитная проницаемость — это отношение индукции В к напря-
женности Н для вакуума (также справедливо и для немагнитного воз-
душного зазора) и является физической постоянной, численно равной
р = 4л-10 Гн/м.
Величину tg0 можно рассматривать как проводимость немагнит-
ного зазора, приведенную к длине сердечника. Таким образом, введение
немагнитного зазора эквивалентно введению отрицательной напряжен-
ности магнитного поля:
Hl = -Bl/tg0.
Описания схем приводится по [27, 55].
Двухтактный мостовой преобразователь
Достоинства. Двухтактные преобразователи содержат большее количе-
ство элементов и требуют более сложных алгоритмов управления. Однако
эти преобразователи обеспечивают меньшую пульсацию входного тока,
а также позволяют получить большую выходную мощность и эффектив-
ность, при одинаковой мощности дискретных ключевых компонентов.
Схема. На рис. 9.4, а изображена схема двухтактного мостового пре-
образователя. Если сравнивать этот преобразователь с однотактными, то
он ближе всего к двухтранзисторному прямоходовому преобразователю
(рис. 9.3). Двухтактный преобразователь легко в него преобразуется, если
убрать пару транзисторов и пару диодов, расположенных по диагонали
(VT1, VT4, VD2, VD3 или VT2, VT3, VD1, VD4).
Рис. 9.4. Двухтактный мостовой преобразователь (ДМП):
а — принципиальная схема; б—процесс перемагничивания сердечника
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока
241
Примечание.
Таким образом, двухтактный мостовой преобразователь является
комбинацией двух однотактных преобразователей, работающих
поочередно. При этом энергия в нагрузку передается в течение всего
периода работы преобразователя, а индукция в сердечнике транс-
форматора может меняться от -Вт до +Вт.
Как и в ДПП, диоды VD1—VD4 служат для возврата энергии, нако-
пленной в индуктивности рассеяния Ls трансформатора Т, в первичный
источник питания U. В качестве этих диодов могут быть использованы
внутренние диоды MOSFET.
Принцип действия. Рассмотрим .подробнее процессы, происходящие
в момент перемагничивания сердечника трансформатора.
Примечание.
Общей особенностью всех двухтактных преобразователей является
то, что их трансформаторы работают в условиях с симметричным
перемагничиванием.
Магнитная индукция В, в сердечнике трансформатора с симметрич-
ным перемагничиванием, может изменяется в пределах от отрицательно
-Вт до положительной +Вт максимальной индукции.
В каждом полупериоде работы ДМП открыты два ключа, располо-
женные по диагонали. В паузе все транзисторы преобразователя обычно
закрыты, хотя существуют режимы управления, когда некоторые транзи-
сторы преобразователя остаются открытыми и в паузе.
Сосредоточимся на режиме управления, при котором в паузе все
транзисторы ДМП закрыты.
Когда транзисторы VT1, VT4 преобразователя открыты, энергия
источника питания Un, через трансформатор Т, передается в нагрузку.
При этом сердечник трансформатора намагничивается в условном обрат-
ном направлении (участок b-а на рис. 9.4, б).
В паузе, когда транзисторы VT1, VT4 закрыты, ток в нагрузке поддер-
живается за счет энергии, запасенной в дросселе L. При этом ток замыка-
ется через диод VD7. В этот момент одна из вторичных обмоток (Па или
ПЬ) трансформатора Т замкнута накоротко через открытый диод VD7
и один из выпрямительных диодов (VD5 или VD6). В результате этого
индукция в сердечнике трансформатора практически не меняется.
После завершения паузы открываются транзисторы VT2, VT3 преоб-
разователя, и энергия источника питания Un, через трансформатор Т,
передается в нагрузку.
При этом сердечник трансформатора намагничивается в условном
прямом направлении (участок а-b на рис. 9.4, б). В паузе, когда транзи-
сторы VT2, VT3 закрыты, ток в нагрузке поддерживается за счет энергии
242
Как создать источники питания своими руками
запасенной в дросселе L. При этом ток замыкается через диод VD7. В этот
момент индукция в сердечнике трансформатора практически не меня-
ется и фиксируется на достигнутом положительном уровне.
К Примечание.
Из-за фиксации индукции в паузах сердечник трансформатора Т спо-
собен перемагничиваться только в моменты открытого состояния
диагонально расположенных транзисторов.
Чтобы в этих условиях избежать одностороннего насыщения необ-
ходимо обеспечить равное время открытого состояния транзисторов, а
также симметричность силовой схемы преобразователя.
Описание схемы приводится по [27, 55].
Простой самодельный инверторный сварочный источник
Назначение. Предназначен для производства сварки по технологии ММА
(Manual Metal Arc (Welding) — ручная металлическая дуговая сварка).
Характеристики. Максимальный сварочный ток 160 А. Имеется воз-
можность плавной регулировки тока в диапазоне от 30 до 160 А, что
позволяет использовать сварочные электроды диаметром 1,6—5 мм.
Периодичность нагрузки (ПН) источника при максимальном токе
составляет около 40%. Это означает, что источник может работать
2 минуты в течение каждого 5-ти минутного сварочного цикла. Это
весьма неплохой показатель для бытового сварочного источника и он
почти не уступает промышленным сварочным источникам, у которых
ПН=60%. Для сравнения стоит упомянуть, что ПН дешевых сварочных
источников из восточной Азии обычно не превышает 20%.
Блок управления. Блок управления (БУ) сварочного источника:
♦	позволяет регулировать сварочный ток;
♦	формирует падающую внешнюю нагрузочную характеристику сва-
рочного источника путем контроля тока в нагрузке и формирова-
ния соответствующего ШИМ управляющего сигнала для прямохо-
дового преобразователя;
♦	осуществляет защитные функции, не допускающие повреждения
элементов преобразователя от перегрева и перегрузки, в условиях
резкоизменяющейся нагрузки источника.
Блок управления сварочного инвертора построен на основе популяр-
ного и доступного однотактного ШИМ-контроллера UC3845, производ-
ства компании Texas Instruments. Отечественным аналогом этого кон-
троллера является микросхема 1033ЕУ13. Эти микросхемы или их ана-
логи можно без проблем обнаружить на прилавках любого городского
магазина радиодеталей.
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока
243
Микросхема UC3845 предназначена для использования в различных
сетевых источниках питания и DC-DC преобразователях. Ее основные
особенности:
♦	малый пусковой ток (< 1 мА);
♦	программируемый ток разрядки конденсатора генератора;
♦	ограничение тока в каждом импульсе;
♦	улучшенные нагрузочные характеристики;
♦	блокировка от понижения напряжения, имеющая гистерезис;
♦	подавление сдвоенных импульсов;
♦	мощный выходной каскад;
♦	внутренний источник опорного напряжения;
♦	возможность работа на частоте до 500 кГц;
♦	усилитель ошибки с низким выходным сопро-
тивлением.
Микросхема UC3845 содержит все аналоговые
и цифровые узлы, необходимые для построения
импульсных источников питания, работающих в
токовом режиме. Стартовый ток контроллера гаран-
тированно не превышает 1 мА. В течение блокировки
от пониженного напряжения, выходной каскад спо-
собен потреблять из выходной цепи ток >10 мА, если
напряжение VCC превышает 6,2 В.
На рис. 9.5 показан вариант схемотехнического изображения микро-
схемы UC3845. В табл. 9.1 расписана нумерация и обозначения выводов
микросхемы.
UC3845
1	СМР	PWM	VRF	8
2	VFB		Vcc	7
3	ILM		OUT	6
4	RC		GND	5
Рис. 9.5.
Схемотехническое
изображение
ШИМ-контроллера
Нумерация выводов микросхемы UC3825	Таблица 9.1
Вывод	Обозначение	Функция
1	СМР	Выход усилителя ошибки
2	VFB	Инвертирующий вход усилителя ошибки
3	ILM	Вход компаратора ШИМ
4	RC	Частотозадающий вход
5	GND	Общий вывод
6	OUT	Выход
7	VCC	Напряжение питания
8	VRF	Опорное напряжение
На рис. 9.6 показана блок-схема ШИМ-контроллера UC3825.
Компаратор пониженного напряжения. Компаратор пониженного
напряжения блокирует работу микросхемы UC3845, если ее напряжение
питания опустилось ниже допустимого уровня. Компаратор имеет гисте-
244
Как создать источники питания своими руками
2,5 В
Компаратор пониженного напряжения
2k
VRF
kVRF
Rt
=г= Ст
Выходной
каскад
Генератор"]-
Усилитель
ошибки
Источник
S/R опорного
напряжения
Контроль
- опорного	—।
напряжения [
0,1мк
OUT
VFB
СМР
ILM
Защелка
ШИМ
Рис. 9.6. Блок-схема ШИМ-контроллера UC3825
резне срабатывания, благодаря которому исключается возможность бес-
порядочного включения/выключения микросхемы.
Средний уровень включения компаратора пониженного напряжения
составляет 8,4 В, а уровень выключения составляет 7,6 В.
Примечание.
Если напряжение питания микросхемы превышает уровень включе-
ния, то компаратор включается, и высокий уровень с его выхода раз-
решает работу источника опорного напряжения.
После появления опорного напряжения узел контроля опорного
напряжения разрешает работу выходного каскада контроллера.
Если напряжение питания микросхемы опустилось ниже уровня
выключения, то компаратор выключается, и низкий уровень с его выхода
запрещает работу источника опорного напряжения. После этого, посред-
ством узла контроля опорного напряжения, запрещает работы выходного
каскада и на выходе OUT фиксируется низкий уровень.
Источник опорного напряжения. Источник опорного напряжения
5 В служит для выполнения нескольких важных функций. Например, это
напряжение, деленное пополам (2,5 В) при помощи внутреннего делителя
напряжения, прикладывается к не инвертирующему входу усилителя
ошибки.
Кроме этого опорное напряжение используется для формирования токов
смещение и внутренних порогов, таких как пороги генератора и порог огра-
ничения максимального тока (1 В). Источник опорного напряжения имеет
внешний вывод VRF, на котором присутствует напряжение 5 В.
Это напряжение может использоваться для различных целей, напри-
мер, для формирования сигнала задания сварочного тока. Ток нагрузки
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока
245
источника опорного напряжения не должен превышать 20 мА. Для нор-
мальной работы источника опорного напряжения к внешнему выводу
VRF необходимо подключить керамический конденсатор емкостью
0,1 мкФ. Этот конденсатор располагается на минимально возможном
расстоянии от выводов VRF и GND.
Генератор. Генератор позволяет настраивать рабочую частоту ШИМ
сигнала и максимальное заполнение импульса, которое для микросхемы
UC3845 не может превышать 50%. Во время работы внешний конден-
сатор С, подключенный к выводу RC, заряжается током, определяемым
резистором R, который подключен между выводами RC и VRF.
После того как напряжение на конденсаторе достигает верхнего
порога (примерно 3 В), внутренний триггер генератора переключается и
начинается разрядка конденсатора. Во время разрядки генератор форми-
рует внутренний синхронизирующий импульс, который устанавливает
триггер защелки ШИМ и принудительно фиксирует низкий уровень на
выходе OUT.
Разрядка конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на
нем не достигнет напряжения (примерно 1,3 В). После этого внутренний
триггер генератора возвращается в исходное состояние, при котором
начинается новый цикл. И конденсатор снова заряжается.
Микросхема UC3845 имеет встроенный счетный триггер Т, который
служит для ограничения максимального заполнения импульса на уровне
50%. Поэтому генератор должен работать на частоте в два раза превыша-
ющей частоту ШИМ сигнала. Максимальная частота генератора может
достигать 500 кГц.
Усилитель ошибки. Усилитель ошибки служит для измерения и ком-
пенсации ошибки регулирования выходного напряжения преобразова-
теля, построенного на микросхеме UC3845. Для этого неинвертирующий
вход усилителя ошибки связан с внутренним пороговым напряжением
2,5 В.
Это напряжение является опорным и именно с ним сравнивается
выходное напряжение преобразователя, которое через соответствую-
щий делитель напряжения подается к инвертирующему входу усилителя
ошибки, который подключен к выводу VFB. Это классическая схема
использования усилителя ошибки.
Выход усилителя ошибки подключен к внешнему выводу CMR Этот
выход используется для подключения различных схем компенсации,
позволяющих увеличить устойчивость системы регулирования выход-
ного напряжения преобразователя. Выходное напряжение усилителя
ошибки через цепочку из двух последовательно включенных диодов и
через делитель напряжения 2R/R поступает на инвертирующий вход
компаратора ШИМ.
246
Как создать источники питания своими руками
Компаратор ШИМ. Модулятор ширины импульса, выполненный на
компараторе ШИМ, по существу сравнивает выход усилителя ошибки
с выходным напряжением датчика тока. Это не прямое сравнение, т. к.
между выходом усилителя ошибки и входом компаратора ШИМ вклю-
чена цепочка, состоящая из двух диодом и делителя напряжения.
Диодная цепочка создает смещение напряжения, которое позволяет
гарантированно получить нулевое заполнение импульса при низком
напряжении на выходе усилителя ошибки.
Делитель снижает до допустимого уровня колебания напряжения на
выходе усилителя ошибки. Стабилитрон, подключенный к инвертирую-
щему входу компаратора ШИМ, ограничивает максимальное напряжение
на этом входе и соответственно максимальный ток преобразователя на
уровне, при котором датчик тока выдает напряжение 1 В. Таким образом
осуществляется защита по максимальному току.
Защелка ШИМ. RS-триггер защелки ШИМ используется для фор-
мирования ШИМ сигнала. Этот триггер устанавливается импульсом с
генератора. Импульс формируется во время разрядки конденсатора Ст,
и сбрасывается сигналом с компаратора ШИМ. Сброс происходит после
того как напряжение сигнала, поступающего с датчика тока, превышает
уровень напряжения на инвертирующем входе компаратора ШИМ.
Когда защелка ШИМ установлена, разрешается формирование
высокого управляющего уровня на выводе OUT. Когда защелка ШИМ
сброшена, — на выводе OUT удерживается низкий уровень, близкий
к потенциалу общего провода. ШИМ модуляция выходных импульсов
микросхемы осуществляется изменением уровня напряжения на инвер-
тирующем входе компаратора ШИМ.
Выходной каскад. Микросхема UC3845 имеет выходной каскад (драй-
вер), предназначенный для непосредственного управления мощным
транзистором однотактного преобразователя. Для управления MOSFET
транзистором выходной каскад способен формировать импульсные
управляющие втекающий и вытекающий токи амплитудой до 1 А.
Выходной каскад микросхемы UC3845 также способен управлять
биполярным транзистором. Однако в этом случае средний втекающий
и вытекающий ток не должен превышать 0,2 А. Для ограничения вели-
чины импульсного или среднего тока между выходом OUT и управляю-
щим электродом транзистора включается резистор, величина которого
определяется по закону Ома делением напряжения питанйя микросхемы
на максимальный ток управления.
При работе выходного каскада на длинную цепь управления или пер-
вичную обмотку импульсного трансформатора, потенциал вывода OUT
может кратковременно опускаться ниже потенциала общего провода,
что может привести к сбоям в работе микросхемы, а также к поврежде-
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока
247
нию выходного каскада. Для предотвращения отрицательных выбросов,
между выводами OUT и GND микросхемы необходимо включать диод
Шоттки, обращенный катодом к выводу OUT.
Схема сварочного инвертора. На рис. 9.7 представлена принципиаль-
ная электрическая схема простого сварочного инвертора.
Источник питается от сетевого переменного напряжения 220 В 50 Гц,
которое через контакты сетевого разъема ХР1/1 и ХР1/2, автоматический
выключатель SF1 и контакт реле К1 поступает на мостовой выпрямитель
VD12, состоящий из двух мостиков типа КВРС3508, включенных парал-
лельно. Для сглаживания пульсаций сетевого напряжения используется
батарея электролитических конденсаторов большой емкости С18.
Через предохранитель F1 сетевое напряжение поступает на двига-
тель вентилятора Ml и первичную обмотку маломощного понижающего
трансформатор ТЗ. С вторичной обмотки этого трансформатора напря-
жение поступает на диодный мостик VD4, выпрямляется, а затем сгла-
живается при помощи конденсатора фильтра С5.
Постоянное напряжение на конденсаторе С5 используется для пита-
ния обмотки реле К1, а также является входным для стабилизатора DA3.
На выходе стабилизатора DA3 присутствует стабильное напряжение
+15 В, которое используется для питания всех цепей управления свароч-
ного источника. Индикация наличия стабильного напряжения +15 В осу-
ществляется при помощи светодиода HL2 «Сеть».
Чтобы зарядный ток конденсатора С18 не повредил выпрямитель
VD12 и не перегрузил питающую сеть, поступают так. Сразу после вклю-
чения источника конденсатор С18 заряжается через резистор R27, кото-
рый с задержкой времени в 1 с шунтируется контактом реле К1.
Задержка времени формируется электронным реле времени, собран-
ном на логических элементах (триггеры Шмитта) DD1.1, DD1.2 и ком-
понентах СЗ, R5, R6, VD2.VD3, VT1 и К1. После включения сварочного
источника конденсатор СЗ разряжен, и на выходе DD1.2 присутствует
низкий логический уровень. Поэтому транзистор VT1 закрыт, и кон-
такты реле К1 разомкнуты. Одновременно низкий логический уровень
на выходе DD1.2 при помощи логического элемента DD1.3 превращается
в высокий логический уровень.
Это высокий уровень через диод VD17 заряжает конденсатор С24 и
далее, через резистор R30, поступает на базу транзистора VT2. Транзистор
VT2 открывается и соединяет с общим проводом вывод СМР контрол-
лера DA1. В этом состоянии контроллер заблокирован, транзисторы пре-
образователя VT3, VT4 заперты и не мешают нормальной зарядке кон-
денсатора фильтра С18.
Через 1 с напряжение на конденсаторе С1 достигает порога сраба-
тывания логического элемента. Элементы DD1.1 и DD1.2 меняют свое
+15 В
+15 В
SK1
85°С
SK2
85’С
VD2
1N4148
b
с
d
e
R2
С1
0,1мк
R1
Юк
VD1
DD1 4 1N4148
R3
1к
С2
14
R4
0,1mkU Юк
С25 +
===47мк
0,1мк
DD1 5
VD3
1N4007
R5
ЗЗк
DD1
1 DD1.2
+15 В
П
СЗ
VT1
ВС337
R6
Юк
+15 В
DA3
7815
+ST
----OUT IN
+ С4|_
=}=47мк
х 25 В
VD4
DF06
С5
ТЗ
М1
1 DP200A
2123XBL
F1
0,25А
+15 В
С11 0,1мк
х 25 В
С12 0,1мк
С15
=£=0,22мк
х400 В
VD8
15ЕТН06
R22 5,1
Место врезки
лампочки на
этапе наладки 2хКВРС3508
источника
VD10
15ЕТН06
2200мк х 35 В
VD12 R2720
С18
RU3
S20K250
R14 5,6к
DA1 UC3845
2.
_3_
4
СМР VFB	PWM	VRF Vcc
ILM		OUT
RC		GJMD
_1_С8
"Т“4,7Н
10
+15 В
_8
7_
_6
5
R15
470
0,1мк
DA2 IR2110
HIN LIN SD	DRV	HO VB VS
		VC COM LO
Vdd Vss		
3
2_
1
—М------
VD5 UF4007
jj VD7
6UF4007
2k
мк
С14
0,1 мк,,
+15 В
DD1
CD40106
“Сеть” Xz R18
HL2/~V 4’7к
_|_С9
100
R19
5,1
VD6
UF4007
С16
R20
Юк
С19
1500мк о,1мк
х 400 В
VT3, VT4
IRG4PC50U
VT4
VD13...VD15
RU1.RU2
С17
=i= 0,022мк
х1600 В
С21
0,01мк
С22
0,01 мк
VD14
С20
3,ЗН
VD9
15ЕТН06
XS2
—0+
2 Ф -Сеть Ф
220 В 50 Гц
IR24
|20
R26T
Ю0к[
2WD11
к 15ЕТН06
VD15
R29
5,6
VT3 x1600 В
SF1
25А
ХР1
С23
3,ЗН со
L1
20мкх160А
XS3
248	Как создать источники питания своими руками
Рис. 9.7. Принципиальная электрическая схема простого сварочного инвертора
9. Создаем инверторные источники сварочного тока	249
250
Как создать источники питания своими руками
состояние, а на выходе DD1.2 появляется высокий логический уровень.
При этом транзистор VT1 открывается, реле К1 срабатывает и своими
контактами замыкает зарядный резистор R27.
Одновременно высокий логический уровень на выходе DD1.2, при
помощи логического элемента DD1.3, превращается в низкий логиче-
ский уровень, который запирает диод VD17. Конденсатор С24 разряжа-
ется через резистор R30 и переход база-эмиттер транзистора VT2. После
этого транзистор VT2 запирается и перестает шунтировать вывод СМР
контроллера.
В результате контроллер DA1 начинает формировать ШИМ сигнал, и
сварочный источник включается. С помощью RC цепочки R14C8 зада-
ется частота сигнала ШИМ, которая составляет 33 кГц. При этом частота
генератора ШИМ-контроллера в два раза выше и составляет 66 кГц.
Напряжение на выводе СМР, а, следовательно, заполнение ШИМ сигнала,
регулируется при помощи переменного резистора R10 «Ток». Этот резистор
является частью регулируемого делителя напряжения R8—R11, к которому
прикладывается опорное напряжение с вывода VRF микросхемы DA1.
Напряжение с движка резистора R10 поступает на вход инвертирую-
щего усилителя напряжения, построенного на резисторах R12, R13 и уси-
лителе ошибки микросхемы DA1, выход которого соединен с выводом
СМР (рис. 9.6).
Н Примечание.
Так как усилитель инвертирующий, то максимальное заполнение
импульсов и максимальный сварочный ток соответствуют нижнему
(по схеме) положению движка резистора R10. А минимальный свароч-
ный ток соответствует верхнему положению движка.
При помощи подстроечного резистор R8 (в нижнем положении
движка резистора R10) устанавливают максимальный сварочный ток
160 А. При этом минимальный сварочный ток должен получиться авто-
матически. Конденсаторы С6, С7 улучшают помехозащищенность узла
задания сварочного тока.
С вывода OUT микросхемы DA1 ШИМ сигнал поступает на входы
HIN и LIN микросхемы драйвера DA2. Микросхема IR2110 является
драйвером верхнего и нижнего транзистора стойки двухтактного преоб-
разователя. Однако, как показал опыт, эти драйверы прекрасно работают
в однотактных преобразователях.
Постоянное напряжение с конденсатора С18 поступает на прямохо-
довый преобразователь, выполненный на транзисторах VT3 и VT4, где
преобразуется в напряжение высокой частоты (33 кГц).
С выхода преобразователя (через трансформатор тока Т1) высокоча-
стотное напряжение поступает на первичную обмотку трансформатора
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока
251
Т2. Трансформатор Т2 уменьшает амплитуду высокочастотного напря-
жения до необходимой величины и осуществляет гальваническую раз-
вязку сварочной цепи от сети.
Переменное напряжение с выхода трансформатора выпрямляется
однополупериодным выпрямителем на диодах VD13, VD14 и VD15 типа
150EBU02. Пульсация выпрямленного тока сглаживаются с помощью
дросселя L1, после которого постоянный ток поступает в сварочную
цепь.
RCD-цепочки R24C16VD9 и R25C17VD10, включенные параллельно
транзисторам VT3 и VT4, уменьшают мощность, рассеиваемую на этих
транзисторах в момент их запирания.
Токовая обратная связь осуществляется при помощи трансформатора
тока Т1, который имеет асимметричную нагрузку.
В цикле прямого хода преобразователя трансформатор нагружен на
низкоомное сопротивление R16. А в цикле обратного хода он нагружен
на сопротивление R17, которое почти в 50 раз более высокоомное.
Примечание.
Более высокое сопротивление резистора R17 является гарантией
того, что трансформатор тока будет полностью размагничен во
время обратного хода преобразователя.
Сигнал токовой обратной связи снимается с резистора R16 и через RC
фильтр R15C9 подается на вывод ILM ШИМ контроллера.
Схема контроля температуры использует контактные термостаты,
имеющие определенную температуру срабатывания. Совместно с дан-
ным блоком управления могут использоваться термостаты как с нор-
мально разомкнутыми SK1, так и с нормально замкнутыми SK2 кон-
тактами.
Также возможно одновременное использование термостатов с раз-
личными типами контактов. Термостат SK1 с нормально разомкнутыми
контактами, через RC фильтр R2C1 подключается на вход логического
элемента DD1.4. С выхода этого элемента (через диод VD1) инвертиро-
ванный сигнал поступает на вход логического элемента DD1.5. На вход
этого же логического элемента через фильтр R3C2 подключается термо-
стат SK2 с нормально закрытыми контактами.
0 Примечание.
Если термостат SK2 не используется, то вместо него нужно устано-
вить перемычку.
При срабатывании любого из термостатов, на выходе логического эле-
мента DD1.5 появляется высокий логический уровень, который, через
диод VD16 и резистор R30 поступает на базу транзистора VT2.
252
Как создать источники питания своими руками
Транзистор VT2 открывается и соединяет с общим проводом вывод
СМР контроллера DA1. В этом состоянии работа контроллера блокиру-
ется, а транзисторы преобразователя VT3, VT4 запираются.
Одновременно высокий уровень на выходе логического элемента
DD1.5 инвертируется логическим элементом DD1.6 и зажигает светодиод
HL1 «Перегрев», показывающий, что сварочный источник отключился
по причине перегрева.
Элементная база и аналоги. Все детали сварочного источника делятся
на две категории:
♦	детали, которые покупают в готовом виде;
♦	детали, которые необходимо изготовить.
К последней категории обычно относятся различные моточные узлы,
а детали первой категории приобретаются в магазинах радиодеталей.
Кроме электронных компонентов, указанных на схеме, можно исполь-
зовать компоненты других производителей. Это допустимо при условии,
что эти детали будут иметь аналогичные или не худшие параметры.
При отсутствии микросхемы ШИМ-контроллера типа UC3845 (с
любыми буквенными индексами), можно использовать ее отечествен-
ный аналог 1033ЕУ13 или зарубежные аналоги — КА3845, IP3845,
LT1245 и т. п.
В качестве конденсаторов С16, С17 можно использовать отечествен-
ные полипропиленовые конденсаторы типа К78-2 или аналогичные кон-
денсаторы других производителей. Например, подойдут полипропилено-
вые конденсаторы FKP/MKP фирмы Wima или конденсаторы MFP/MKP
фирмы Epcos.
В качестве ТЗ можно использовать готовый понижающий транс-
форматор 220 В/18—20 В, мощностью 5 Вт. Реле К1 должно иметь нор-
мально разомкнутые контакты, способные коммутировать ток 25—30 А,
и обмотку, рассчитанную на постоянное напряжение 24 В.
В качестве К1 с большим успехом можно использовать реле NT90 RHA
DC24V, NT90 RNA DC24V или JQX-54W А25 DC24V производства китай-
ской компании Ningbo Forward Relay.
Мощные транзисторы и диоды
сварочного источника охлаждаются
при помощи двух алюминиевых
радиаторов из профиля БПО-1909
(рис. 9.8) длиной 120 мм. Каждый
радиатор имеет 13 ребер высотой
32 мм.
На одном радиаторе установ-
Рис. 9.8. Алюминиевый профиль	лены транзисторы и диоды инвер-
БПО-1909	тора VT3, VT4, VD8—VD11, а также
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока
253
резисторы RCD цепочек R24, R25. На другом радиаторе установлены
мосты выпрямителя VD12, а также диоды VD13—VD15.
Монтаж конструкции. В корпусе источника радиаторы установлены
ребрами друг к другу, образуя канал охлаждения, в который при помощи
вентилятора Ml нагнетается охлаждающий воздух. Считается, что темпе-
ратура окружающего воздуха не выше 40°С. Для уменьшения теплового
сопротивления транзисторы и диоды установлены на алюминиевые пла-
стины толщиной 4 мм и размером 25x30 мм, которые затем, через слю-
дяную прокладку толщиной 0,05 мм, прижимаются к радиатору. Катоды
диодов VD13—VD15 соединены между собой, и поэтому их можно уста-
новить на одну общую пластину.
Внимание.
После установки мощных транзисторов и диодов на радиаторы с
использованием слюдяной изоляции необходимо проверить проч-
ность этой изоляции при помощи обычного электротехнического
мегомметра напряжением 500 В.
Для такой проверки один конец мегомметра подключают к радиатору,
а другой — к алюминиевой пластине, на которой установлен полупрово-
дниковый прибор.
Внимание.
Нельзя подключать концы мегомметра к выводам полупроводнико-
вых приборов во избежание их повреждения.
Сопротивление исправной изоляции обычно находится в диапазоне
50—100 МОм.
Мосты выпрямителя VD12 устанавливается на радиатор непосред-
ственно, т. е. без всякой изоляции. Вместо двух мостиков КВРС3508,
можно использовать один мостик на 50 А, например, КВРС5008.
На каждом радиаторе устанавливается контактный термостат с темпе-
ратурой срабатывания 85—90°С.
Совет.
Для этой цели хорошо подходят термостаты серий 1002, 1009,2002,
производимые компанией Sang Мао.
Моточные элементы. Дроссель L1 можно выполнить на четырех
сердечниках ПК40Х18 из феррита 3000НМС. Такие сердечники можно
извлечь из старых строчных трансформаторов ТВС-90ЛЦ5. Сердечники
складываются буквой Н (рис. 9.9). На них мотаются 9 витков литцендрата
сечением 26,6 мм. Если литцендрат набирается из обмоточного провода
00,55 мм, то для получения необходимого сечения потребуется пучок из
110 проводников.
254
Как создать источники питания своими руками
Рис. 9.9. Конструкция
дросселя
Трансформатор тока Т1 мотается на кольце-
вой сердечник К32х16х8 из феррита М2000НМ1.
Вторичная обмотка содержит 100 витков эмали-
рованного медного провода 00,3 мм. Роль пер-
вичной обмотки выполняет провод, проходящий
через отверстия кольца.
Трансформатор Т2 можно выполнить на двух
Ш-образных сердечниках Е65/32/27 из феррита
N87 (Epcos) или на двух Ш-цбразных сердечниках ЕЕ6527 из феррита
CF138 (Cosmo Ferrites).
Первичная обмотка трансформатора содержит 15 витков провода
литцендрата сечением 5 мм, вторичная обмотка содержит 5 витков про-
вода литцендрата сечением 15 мм. Если обмотки мотаются литцендра-
том, набранным из обмоточного провода 00,55 мм, то для первичной
обмотки необходим пучок из 20 проводников, а для вторичной из 60.
В зазор сердечника необходимо вставить прокладку из немагнитного
и не проводящего материала толщиной 0,15—0,2 мм. В качестве такого
материала можно использовать лист бумаги. Если толщина обычного
листа бумаги составляет 0,1 мм, то для организации необходимого зазора
потребуется толщина двух листов.
Примечание.
При необходимости, трансформатор Т2 можно выполнить на ферри-
товых сердечниках от строчных трансформаторов ТВС-110ПЦ16.
В этих трансформаторах используются сердечники ПК20х16 из фер-
рита 2500НМС1. Всего потребуется шесть комплектов сердечников, кото-
рые собираются в виде Ш-образного сердечника (рис. 9.10).
В этом случае первичная обмотка трансформатора содержит 18 вит-
ков провода литцендрата сечением 5 мм, а вторичная обмотка содержит
6 витков провода литцендрата сечением 15 мм. В зазор сердечника также
необходимо вставить прокладку из немагнитного и
Рис. 9.10. Сборка
Ш-образного сердечника
из П-образных
непроводящего материала толщиной 0,1—0,25 мм.
Намотка трансформатора. Перед тем как при-
ступить к намотке трансформатора, необходимо
заготовить литцендрат. Для этого, на расстоя-
нии несколько большем длины провода обмотки,
закрепляют крючки, роль которых с успехом
могут выполнить дверные ручки. Затем между
крючками натягивают необходимое количество
проводников.
Полученный пучок необходимо разделить на три
примерно равные части и сплести из них косичку.
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока
255
Несколько худший результат можно получить, если просто скрутить пучок
с помощью дрели или коловорота.
Полученный жгут, с небольшим перекрытием, обматывают полосой
лакоткани или тонкой ХБ ткани шириной 8—10 мм (ширина небольшая
для того, чтобы литцендрат потом лучше гнулся). Обмотки трансфор-
матора мотаются в обычном порядке — сначала первичная, потом слой
прессшпана толщиной 0,25 мм, а потом вторичная обмотка.
Обмотка — бескаркасная, мотается на деревянную оправку, длина
которой на 2—3 мм меньше высоты окна сердечника. Оправка должна
повторять форму центрального керна Ш-образного сердечника, но иметь
несколько увеличенные, по сравнению с ним, размеры, чтобы в после-
дующем обмотка свободно «села» на сердечник.
Совет.
Перед намоткой на оправке нужно закрепить отрезки киперной
ленты, которыми после намотки можно будет стянуть обмотку
трансформатора.
Для того чтобы обмотка не разъезжалась при намотке, по торцам
оправки должны быть установлены достаточно прочные шайбы, диаметр
которых превышает диаметр готовой обмотки. Готовую обмотку необхо-
димо подогнать под конфигурацию окна сердечника, а затем пропитать
пропиточным лаком и просушить.
Налаживание. После завершения сборки сварочного источника необ-
ходимо предварительно проверить работоспособность схемы управле-
ния источника с отключенной силовой частью. Для отключения силовой
части необходимо откинуть провода от выпрямителя VD12 и изолиро-
вать их.
Шаг 1. Перед включением источника убедимся в том, что сетевое
напряжение находится в диапазоне от 200 до 240 В.
Шаг 2. Убедившись в исправности сети, вставляем вилку ХР1 свароч-
ного источника в сетевую розетку и включаем автоматический выклю-
чатель SF1. После его включения должен заработать вентилятор и заго-
реться индикатор «Сеть», а затем (с секундной задержкой) должно вклю-
читься реле К1.
Шаг 3. С помощью тестера, убедимся в том, что на конденсаторе С5
присутствует напряжение +24—30 В, а на выходе стабилизатора DA3
присутствует стабильное напряжение +15 В.
Шаг 4. Убедимся в том, что на выводе 8 микросхемы DA1 присутствует
опорное напряжение величиной +5 В.
Шаг 5. Проверим работу усилителя ошибки микросхемы DA1. Для
этого вращаем движок переменного резистора R10 «Ток» из одного край-
него положения в другое и одновременно контролируем напряжение на
256
Как создать источники питания своими руками
выводе СМР микросхемы DA1. Напряжение на этом выводе равно при-
мерно 2 В для минимального сварочного тока и 4,25 В для максималь-
ного.
Шаг 6. Вооружившись осциллографом, убедимся в наличие пилоо-
бразного напряжения амплитудой 3 В и частотой 66 кГц на выводе RC
микросхемы DA1. При этом на выводе OUT должны присутствовать пря-
моугольные импульсы амплитудой 15 В и частотой 33 кГц.
Шаг 7. Установим временную перемычку между коллектором и эмит-
тером транзистора VT3 и с помощью осциллографа убедимся в наличие
прямоугольных управляющих импульсов на выводах LO и НО микро-
схемы DA2. Снимем перемычку между коллектором и эмиттером тран-
зистора VT3.
После проверки работоспособности схемы управления можно перейти
к проверке совместного функционирования схемы управления и преоб-
разователя сварочного источника.
Шаг 8. Внимательно осматриваем схему преобразователя на предмет
отсутствия различного мусора и обрезков проводов, которые по невнима-
тельности могут быть оставлены после окончания монтажа. Необходимо
внимательно осмотреть трансформаторы Т1 и Т2 и убедиться в правиль-
ности фазировки их обмоток. Начала обмоток на принципиальной элек-
трической схеме указаны точкой. Убедится в том, что конденсатор С15
находится в непосредственной близости к транзисторам VT3, VT4.
Шаг 9. Подключить выпрямитель VD12 в схему. Разорвать провод,
идущий от конденсатора С18 к преобразователю на участке, отмеченном
крестиком, и врезать туда обыкновенную лампочку накаливания 220 В,
100—150 Вт. В случае каких-то неисправностей преобразователя эта лам-
почка ограничит потребляемый ток на безопасном уровне и поможет
избежать выгорания дорогих полупроводниковых приборов.
Шаг 10. Чтобы обеспечить себе воз-
можность осциллографических измере-
ний, необходимо подключать сварочный
источник к питающей сети через разде-
лительный трансформатор 220 В/220 В
мощностью 150—200 Вт (рис. 9.11).
Рис. 9.11. Схема первого включения
к сети сварочного источника
Внимание.
Если после включения источника лампочка горит в полный накал, то
что-то не в порядке.
Необходимо убедиться в исправности полупроводниковых приборов,
а также повторить осмотры и проверки с самого начала, но с большим
пристрастием. Если же лампочка горит не в полный накал, то это явля-
ется хорошим знаком. Обычно на лампочке падает около 70 В.
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока
257
Шаг 11. Исключить лампочку и восстановить штатные цепи питания.
Шаг 12. Включить сварочный источник без нагрузки, используя разде-
лительный трансформатор (рис. 9.11). Необходимо убедиться в том, что
в режиме холостого хода осциллограммы в характерных точках схемы
преобразователя соответствуют изображенным на рис. 9.12. Напряжение
на затворе VT3 будет соответствовать картине полностью нагруженного
источника (рис. 9.12, г) с той лишь разницей, что заполнение импульсов
будет близким к 50%.
После того, как мы убедились в работоспособности всех узлов свароч-
ного источника, можно приступать к его окончательной проверке. Для
этого отключаем маломощный разделительный трансформатор и под-
ключаем сварочный источник непосредственно в сеть.
Чтобы убедиться в том, что сварочный источник соответствует ого-
воренным техническим условиям необходимо произвести его испыта-
ние при работе на нагрузку. Обычно при испытаниях, в качестве такой
Рис. 9.12. Осциллограммы в характерных точках схемы:
а — напряжение на эмиттере VT4 в режиме холостого хода;
б—напряжение на выводе ILM DA 1 в режиме холостого хода;
в — напряжение на эмиттере VT4 при максимальном сварочном токе 160 А;
г — напряжение на выводе ILM DA1 при максимальном сварочном токе 160 А;
д — напряжение на затворе VT3 при максимальном сварочном токе 160 А;
е — напряжение на катоде VD14 при максимальном сварочном токе 160 А.
9 №6391
258
Как создать источники питания своими руками
L<
Сеть
-220 В
N <
1вх
1вых
Рис. 9.14. Схема испытания
сварочного источника
Рис. 9.13. Реостат
балластный РБ-315
нагрузки, используют сварочный балластный реостат типа РБ-315
(рис. 9.13) или подобный.
Для производства испытаний необходимо собрать соответствующую
схему (рис. 9.14).
Перед включением сварочного источника все рычажки балластного
реостата необходимо перевести в нижнее положение, чтобы обеспечить
режим холостого хода. После включения сварочного источника необхо-
димо убедиться, что на его выходных клеммах присутствует напряжение
холостого хода Uxx=50 В.
С помощью переменного резистора R10 «Ток» установим минималь-
ный сварочный ток. С помощью рычажков балластного реостата уста-
новим выходное напряжение примерно равное 21В, что соответствует
напряжению дуги при токе 30 А. Контролируем по амперметру выходной
ток источника, который должен быть равен 30 А.
С помощью переменного резистора R10 «Ток» установим максималь-
ный сварочный ток. С помощью рычажков балластного реостата уста-
новим выходное напряжение примерно равное 26 В, что соответствует
напряжению дуги при токе 160 А. Контролируем по амперметру выход-
ной ток источника, который должен быть равен 160 А.
D Примечание.
Если диапазон регулировки сварочного тока не соответствует жела-
емому, то его надо будет настроить при помощи подстроечного
резистора R8.
Ток, потребляемый сварочным источником из сети при максимальном
выходном токе 160 А, составляет примерно 21—22 А.
Описание схемы приводится по [27, 55].
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока
259
Сварочный инвертор на одном транзисторе
Назначение. Инвертор предназначен для производства сварки по
технологии ММА (Manual Metal Arc (Welding) — ручная металлическая
дуговая сварка).
Характеристики. Максимальный сварочный ток — 125 А. Имеется
возможность плавной регулировки тока в диапазоне от 5 до 125 А, что
позволяет использовать сварочные электроды диаметром 1,6—4 мм.
Особенности. В источнике применена специальная демпфирующая
цепочка — трансил. Ранее мы уже рассматривали однотранзисторный
прямоходовый преобразователь (рис. 9.15, а). Как уже говорилось, основ-
ной проблемой этих преобразователей является индуктивность рассея-
ния Ls между первичной обмоткой Win обмоткой размагничивания
W3. Накопленную в индуктивности Ls энергию не возможно передать в
нагрузку или вернуть в первичный источник питания Un.
Поэтому эту энергию обычно превращают в тепло при помощи спе-
циальной демпфирующей цепочки или трансила. Чтобы минимизиро-
вать потери при изготовлении трансформатора приходится обеспечивать
максимальную связь между обмотками Win W3.
Совет.
Связь между обмотками можно улучшить, используя кольцевой сер-
дечник. При этом обмотки, между которыми необходимо обеспе-
чить хорошую связь, мотаются одна на другую и ближе к сердечнику.
Хорошие результаты можно получить, если мотать обмотки одно-
временно в два провода.
Однако, не смотря на все старания, при повышении мощности преоб-
разователя растут и потери. Не всегда помогает и намотка в два провода.
При такой намотке увеличивается опасность межобмоточного пробоя, а
также растет межобмоточная емкость.
Поэтому однотранзисторные прямоходовые преобразователи (ОПП)
с размагничивающей обмоткой получили лишь ограниченное примене-
ние в источниках питания средней и малой мощности.
Снять указанные ограничения и расширить область применения ОПП
можно при помощи введения специального фиксирующего конденсатора
С1 (рис. 9.15, б). Во время прямого хода преобразователя конденсатор
С1 заряжается до напряжения обмотки W3 в полярности, указанной на
рис. 9.15, б.
Во время обратного хода, конденсатор С1 фиксирует потенциал на
первичной обмотке W1, подключаясь к ней при помощи диода VD1.
Обычно обмотки W1 и W3 имеют равное количество витков, но могут
иметь и разное.
260
Как создать источники питания своими руками
Рис. 9.15. Способы фиксации напряжения на закрытом транзисторе
однотактного преобразователя:
а — при помощи размагничивающей обмотки;
б—при помощи фиксирующего конденсатора
Схема. Не смотря на меньшее, по сравнению с двухтранзисторным
источником, количество транзисторов и диодов, однотранзисторные
прямоходовые преобразователи с фиксирующим конденсатором до
последнего времени не нашли широкого применения в сварочных инвер-
торных источниках.
Поэтому появление такого сварочного источника вызвало своеобразный
фурор в среде самодеятельных конструкторов сварочных источников.
Примечание.
Разработал и сделал такой источник Черноусов Олег,, имеющий ник
chernooleg на форуме Power Electronics (http://valvol.flyboard.ru/). В дан-
ном разделе, с согласия автора, приводится принципиальная элек-
трическая схема (рис. 9.16) и описание этого сварочного источника,
подготовленное В. Я. Володиным.
Источник подключается к сети переменного тока при помощи гибкого
шнура и вилки ХР1. Напряжение сети переменного тока, через замкну-
тый автоматический выключатель SA1 подается на мостовой выпрями-
тель VD13.
С выхода выпрямителя VD13 выпрямленное напряжение (через диод
VD12 и резистор R8) поступает на конденсатор С7 фильтра блока питания
цепей управления сварочного источника (далее просто блок питания).
Блок питания выполнен на базе трехвыводной микросхемы DA3 высо-
ковольтного ШИМ-контроллера ТОР223 производства компании Power
Integrations. Эта микросхема содержит мощный высоковольтный тран-
зистор, а также все функциональные узлы, необходимые для создания
однотактного обратноходового стабилизированного преобразователя.
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока
261
Для создания законченного источника питания требуется минималь-
ное количество внешних навесных элементов. Одним из таких элементов
является трансформатор Т1.
Постоянное напряжение с конденсатора фильтра С7, превращается
в переменное, при помощи внутреннего транзисторного ключа микро-
схемы DA3, и поступает на первичную обмотку трансформатора Т1.
Фиксирующая цепочка из трансила VD9 и диода VD10 ограничи-
вает величину напряжения, прикладываемого к транзисторному ключу
микросхемы DA3 в цикле обратного хода преобразователя. Переменное
напряжение на вторичных обмотках трансформатора выпрямляется при
помощи диодов VD6—VD8 и сглаживается при помощи конденсаторов
С2—С4.
Обмотки II, III и IV используются для формирования напряжения
12 В, 18 В и 5 В, соответственно. Групповая стабилизация выходных
напряжений блока питания осуществляется путем подачи напряжения
18 В, через RC фильтр R6C5 и стабилитрон VD11, на управляющий вход
DA3. При увеличении выходного напряжения, соответственно, растет
напряжение и на управляющем входе DA3. В результате время открытого
состояния встроенного ключа микросхемы DA3 уменьшается, что приво-
дит к уменьшению всех выходных напряжений блока питания.
Демпфирующая RC цепочка R7C6 улучшает устойчивость преобразо-
вателя. Диод VD25 обеспечивает условия начального запуска блока пита-
ния. Если в качестве VD11 используется двухсторонний стабилитрон, то
диод VD25 можно исключить.
Напряжения 18 В и 5 В, используются для питания цепей управления
источника, а также для формирования сигнала управления транзистором
VT4 преобразователя. При этом цепи управления источника питаются
через RC фильтр R5C12C13 суммарным напряжение 18+5=23 В, а сиг-
нал управления транзистором VT4 имеет открывающий уровень +18 В и
закрывающий уровень -5 В. Напряжение +12 В необходимо для питания
вентиляторов Ml, М2 и катушки реле К1.
Работа схемы. Сразу после включения сварочного источника в сеть
сглаживающие конденсаторы С8, С9 фильтра преобразователя (через
резисторы R9—Rl 1) плавно заряжаются выпрямленным напряжением с
выхода выпрямителя VD13.
Примечание.
Плавная зарядка позволяет исключить перегрузку сети и выпрями-
теля VD13 зарядным током конденсаторов фильтра.
После зарядки этих конденсаторов, резисторы R9—Rl 1 шунтируются
контактом реле К1. Степень зарядки конденсаторов С8, С9 определяется
косвенно, исходя из времени зарядки примерно 5 с, которое измеряется
SK1
80°C
VD1
Д9
VD2
‘Сеть’
HL1
R1 ±1_С1
390 “Г47мк х 16 В
R2
Д9/к 390
VD3
HER103
R3
ЮОк
СЮ
0,1мк
R25
4,7k	12
гЧТ
2_
"6
<S
- R
С11 0,1мк
R16 27к
R15
27к
Ток”
R13
4,7к
R14
1,5к
R18
100
_1_С16 ГТ
2,2Н Ц.
G1/
GN
DA1
R12
3,3к
+U
Е
OUT
UR
GND
NE555
8_
4_
2
5_
1
R4
Зк
~~| сзо
VD4
10В
С12
0,47мк“Т"
DA2 UC3844
_1_
2
2
4
CMP VFB ILM RC	PWM	VRF Vcc OUT GND
VD14 =1=014
HER103 J_ 6’8H
-M-
| R19
|2
R17
Зк
мк
VD6 HER302 T1
' C2 =}=
1000mk
x 25 В “
VD7
HER1035Z
VD5
HER103
VT1
КТ815
R5
4,7
R8 4,7
47мк
х 25 В
VD8 <
HER103
—к-
СЗ
220мк
х 25 В
2^vdio
zxHER106
VVD9
‘“"P6KE200
VD12
HER106
a
- 5В +
VD18...VD21
MUR460
VT4
IRG4PF50W
C4 D
220mk
x 16 В
R5 S
4,7 5
18В
DA3
ТОР223
	CONTROL JH	h
с
C7 +
10мк=р=
x 400 В
R7
6,2
VD11 12 В
т И J
|C5 VD25
-ГКи-7^ HER103-T
С6
47мк
х 25 В
262	Как создать источники питания своими руками
VD19
_LC22
“l“100
HR21
LI 470
--VD17	C23
2lHFA16PB120 imk
4-VD22 “	^HFA16PB120		
	C24_I_ _LC25 _L 4,7H“J“ “4,7H“J”	
пГ • 2		
	i _ ? [ VD20 ' £	2	C27	^^6 L-Ьг/	4 7H 100 ]R22 J 470 VD21 k
d
e
_8
7
J6
5
VT3 ,
КТ973
_LC17
VT2 ~Г °’47мк
KT972
С15_|_
0,1мк
R20 4,7
L1
2kVD15 HER103
57VD16 8,2 В
СЗО
0,01мк
VT4
VD18
a--------
Место
врезки
лампочки
на этапе
наладки
источника
XS2
Рис. 9.16. Принципиальная электрическая схема сварочного инвертора на одном транзисторе
9. Создаем инверторные источники сварочного тока	263
264
Как создать источники питания своими руками
при помощи таймера, собранного на Элементах DAI, VT1, VD3—VD5,
Cl, R3, R4.
Напряжение питания микросхемы DA1 таймера понижается до 13 В с
помощью стабилитрона VD4, имеющего напряжение стабилизации 10 В.
Сразу после включения конденсатор С1 заряжается, и поэтому на ножках
2, 6 (R) DA1 удерживается высокий уровень.
В этом случае на ножке 3 (OUT) DA1 присутствует низкий уровень,
транзистор VT1 закрыт, а катушка реле К1 обесточена. Подключенный к
ножке 7 внутренний разрядный транзистор таймера DA1.открыт и шун-
тирует вывод СМР ШИМ контроллера DA2, блокируя его работу.
При этом на выводе OUT DA2 отсутствуют управляющие импульсы, и
транзистор VT4 закрыт. По мере заряда конденсатора С1 напряжение на
ножках 2, 6 растет. Примерно через 5 с это напряжение превысит порог
срабатывания, и на выводе OUT DA1 появится высокий уровень.
При этом транзистор VT1 откроется и запитает обмотку реле К1.
Реле сработает и своими контактами зашунтирует зарядные резисторы
R9—R11. Внутренний разрядный транзистор DA1 закроется и переста-
нет шунтировать вывод СМР контроллера DA2, разрешая его работу.
После отключения источника конденсатор С1 разряжается через диод
VD3, быстро восстанавливая свое исходное состояние к моменту следую-
щего включения.
Блок управления. Основой блока управления сварочного источника
является микросхема DA2 однотактного ШИМ контроллера типа UC3844
(рис. 9.6).
Рабочая частота ШИМ сигнала определяется RC цепочкой R17C14 и
составляет 40 кГц. Напряжение на выводе СМР, а, следовательно, запол-
нение ШИМ сигнала, регулируется при помощи переменного резистора
R13 «Ток». Этот резистор является частью регулируемого делителя напря-
жения R12—R14, к которому прикладывается опорное напряжение с
вывода VRF микросхемы DA2.
Напряжение с движка резистора R13 поступает на вход инвертиру-
ющего усилителя напряжения, построенного на резисторах R15, R16 и
усилителе ошибки микросхемы DA2, выход которого соединен с выво-
дом СМР (рис. 9.6). Так как усилитель инвертирующий, то максималь-
ное заполнение импульсов и максимальный сварочный ток 125 А соот-
ветствуют нижнему (по схеме) положению движка резистора R13. А
минимальный сварочный ток 5 А соответствует верхнему положению
движка.
С вывода OUT микросхемы DA2 ШИМ сигнал поступает на транзистор-
ный драйвер VT2, VT3, который усиливает сигнал управления по мощно-
сти. С выхода драйвера через затворный резистор R20, сигнал управления
попадает на затвор ключевого транзистора преобразователя VT4.
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока
265
Преобразователь, кроме транзистора VT4 и трансформатора ТЗ,
содержит фиксирующую цепочку, собранную на элементах VD20—VD22,
С24—С27, R22 и использующую обмотку III трансформатора ТЗ. Кроме
фиксирующей цепочки преобразователь содержит не диссипативную (не
рассеивающую) демпфирующую цепочку (НДДЦ), собранную на элемен-
тах VD17—VD17, LI, С19—С22, R21.
Переменное напряжение с выхода преобразователя, через трансфор-
матор тока Т2, поступает на первичную обмотку трансформатора ТЗ.
Трансформатор ТЗ уменьшает амплитуду высокочастотного напряжения
до необходимой величины и осуществляет гальваническую развязку сва-
рочной цепи от сети.
Переменное напряжение (с выхода трансформатора) выпрямляется
однополупериодным выпрямителем на диодах VD23, VD24 типа 150EBU02.
Пульсация выпрямленного тока сглаживаются с помощью дросселя L2,
после которого постоянный ток поступает в сварочную цепь.
Токовая обратная связь осуществляется при помощи трансформа-
тора тока Т2, который имеет асимметричную нагрузку. В цикле прямого
хода преобразователя трансформатор нагружен на низкоомное сопро-
тивление R19, а в цикле обратного хода на стабилитрон VD16, имеющий
напряжение стабилизации 8,2 В.
Так как в цикле прямого хода напряжение на резисторе R19 не превы-
шает 1 В, то более высокое напряжение на стабилитроне VD16 является
гарантией того, что трансформатор тока будет полностью размагничен во
время обратного хода преобразователя. Сигнал токовой обратной связи
снимается с резистора R19 и через RC фильтр R18C15 подается на вывод
ILM ШИМ контроллера.
Контроль температуры транзистора VT4 и диодов VD23, VD24 осу-
ществляется при помощи контактного термостата SK1, имеющего нор-
мально открытые контакты и фиксированную температуру срабатыва-
ния 80°С.
Термостат при помощи элементов VD1, VD2, Rl, R2 подключается
к времязадающему конденсатору СТтаймера. Поэтому при замыкании
контактов термостата SK1 конденсатор С1 быстро разряжается по цепи
Rl, SKI, R2 и удерживается в разряженном состоянии до момента норма-
лизации температуры полупроводниковых элементов преобразователя.
При этом работа ШИМ-контроллера блокируется так, как это было опи-
сано ранее.
После нормализации температуры элементов преобразователя
контакты термостата размыкаются и, с задержкой 5 с работа ШИМ-
контроллера восстанавливается. Диоды VD1, VD2 выпрямляют сигнал
помехи в полярности, обеспечивающей зарядку конденсатора С1, чем
исключаются ложные срабатывания защиты. При необходимости можно
266
Как создать источники питания своими руками
использовать несколько термостатов, включив их последовательно. Это
может понадобиться в случае, если транзистор VT4 и диоды VD23, VD24
расположены на разных радиаторах.
Элементная база и аналоги. Все детали сварочного источника делятся
на те, которые покупаются готовыми в магазинах радиодеталей и те,
которые необходимо изготовить (например, различные моточные узлы).
Кроме электронных компонентов, указанных на схеме, можно исполь-
зовать компоненты других производителей, при условии, что они будут
иметь аналогичные или не худшие параметры.
Мощные транзисторы и диоды сварочного источника установлены на
двух алюминиевых радиаторах iglo 2420 с родными вентиляторами.
Примечание.
При отсутствии указанных радиаторов, можно использовать другие
подходящие радиаторы, имеющие площадь охлаждения более 400 см2.
Конденсаторы С19—С21 типа К78-2 (WIMA FKP1) на напряжение
1600 В. Конденсаторы С24—С25 типа К78-2 (WIMA FKP1) на напряжение
1000 В. Конденсаторы С22 и С27 керамические на напряжение 1000 В.
В качестве С23 можно использовать конденсаторы Epcos В32653 —
B32654.WIMA МКР 10 на напряжение 630 В. При необходимости можно
использовать конденсаторы типа К73-17 (или подобный), набрав требуе-
мую емкость параллельным включением трех конденсаторов 0,22 мкФ на
630 В;
Реле К1 типа NT90 RHA DC12V, NT90 RNA DC12V или JQX-54W А25
DC12V производства китайской компании Ningbo Forward Relay.
Моточные элементы. В данном случае это 3 трансформатора и 2 дрос-
селя.
Трансформатор Т1 мотается на сердечнике Ш7х7 из феррита
М2000НМ. Обмотка I содержит 150 витков провода 00,2 мм. Обмотка II
содержит 15 витков провода 00,57 мм. Обмотка III содержит 22 витка, а
обмотка IV — 6 витков провода 00,2 мм.
Сердечник трансформатора должен иметь суммарный немагнитный
зазор 0,5 мм. Для этого в каждый стык сердечника необходимо положить
по немагнитную прокладку толщиной 0,25 мм.
Трансформатор тока Т2 мотается на кольцевом сердечнике К32х16х8
из феррита 2000НМ1. Вторичная обмотка содержит 100 витков эмалиро-
ванного медного провода 00,3 мм. Роль первичной обмотки выполняет
провод, проходящий через отверстия кольца.
Трансформатор ТЗ мотается на сердечник 11120x28 из феррита
2500НМС1. Обмотка I содержит 28 витков литцендрата, состоящего из
17-и проволочек 00,45 мм. Обмотка II содержит 8 витков литцендрата,
состоящего из 48-и проволочек 00,45 мм. Сначала мотается половина
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока
267
обмотки I, затем вся обмотка II, потом вторая половина обмотки II. Далее
мотается фиксирующая обмотка III, которая содержит 28 витков литцен-
драта, состоящего из 2-х проволочек 00,6 мм.
Примечание.
Каждый слой для фиксации желательно пропитать китайским супер-
клеем. При этом общий расход клея составит 10—12 тюбиков. Для
улучшения межобмоточной изоляции можно использовать строи-
тельный (бумажный) скотч и прозрачную пленку для печати на лазер-
ных принтерах. Она достаточно термостойкая.
Сердечник трансформатора должен иметь суммарный немагнитный
зазор 0,2 мм. Для этого в каждый стык сердечника необходимо поло-
жить немагнитную прокладку толщиной 0,1 (два слоя слюды, толщиной
0,05 мм).
После сборки трансформатора необходимо проверить сопротивление
изоляции между его обмотками при помощи обычного электротехни-
ческого мегомметра на 500 В. Сопротивление изоляции должно быть не
менее 50 МОм.
Дроссель L1 намотан на кольцевом сердечнике К28х16х9 из феррита
2000НМ с зазором 2 мм (1 + 1 мм) и содержит 18 витков. Для органи-
зации зазора сердечник необходимо аккуратно разломить пополам, а
затем склеить суперклеем, вложив в стыки картонные вставки толщиной
1 мм.
Дроссель L2 можно выполнить на четырех сердечниках ПК20х16 из
феррита 2500НМС1. Такие сердечники можно извлечь из старых строч-
ных трансформаторов ТВС-110ПЦ16. Сердечники складываются буквой
Н (рис. 9.9) и на них мотаются 14 витков литцендрата, состоящего из 85-и
проволочек 00,45 мм.
Налаживание. После завершения сборки сварочного источника необ-
ходимо предварительно проверить работоспособность схемы управле-
ния источника с отключенной силовой частью. Для отключения силовой
можно, например, разорвать провод идущий от силового моста VD13 к
контакту реле К1 и зарядным резисторам R9—R11.
Внимание.
Так как цепи схемы управления гальванически связаны с сетью, то на
этапе наладки (для избегания поражения электрическим током) сва-
рочный источник необходимо подключать к сети при помощи разде-
лительного трансформатора 220В/220В мощностью 150—200 Вт
(рис. 9.11).
Рассмотрим алгоритм настройки сварочного источника.
268
Как создать источники питания своими руками
Шаг 1. Перед включением источника убедимся в том, что на выходе
разделительного трансформатора присутствует переменное напряжение,
находящееся в диапазоне от 200 до 240 В.
Шаг 2. Проверив напряжение, включаем автоматический выключа-
тель SF1. После чего должен заработать вентилятор и загореться инди-
катор «Сеть», а затем с 5-ти секундной задержкой должно включиться
релеК1.
Шаг 3. С помощью тестера, убедимся в том, что на выходе блока пита-
ния присутствуют напряжения 12 В, 23 В и 5 В.
Шаг 4. Убедимся в том, что на выводе 8 микросхемы DA2 присутствует
опорное напряжение величиной +5 В.
Шаг 5. Проверим работу усилителя ошибки микросхемы DA2. Для
этого вращаем движок переменного резистора R13 «Ток» из одного край-
него положения в другое и одновременно контролируем напряжение на
выводе СМР микросхемы DA2. Напряжение на этом выводе равно при-
мерно 1,8 В для минимального сварочного тока и 4,1 В — для максималь-
ного.
Шаг 6. Вооружившись осциллографом, убедимся в наличие пилоо-
бразного напряжения амплитудой 3 В и частотой 80 кГц на выводе RC
микросхемы DA2. При этом на выводе OUT должны присутствовать пря-
моугольные импульсы амплитудой 23 В и частотой 40 кГц.
Шаг 7. Убедимся в том, что аналогичные импульсы управления при-
сутствуют на выходе транзисторного драйвера VT2, VT3, а также на
затворе транзистора VT4.
И Примечание.
После проверки работоспособности схемы управления можно перейти
к проверке совместного функционирования схемы управления и преоб-
разователя сварочного источника. Для этого рекомендуется следую-
щая последовательность действий (шаги 8—11).
Шаг 8. Внимательно осматриваем схему преобразователя на предмет
наличия различного мусора и обрезков проводов, которые по невнима-
тельности могут быть оставлены после окончания монтажа. Внимательно,
осмотреть трансформаторы Т2 и ТЗ и убедится в правильности фази-
ровки их обмоток. Начала обмоток на принципиальной электрической
схеме указаны точкой.
Шаг 9. Подключить контакт реле К1 и зарядные резисторы R9—R11 к
мосту VD13, согласно принципиальной электрической схемы (рис. 9.16).
Разорвать провод, идущий от конденсаторов С8, С9 к преобразователю и
врезать туда обыкновенную лампочку накаливания 220 В, 100—150 Вт.
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока
269
Внимание.
В случае каких-то неисправностей преобразователя эта лампочка
ограничит потребляемый ток на безопасном уровне и поможет избе-
жать выгорания дорогих полупроводниковых приборов.
Если после включения источника лампочка горит в полный накал, то
что-то не в порядке. Необходимо убедиться в исправности полупрово-
дниковых приборов, а также повторить осмотры и проверки с самого
начала, но с большим пристрастием.
Если же лампочка горит не в полный накал, то это является хорошим
признаком. Обычно на лампочке падает около 70 В.
Шаг 10. Исключить лампочку и восстановить штатные цепи питания.
Шаг 11. Включить сварочный источник без нагрузки, используя раз-
делительный трансформатор (рис. 9.11). Убедиться в том, что в режиме
холостого хода осциллограммы в характерных точках схемы преобразо-
вателя соответствуют осциллограммам, изображенным на рис. 9.17.
Напряжение на затворе VT3 будет соответствовать картине полно-
стью нагруженного источника (рис. 9.17, г) с той лишь разницей, что
заполнение импульсов будет близким к 50 %.
После того, как мы убедились в работоспособности всех узлов свароч-
ного источника, можно приступать к его окончательной проверке. Для
этого отключаем маломощный разделительный трансформатор и под-
ключаем сварочный источник непосредственно в сеть.
Чтобы убедиться в том, что сварочный источник соответствует
ожидаемому результату, необходимо произвести его измерение при
работе на нагрузку. Обычно при испытаниях в качестве такой нагрузки
используют сварочный балластный реостат типа РБ-315 (рис. 9.13)
или подобный.
Для производства испытаний необходимо собрать соответствующую
схему (рис. 9.14).
Перед включением сварочного источника все рычажки балластного
реостата необходимо перевести в нижнее положение, чтобы обеспечить
режим холостого хода. После включения сварочного источника необхо-
димо убедиться, что на его выходных клеммах присутствует напряжение
холостого хода U=45 В.
С помощью переменного резистора R13 «Ток» установйм максималь-
ный сварочный ток. С помощью рычажков балластного реостата уста-
новим выходное напряжение, примерно равное 25 В. Это соответствует
напряжению дуги при токе 125А.
Контролируем по амперметру выходной ток источника, который дол-
жен быть равен 125 А.
270
Как создать источники питания своими руками
Рис. 9.17. Осциллограммы в характерных точках схемы сварочного источника:
а — напряжение на коллекторе VT4 в режиме холостого хода; б — напряжение на вывЬде ILM DA2 в
режиме холостого хода; в — напряжение на коллекторе VT4 при максимальном сварочном токе 125 А;
г— напряжение на выводе ILM DA2 при максимальном сварочном токе 125 А; д — напряжение между
затвором и эмиттером транзистора VT4 при максимальном сварочном токе 125 А; е — напряжение
на катоде VD24 при максимальном сварочном токе 125 А.
Примечание.
Ток, потребляемый сварочным источником из сети при максималь-
ном выходном токе 125 А, составляет примерно 14—15 А.
При необходимости диапазон регулировки сварочного тока можно
изменить при помощи подбора величин резисторов R12 и R14.
Описание схемы приводится по [27, 55].
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока
271
Сварочный источник Большакова
Назначение. Источник предназначен для проведения сварки по техно-
логии ММА (Manual Metal Arc (Welding) — ручная металлическая дуго-
вая сварка).
Характеристики. Источник обеспечивает максимальный сварочный
ток 140 А. Предусмотрена плавная регулировка сварочного тока в диа-
пазоне 10—140 А.
Особенности. Все ранее рассмотренные нами инверторные сварочные
источники были построены на различных версиях однотактного прямо-
ходового преобразователя. Однако двухтактные преобразователи позво-
ляют получить большую выходную мощность и эффективность, при
одинаковой мощности дискретных ключевых компонентов. Последнее
обстоятельство особенно важно для любителей, которые зачастую огра-
ничены возможностями доступной элементной базы.
В этом плане представляет интерес инверторный сварочный источник,
разработанный Большаковым Александром. Этот источник построен на
основе двухтактного мостового преобразователя.
Сварочный источник Большакова многократно повторялся самодель-
щиками. Особенно удачным в этом источнике получился трансформа-
торный драйвер, который частенько используют в своих конструкциях
другие конструкторы-любители.
Схема. Принципиальная электрическая схема сварочного источника
представлена на рис. 9.18.
Сварочный источник рассчитан на питание от однофазной сети
переменного тока напряжением 220 В 50 Гц. Сетевое напряжение через
контакты автоматического выключателя QF1 и зарядную RC цепочку
R45.C38—С40 поступает на мостовый выпрямитель Вг2 типа КВРС3504.
Для сглаживания пульсаций выпрямленного, поступающего с выпря-
мителя Вг2, используется батарея электролитических конденсаторов боль-
шой емкости С32—С36. Зарядная RC-цепочка ограничивает зарядный ток
конденсаторной батареи и этим предотвращает перегрузку выпрямителя
Вг2 и питающей сети сразу после включения сварочного источника.
Через предохранитель FU1 и терморезистор NTC1, имеющий отри-
цательный ТКС, сетевое напряжение поступает на маломощный выпря-
митель Brl. Выпрямленное напряжение с выхода этого выпрямителя
сглаживается при помощи конденсатора С17 и поступает на однотакт-
ный преобразователь, собранный на микросхеме ШИМ-контроллера
TOP224Y.
Этот преобразователь формирует стабильное напряжение 15 В,
используемое для питания цепей управления сварочного источника.
Преобразователь собран по стандартной схеме, рекомендованной для
микросхемы TOP224Y.
9
de 15 В
D1
14B
2
DD1
PC817
hR4
Ц200
DD1
D2^
FR307
, C5 III
=J=1000mk
x 16 В
5 D3 FR157J= R17
—M-
D21
FR157
Br1
0
0,1mk~J~
C12
47mk
С17
10kt
=Ь= 47mk
х 450 В
T5.T6
2SA1273Y
D10, D11
FR101
D12.D13, D16.D17
1N4148
FU1 2 A
NTC1
ас 220 В
-0
IR1 41L
|10к о,1мкГ
11	-i-
I P1
I 5k
Current
Adj
DD2 UC3825N
£ IN+
R2	C Clock
5>6k R3 1,2k
СЗ И 0,01mk
C4=J=
0,047mk
Vret
Rt
C Ct
-C Ramp Gnd
4Z SS Ilim/Sd
Vcc
OutB
СЮ
Vc
PGnd □
0,1мк
OutA □
C6
470
C7
470
T C9
1,5mk
R7 47
R10
1k
T1.T3	T2,T4
IRF9530 IRF530
R19
200
i~ii~l
D10
M-
R23 1
Т5
a
b
c
R25 510
С18_|_ X1D14
C14
0,68mk
R14 30
R16 30
R15 30
D12 R24 4,7
-H-h=]—
R21 О^зТС21Л?’1мк
100
R26 510
R28 1
О X
R20
200
-H-
D11
4>H=J—
D17 R27 4,7
R24
122, РЛ61С21||0,1мк
D4...D7
1N4148
R13 30
C15
3,3mk
_I_C16
_J • 0,68mk
D8 ' TR3
M FR207 „
R18 3 ,la
D9 -	||b
kJ FR207
T6
d
e
h
g
k
n
272	Как создать источники питания своими руками
Э'
b
С38 || 1,5мк
е
R30 1
с----
d
T9
R32 510
мк
T7...T10	_l_C25
IRFPS43N50K 4,'B
C23 HQ.01MK Q23 R38
100
T11
R37
200
Т11, Т12
2SA1273Y
QF-1
16А
h
g
к
о
п
z
Т10
С221| 0,001 мк
х
D22
4Ф
D26
43-
D26, D27
FR101
FU2 15А
СЗО
С29
1,5мк 1,5мк
СЗЗ
аР25’D33 D19x|7 -1-C27
1N4148	4,7B^~ ~Г1мк
R33 510
R39
D24 100
-+3-
м-
R34 4.7	D25
С24ц0,01мк
R35 1
55(71—
х400В R29 5,6
С31
1,5мк
С34
630 В
С35
С32
R45
2
С26, С28
0,01мк
Х400В
С32 ... С36
ЗЗОмк
х400 В
С39 и 1,5мк
С40
D33
R43
ЮОк
Т13
IRF530
С41
Вг2
КВРС3504
V 220мк
х16 В
R43
LED1
READY R46 D34
100 12 В
-к-
D27
R40
)200
T12
С36
TR4
D20
R42
200к
D21-"
TR5
328 D20.D21.D28
R43 150EBU02
ЮОк_______
12
13
D29
^FRIOl
D30
^RIOI
D31
^FRIOl
D32
^FRIOI
DR1 ВЫХОД
Puc. 9.18. Принципиальная электрическая схема сварочного источника Большакова
С37
100мк
х16 В
9. Создаем инверторные источники сварочного тока	273
274
Как создать источники питания своими руками
Двухтактный мостовой преобразователь сварочного источника
собран на высоковольтных MOSFET транзисторах VT7—VT9. Выходное
напряжение преобразователя, через нелинейный дроссель L1 и обмотку
I трансформатора тока TR3 поступает на обмотку I силового понижаю-
щего трансформатора TR4.
Пониженное напряжение на вторичной обмотке этого трансформа-
тора выпрямляется при помощи диодов VD20, VD21, VD28. Далее через
дроссель DR1 оно поступает на выход сварочного источника. Дроссель
DR1 сглаживает пульсацию выходного тока сварочного источника.
Для контроля работы преобразователя силовой трансформатор TR4
имеет специальную дополнительную обмотку III. После запуска преоб-
разователя на этой обмотке появляется переменное напряжение. Оно
понижается при помощи понижающего автотрансформатора TR5. Затем
выпрямляется при помощи выпрямителя D29—D32 и поступает на узел
задержки включения реле. Узел задержки построен на элементах Т13,
D33, С37, С41, R43, R44 и служит для включения реле Rell.
Реле включается и своими контактами шунтирует зарядную
RC-цепочку. После этого сварочный источник непосредственно подклю-
чен к сети и готов к работе. Готовность сварочного источника индици-
руется при помощи светодиода LED1 «READY», который через резистор
R46 и стабилитрон D34 подключен параллельно обмотке реле Rell.
Нелинейный дроссель L1 позволяет снизить потери коммутации на
транзисторах преобразователя.
Примечание.
Цепочки R29C22, R36C26 и R41С28 служат для подавления высокочастот-
ных пульсаций на выходе преобразователя и на диодах выпрямителя.
Транзисторы преобразователя управляются при помощи трансфор-
маторного драйвера. Драйверные цепи управления аналогичны для
всех транзисторов. Чтобы понять их принцип работы, достаточно рас-
смотреть цепи управления любого из четырех транзисторов, например,
транзистора Т7.
Для управления этим транзистором используется одна из вторичных
обмоток трансформатора гальванической развязки (ТГР) TR2 и драйвер-
ный узел, собранный на элементах Т5, DIO, D12—D14, С18, С20, R19, R21,
R23—R25.
Транзистор Т7 открыт в момент, когда напряжение на вторичной
обмотке ТГР положительное. В этом случае положительное напряжение
через диоды DIO, D12 и резисторы R23, R24 поступает на затвор транзи-
стора Т7 и открывает его.
Кроме этого, по цепи R21, D13, R25 происходит зарядка конденсатора
С18 до напряжения 5 В.
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока
275
О Примечание.
Это напряжение ограничивается стабилитроном D14 и впослед-
ствии используется для запирания транзистора Т7.
После того, как напряжение на вторичной обмотке снизится до нуля
Или станет отрицательным, входная емкость транзистора Т7 быстро раз-
ряжается при помощи транзистора Т5. После этого к затвору транзистора
Т7 прикладывается отрицательное запирающее напряжение по цепи R19,
переход б-э транзистора Т5, резистор R23.
Благодаря этому предотвращается возможность самопроизвольного
открытия транзистора, в условиях быстро нарастающего выходного
напряжения.
Блок управления сварочного источника собран на микросхеме ШИМ-
контроллера типа UC3825N (DD2). Рабочая частота ШИМ сигнала задана
при помощи элементов R3C3 и равна 50 кГц. В данном случае микросхема
UC3825N используется в токовом режиме (Current Mode). В этом режиме
на вход Ramp (7-я ножка) подается напряжение, пропорциональное току
нагрузки. Это напряжение при помощи внутреннего компаратора микро-
схемы DD2 сравнивается с напряжением задания, снимаемого с движка
потенциометра Pl «Current Adj», который служит для плавной установки
сварочного тока.
Как только выходной ток превысит заданный уровень, на выходах
OutA и OutB (11-я и 14-я ножки) микросхемы DD2 устанавливается низ-
кий уровень, который сохраняет свое состояние до начала следующего
периода ШИМ. В начале каждого периода ШИМ поочередно на одном из
выходов OutA и OutB устанавливается высокий управляющий уровень.
Напряжение, пропорциональное току нагрузки, создается при помощи
узла токовой обратной связи, состоящего из трансформатора тока TR3,
первичная обмотка I которого включена последовательно с обмоткой I
силового трансформатора TR4.
Ток вторичных обмоток Па и Пб трансформатора тока выпрямляется
при помощи диодов D8, D9 и преобразуется в напряжение при помощи
шунта R18. Напряжение токовой обратной связи через фильтр низкой
частоты R6, С7 подается на вход Ramp (7-я ножка) DD2.
Кроме этого, напряжение токовой обратной связи через делитель
напряжения/фильтр низкой частоты R8, R5, С6 подается на вход Шт (9-я
ножка) быстродействующей токовой защиты.
Токовая защита имеет порог срабатывания, эквивалентный выход-
ному току 250 А. Схема служит для защиты инвертора при аварии сило-
вого трансформатора TR4 или выпрямителя D20, D21, D28.
После каждого срабатывания токовой защиты осуществляется мягкий
старт (Soft Start) ШИМ-контроллера. Длительность мягкого старта опре-
деляется емкостью конденсатора С4 и в данном случае составляет 25 мс.
276
Как создать источники питания своими руками
Собственные драйверы микросхемы имеют мощность, не достаточ-
ную для раскачки транзисторов преобразователя. Поэтому для усиления
по мощности выходного сигнала ШИМ используются дополнительный
усилитель мощности, собранный на элементах Т1—Т4, D4—D7, С14,
С16, R9, RIO, R13—R16. Выход усилителя мощности через конденсатор
С15 подключен к обмотке I трансформатора гальванической развязки
TR2.
I Примечание.
Блок управления сварочного источника не предусматривает токовой
защиты. Однако эту защиту можно легко организовать при помощи
термостата, имеющего нормально разомкнутый контакт и темпе-
ратуру срабатывания 75—80°С
Термостат и последовательно включенный с ним резистор 1 кОм под-
ключают между выводами Vref (16-я ножка) и Him (9-я ножка) микро-
схемы DD2. Сам термостат располагается в непосредственной близости
возле одного из транзисторов Т7—Т10 двухтактного мостового преоб-
разователя.
Элементная база и аналоги. В сварочном источнике можно использо-
вать транзисторы и диоды, указанные на принципиальной электрической
схеме или имеющие не худшие параметры по сравнению с указанными.
При отсутствии микросхемы UC3825, можно использовать ее отече-
ственные аналоги 1156ЕУ2, К1156ЕУ2, КР1156ЕУ2 или зарубежные ана-
логи — UC1825, UC2825.SG3825 и т. п.
Чтобы частота ШИМ сигнала не зависела от температуры, частотоза-
дающий конденсатор СЗ должен быть пленочным.
В качестве конденсаторов С29—С31 можно использовать отечествен-
ные конденсаторы К73-26 или К73-50 емкостью 1,5 мкФ, рассчитанные
на напряжение 630 В.
Примечание.
Имеется информация, что на эту роль хорошо подходят безымянные
китайские окукленные конденсаторы 1,5 мкФ х 630 В.
Шунт R18 можно изготовить из трех резисторов МЛТ-0,25 10 Ом и
одного резистора МЛТ-0,25 30 Ом, включенных параллельно.
Реле Rell должно иметь нормально разомкнутые контакты, способные
коммутировать ток 25—30 А, и обмотку, рассчитанную на постоянное
напряжение 12 В. В качестве этого реле можно использовать реле NT90
RHA DC12V, NT90 RNA DC12V или JQX-54W А25 DC12V производства
китайской компании Ningbo Forward Relay.
В оригинальной конструкции для охлаждения транзисторов и диодов
использовались радиаторы от процессоров P-IV. Всего потребуется два
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока
ТП
таких радиатора. Один радиатор распиливается на три части (половинка
и вторая половинка пополам) и на нем устанавливаются транзисторы
Т7-Т10 мостового преобразователя.
Другой радиатор используется целиком и на нем устанавливаются
диоды D20, D21, D28 выпрямителя.
Моточные элементы. В данном случае трансформаторы, автотранс-
форматор и дроссели.
Трансформатор TR1 мотается на сердечник EI конфигурации (20 мм).
Такой сердечник используется в дежурном источнике питания компью-
терного БП. В сердечнике уже имеется необходимый немагнитный зазор.
При отсутствии указанного сердечника, можно применить кольцевой
порошковый сердечник К23х 14x10 из материала МП 140.
Обмотка I содержит 80 витков провода 0 0,33 мм.
Обмотка II содержит 12 витков провода 0 0,33 мм.
Обмотка III содержит 12 витков провода 0 0,6 мм.
Трансформатор гальванической развязки TR2 мотается на кольцевом
сердечнике К32х 16x12 из феррита 2000НМ.
Обмотка I содержит 15 витков.
Обмотка II содержит 18 витков.
Обмотка III содержит 18 витков.
Обмотка IV содержит 18 витков.
Обмотка V содержит 18 витков.
Все обмотки трансформатора TR2 мотаются одновременно в 5 прово-
дов. Провода взяты от сетевого провода UTP (провод для компьютерных
сетей — витая пара).
Трансформатор тока TR3 мотается на кольцевом сердечнике К20х10х5
из феррита 2000НМ.
Обмотки Па и Пб мотаются одновременно (в два провода) и содержат
по 50 витков провода 0 0,25 мм.
Роль обмотки I выполняет вывод первичной обмотки силового транс-
форматора TR4, продетый сквозь окно сердечника.
Силовой трансформатор TR4 мотается на сердечник, собранный из
26 кольцевых сердечников К32х12х8 из феррита 2000НМ. Из этих сер-
дечников формируются 2 трубы по 13 колец. Трубы укладываются рядом
таким образом, чтобы из них получилось подо-	.
бие Ш-образного сердечника (рис. 9.19).
Обмотка I содержит 6 витков провода ПЩ	)
4 мм в пропитанном силиконом стеклоткане-	/
вом кембрике.	) s'
Обмотки Па и Пб содержат по 1 витку из 2 ''''
проводов ПЩ 4 мм в пропитанном силиконом	рис 9.79.Сердечник
стёклотканевом кембрике.	силового трансформатора
278
Как создать источники питания своими руками
Обмотка III содержит 1 виток монтажного провода, сечением 0,15—
0,5 мм.
(Примечание.
Необходимо обеспечить хорошую магнитную связь между обмотками
1,11а и 116.
Для этого сначала мотается 3 витка обмотки I, затем в 1 слой уклады-
вается 4 провода обмотки II, а затем еще 3 витка обмотки I. Каждые два
провода обмотки II соединяются параллельно. При этом провода должны
обязательно чередоваться в слое. Например, 1-й и 3-й провод образуют
обмотку Па, а 2-й и 4-й провод обмотку Пб. Такое распределение прово-
дов обеспечивает необходимую симметрию вторичной обмотки.
Автотрансформатор TR5 мотается на кольцевом сердечнике К20х10х5
из феррита 2000НМ.
Обмотка I содержит 60 витков провода 0 0,33 мм.
Обмотка II содержит 30 витков провода 0 0,33 мм.
Обмотки мотаются в 3 провода (30 витков), затем провода включа-
ются последовательно и из них формируется обмотка 30+30+30 витков.
На узел задержки включения реле подается треть напряжения.
Сердечник дросселя DR1 набирается из двух сердечников от строч-
ных трансформаторов для черно-белых телевизоров, половинки склады-
ваются в виде буквы Н.
Обмотка содержит 15 витков медной ленты 0,3x40 мм и мотается на
горизонтальную часть буквы Н. Изоляция ленты выполнена из бумаж-
ного скотча.
Сердечник нелинейного дросселя L1 набирается из 10—15 кольцевых
сердечников К7хЗх2 из феррита 2000 НМ. Обмотка дросселя представ-
ляет собой провод, продетый сквозь колечки. При работе сердечники
греются, но не сильно.
Внимание.
Все острые грани ферритовых сердечников нужно предварительно
обработать шкуркой.
Печатная плата. На рис. 9.20 изображена топология печатной платы
блока управления. Плата выполнена из стеклотекстолита толщиной
1,5 мм и односторонней металлизацией. Размеры платы 145x95 мм.
Блок драйверов выделен на отдельную плату. Топология печатной
платы изображена на рис. 9.21. Эта плата также выполнена из стекло-
текстолита толщиной 1,5 мм и односторонней металлизацией. Размеры
платы 90x70 мм.
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока
279
Рис. 9.20. Печатная плата блока управления (вид со стороны компонентов)
280
Как создать источники питания своими руками
Рис. 9.21. Печатная плата блока драйверов (вид со стороны компонентов)
Налаживание.
Шаг 1. Отключить автоматический выключатель QF1 и извлечь предо-
хранитель FU2.
Шаг 2. Подключить сварочный источник к сети через разделительный
трансформатор 220/220 В мощностью 100—200 Вт.
Шаг 3. Убедиться в том, что частота выходного сигнала на обмотке
I ТГР TR2 равна 50 кГц. Частоту можно оценить при помощи осцилло-
графа.
Шаг 4. Посмотреть форму сигнала на затворах мощных транзисто-
ров Т7—Т10. Там должно присутствовать прямоугольные импульсы
напряжения с крайними значениями -5 В и +13 В. Длительность фронта
импульса 200—300 нс, длительность спада 80—130 нс.
Шаг 5. Подключив осциллограф к любой обмотке ТГР TR2, убедиться
в наличии мертвого времени между сменами полярности управляющего
сигнала. Длительность мертвого времени должна составлять 2—2,5 мкс.
Шаг 6. Вместо предохранителя FU2 подключить лампочку накалива-
ния 60 Вт. Сварочный источник подключить непосредственно к сети и
включить автоматический выключатель QF1. При этом на холостом ходу
источника лампочка не должна светиться. Убедиться в том, что на кон-
денсаторах С32—С36 присутствует постоянное напряжение 300 В.
Шаг 7. Отключить сварочный источник от сети и вместо предохра-
нителя FU2 подключить кипятильник или чайник мощностью 2—3 кВт.
Установить потенциометр Р1 регулировки сварочного тока на 1/3 от ниж-
Глава 9. Создаем инверторные источники сварочного тока
281
а	б
О
Рис. 9.22. Осциллограммы в характерных точках схемы:
а — напряжение на 6-й ножке микросхемы DD2;
б—напряжение на вторичной обмотке ТГР TR2;
в — напряжение на затворе транзистора Т8 при максимальном токе 140 А;
г — напряжение на вторичной обмотке силового трансформатора TR4 при максимальном токе 140 А
него по схеме вывода. При помощи автоматического выключателя QF1
включить сварочный источник. Попробовать зажечь дугу при помощи
графитового стержня. При этом ширина импульсов на обмотке III транс-
форматора TR4 должна меняться в зависимости от длины дуги. Если при
этом реле Rell сразу отлипнет, значит, не работает узел токовой обратной
связи. Обычно имеет место, если неверно намотан или распаян транс-
форматор тока TR3.
Шаг 8. Если все хорошо, то можно вставлять на место предохранитель
FU2 и пробовать варить.
Описание схемы приводится по [27, 55].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
И РЕСУРСОВ СЕТИ ИНТЕРНЕТ
1.	Fisher D. Funkamateur. — 1999. — № 6.
2.	Funkshau. — 1973. — №4, Бестрансформаторный преобразователь напряжения.
И Радио. — 1974. - №4. - С. 63.
3.	Hawker Р. Technical Topics. II Radio Communication, 1997, February, p. 78.
4.	Hobby Elektronika. — 1997. — № 7.
5.	Horinek. P. 11 Prakticka elektronika A Radio. 2003. — № 9.
6.	Industry Standard Analog IC Databook, SGS-Thomson Microelectronics. — 1989. —
p. 346.
7.	Linear Applications Handbook, National Semiconductor. — 1986. — p. 456.
8.	Ravetti R. Radiotechica. — 1990. — № 2, Радиолюбитель. — № 9. — 1993. — C. 36.
9.	Siemens Components 1/ 83.11 Funkshau. — 1983. — №6. — p. 248.
10.	www.shems.hl.ru
11.	Александров И. Инвертор полярности напряжения. // Радио. — 1993. — № 11. —
С. 39.
12.	Александров И. Стабилизатор напряжения. // Радио. — 1988. — № 2. — С. 61.
13.	Алексеев В. Стабилизатор напряжения с логическими элементами. // Радио. — 1983. —
№ 12. — С. 37.
14.	Алексеев С. Симметричный динистор в бестрансформаторном блоке питания. //
Радио. — 1998. — № 10.
15.	Андрушкевич С. Источник питания для электрофицированных игрушек. И Радио. —
1988. — № 7. — С. 41.
16.	Ахтямов Ю. Стабилизатор напряжения с защитой от КЗ. // Радио. — 1974. — № 4. —
С. 46.
17.	Барабошкин Д. Экономичный импульсный источник питания. И Радио. — 1985. —
№ 6. — С. 51, 52, Радио. — 1990. — № 2. — С. 55.
18.	Бегунов В. Экономичный стабилизатор. // Радио. — 1980. — №8. — С. 46.
19.	Безик Д. Резервный источник питания. // Радио.— 2000. — № 2. — С. 38.
20.	Бирюков С. Источник питания «Радио-86РК». // Радио. — 1990. — № 7. — С. 58.
21.	Борисов В. Простой БП 0-12 В. // Радио. — 1976. — № 6. — С. 49.
22.	Борисов В. Частотомер с цифровой индикацией. // Радио. — 1985. — № 11. — С. 51.
23.	Будяков В. Стабилизатор напряжения на ОУ +27 В; 0,2 А. // Радио. — 1976. — № 6. —
С. 44.
24.	Вилкинсон Дж. Преобразователь напряжения 9 В — 400 В. И Electronics and Beyond.
April 1997. p. 26.
25.	Вилков В. Зажигалка для газа. И Радиолюбитель. — 1993. — № 1.
26.	Володин В. Я. Инверторный источник сварочного тока COLT-1300. //Радио. —
2007. — №4. — С. 37—40.
27.	Володин В. Я. Современные сварочные аппараты своими руками. — СПб.: Наука
и Техника. — 2008.
28.	Вотинцев Н. Преобразователь напряжения с ШИ стабилизацией. // Радио. — 1985. —
№ 10. — С. 27.
29.	Гвоздицкий. Источник питания повышенной мощности. // Радио. — 1992. — №4. —
С. 43.
30.	Голубев О. Источник резервного питания для АОН. // Радио. — 1995. — № 6. —
С. 38.
Список литературы и ресурсов сети Интернет
283
31.	Горецки П. Стабилизатор напряжения. Elektronika dla Wszystkich. 2001. — № 9. —
С. 49, 52.
32.	Горшенин С. Импульсный источник питания с полумостовым преобразователем. —
Russian Hamradio Site, www.qrx.narod.ru
33.	Григорьев А. источник питания 1—29 В; 2А. // Радио. — 1984. — № 3. — С. 37.
34.	Гусев Ю. Транзисторный фильтр в телевизоре. // Радио. — 1987. — № 9. — С. 30.
35.	Днищенко В. Преобразователь напряжения для радиоуправляемой модели. И
Радио.— 2003. — № 2. — С. 29.
36.	Дыцков М. Простой импульсный источник питания. И Радио. — № 5. 2003. —
С. 30.
37.	Евсеев А. Регулируемый стабилизатор тока. // Радио. — 1987. — № 8. — С. 56.
38.	Жаронкин А. Источник питания для УМЗЧ. // Радио. — 1988. — №5. — С. 61.
39.	Жучков В., Зубов О., Радушный И. Импульсный источник питания УМЗЧ. // Радио. —
1987. —№ 1. —С. 36.
40.	Зайцев В. Низковольтный преобразователь напряжения /Радио. 2000. — №8. —
С. 43. •
41.	Захаров А. Двухтактные импульсные преобразователи. //Радиолюбитель. 2001. — № 4. —
С. 22.
42.	Источник питания на ТВК-ПОЛМ, 0—25 В; 1 А. И Радио. — 1991. — № 12. —
С. 74.
43.	Источник питания с плавным изменением полярности. И Радиоконструктор.
2000. — № 1. — С. 25.
44.	Каган А. Релейный стабилизатор напряжения. // Радио. — 1991. — № 8. — С. 34.
45.	Казаков Н., Петров А. Конденсаторный преобразователь напряжения с умножением
тока. // Радио. — 1999. — № 1. — С. 42.
46.	Калюжный А., Лахно В. Регулируемый преобразователь напряжения. // Радио. —
1978. — № 8. — С. 59.
47.	Каныгин С., Янушенко Е. Микросхема КР142ЕН19. // Радио. — 1994. — № 4. —
С. 45, 46.
48.	Карлащук В., Карлащук С. Преобразователь напряжения для электробритвы. И
Радио. — 1989. — № 11. — С. 69.
49.	Козлов В. Стабилизатор напряжения с защитой от КЗ и перегрузок по току. // Радио. —
1998. — № 5. - С. 52.
50.	Колганов А. Мощный импульсный источник питания 50 В, 10 А. И Радио.— 2000. —
№2.
51.	Кондратьев Ю. Стабилизатор напряжения с высоким КПД. // Радио. — 1982. —
№ 4. — С. 25.
52.	Коновалов Е. Квазирезонансный преобразователь. // Радио. — 1996. — № 2. — С. 53.
53.	Коротков И. Стабилизатор тока на 150 А. // Радио.— 2002. — № 10. — С. 33.
54.	Корякин-Черняк С .Л. Справочник домашнего электрика, изд. 7-е, перераб. и
доп. — СПб.: Наука и Техника. — 2008.
55.	Корякин-Черняк С. Л. Партала О. Н. Справочник электрика для профи и не
только... Изд. 2-е, перераб. и доп. — СПб.: Наука и Техника. — 2010.
56.	Корякин-Черняк С. Л. Справочник сварщика. — СПб.: Наука и Техника. — 2008.
57.	Литвин М., В. Чиркин. БП для мини-АТС +60 В; 0,1 А. // Радио. — 1988. — № 6. —
С. 41.
58.	Локсеев О. Преобразователь 12 В — 220 В на полевых транзисторах. // Радиолюбитель.
2000. — № 7. — С. 14,15.
59.	Машкинов Л. Выпрямитель с малым уровнем пульсаций. И Радио.— 2003. —
№ 12. — С. 40.
284
Как создать источники питания своими руками
60.	Машкинов Л. Выпрямитель с малым уровнем пульсаций. И Радио.— 2003. — № 12. —
С. 40.
61.	Межлумян А. Стабилизатор напряжения к автомобильному аккумулятору. И Радио. —
1985. — № 1. — С. 55.
62.	Миронов А. Импульсный стабилизатор напряжения 5 В; 2 А. И Радио. — 1987. —
№ 4. — С. 35.
63.	Миронов А. Импульсный стабилизатор напряжения с повышенным КПД. И Радио. —
2000. —№11. —С. 44.
64.	Миронов А. Простой ключевой стабилизатор напряжения 5 В; 4 А. И Радио. — 1985. —
№ 8. — С. 43.
65.	Миронов А. Релейный стабилизатор напряжения. // В помощь радиолюбителю. —
№ 97. ДОСААФ СССР. — 1987. — С. 69.
66.	Мирднов А. Сетевой источник питания с высокими удельными параметрами. //
Радио. — 2002. — № 12. — С. 23.
67.	Москвин А, Компромиссный импульсный стабилизатор, И Радио. — 2003. — № 7. —
. С. 27.
68.	Мощный преобразователь напряжения. // Радио. — 1998. — № 10. — С. 79.
69.	Несложный преобразователь 12 В — 220 В. // Электрик. — 2000. — № 9.
70.	Нечаев И. Комбинированный лабораторный источник питания 4—15 В; 1,5 А. //
Радио. — 1991. — № 6. — С. 62.
71.	Нечаев И. Мощный малогабаритный преобразователь напряжения. // Радио. —
2003. — № 2.
72.	Нечаев И. Преобразователь напряжения для автомобиля. И Радио. — 1992. — № 4. —
С. 45.
73.	Нечаев И. Сверхэкономичный стабилизатор напряжения 9 В; 50 мА. И Радио. —
1984. — № 12. — С. 53.
74.	Нечаев И. Стабилизатор напряжения на мощном полевом транзисторе. // Радио. —
2003. — № 8. — С. 53.
75.	Николайчук О. Простой импульсный источник питания на ИМС. // Схемотехника. —
2001. —№7. —С. 8.*
76.	Онышко А., Кичатов В. Обратимый преобразователь напряжения. Russian Hamradio
(www.qzx.narod.ru).
77.	Петров А. Импульсный источник питания УМЗЧ. // Радиолюбитель. — № 3. —
1993. — С. 24.
78.	Писакин А. АЗ 16 вместо батарейки. // Радиолюбитель. — 1994. — № 4.
79.	Пожидаев М. Цреобразователь напряжения на ИМС. И Моделист- конструктор. —
1987. — № 5.
80.	Попович В. Стабилизатор напряжения с защитой от КЗ. // Радио. — 1977. — № 9. —
С. 56.
81.	Потупчик С., Шелестов И. Электроника для рыболова. — М.: Солон-Р. —> 2001.
82.	Преобразователь 12 В в 220 В для походов. И Радиоконструктор. — 1999. — № 5. — С. 27.
83.	Преобразователь напряжения 12 В— 220 В. И Радио Телевизия Електроника. —
1998. — № 6. — С. 12.
84.	Прус С. Двуполярное напряжение из обыкновенного. // Радиоаматор. — 1999. — № 6.
85.	Пышкин В. Трехфазный инвертор. И Радио.— 2000. — № 2. — С. 35.
86.	Регулятор напряжения с ограничителем тока. И Wireless World. — 1980. — № 1,
Радио. — 1981. — № 4. — С. 59.
87.	Рубцов Д. Преобразователь (AC/DC/AC) 12 — 220 вольт. И www.chem.net
88.	Сажин В. Источник питания 12 В, 20 А. // Радиолюбитель. — 1997. — № 7.
89.	Сафонов С. 4X1IM. И Радио-Дизайн. — 2000. — № 13. — С. 33.
Список литературы и ресурсов сети Интернет
285
90.	Селезнев В. Стабилизатор напряжения на компараторе. // Радио. — 1986. - № 3. -
С. 46.
91.	Семенов В. Электростимулятор для рыб. // Радиолюбитель. 2001. — № 4. — С. 20.
92.	Семенов И. Источник питания «Ступенька». И Радиолюбитель. 2001. — № 4.
93.	Семенов О. Импульсный понижающий стабилизатор. И www.qrx.narod.ru.
94.	Семъян А. П. 500 схем для радиолюбителей. Источники питания. Изд. 3-е, перераб. и
доп. — СПб.: Наука и Техника.— 2007. — 416 с.: ил.
95.	Сидорович О. Стабилизированный ИП на шесть значений выходного напряжения. //
Радио. — 1997. — № 7. — С. 43,44.
96.	Скулаченко С. Источник питания для телевизора. // Радио. — 1976. — № 7. — С. 47.
97.	Скурихин В. Источник питания для часов на БИС (резервируемый). И Радио. —
1988. —№11. —С. 37.
98.	Смирнов В. Импульсный стабилизатор напряжения. // Радио. — 1986. — № И. —
С. 52.
99.	Солнцев Ю. Источник питания для усилителя НЧ. // Радио. — 1984. — № 12. — С. 44.
100.	Соломыков В. Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное. // Радио. —
1987. — № 12. — С. 22. Радиолюбитель. 2000. — № 1. — С. 17.
101.	Солонин В. Ю. Преобразователь напряжения. Описание изобретения к авторскому
свидетельству № 1368950. // Бюллетень «Открытия, изобретения». — 1988. — № 3.
102.	Стабилизатор 13 В 10 А. Валерий Резвяков. UA3NBW. Кострома.
103.	Стабилизатор напряжения переменного тока 220 В. // Радио. — 1986. — № 6. —
С. 57.
104.	Стабилизированный сетевой преобразователь напряжения. // Радио. —1989. — № 7. —
С. 93.
105.	Струганое С. (UA9XCN). Электронный предохранитель. // www.qrx.narod.ru.
106.	Тагнирядно А. Преобразователь напряжения для авометра Ц20. И Радио. — 1984. —
№ 5. — С. 54.
107.	Талалов А. Полевой транзистор в стабилизаторе. И Радио. — 1983. — № 1. —
С. 59.
108.	Талалов А. Регулируемый двуполярный источник питания 12 В, 6 В; 1 А. // Радио. —
1979. — № 10. — С. 41.
109.	Тиристорный преобразователь 12 В - 60 В 0,3 А. // Радио. — 1978. — № 5. — С. 56.
ПО. Толованов Л. Эликсир жизни. // Техника и наука. — 1974. — № 6. — С. 20—22.
111.	Уваров А. С. Двуполярный источник питания с обычной обмоткой трансформатора.
// Радиоконструктор. — 2000. — № 10. — С. 23.
112.	Упрощенныйрасчеттрансформаторадляисточникапитания.//Радио. —1992. — № 4. —
С. 53.
113.	Федоров. В. Бездроссельный преобразователь напряжения. // Радиолюбитель. —
2001. — № 5.
114.	Федосин С. Стабилизатор напряжения. // Радио. — 1986. — № 2. — С. 57.
115.	Филин С. Стабилизированный источник питания 1,2 А; 40 В. // Радио. — 1983. —
№1. — С. 61.
116.	Фурманский Е. Сетевая «Крона». // Радио. — 1974. — № 11. — С. 31.
117.	Хабаров А. Миниатюрный источник питания 5 — 12 В. // Радио.— 2001. — № 9. —
С. 43.
118.	Ховайко О. Источники питания с конденсаторным делителем напряжения. //
Радио. — 1997. — № 11. — С. 56.
119.	Ховайко О. Пятивольтовый ШИ стабилизатор 5 В (15 В), 3 А. // Радио. — 1995. —
№ 3. — С. 43.
120.	Ходаковский Е. Преобразователь полярности напряжения. // Радио. — 1984. —
№ 7. — С. 49.
286
Как создать источники питания своими руками
121.	Цесарук Н. Регулировка U бестрансформаторного источника питания. И
Радиолюбитель. — 1999. — № 5. — С.17.
122.	Цибульский В. Экономичный источник питания. // Радио. — 1981. — № 10. — С. 56.
123.	Цыпуштанов А. Миниатюрный импульсный сетевой источник питания. И Радио. —
1986. —	№ 4. — С. 48.
124.	Черномырдин А. Простой импульсный стабилизатор напряжения. И Радио.—
2003. — № 7. — С. 26.
125.	Чубинский Н. Транзисторный стабилизатор с защитой от КЗ. И Радио. — 1974. —
№ 10. - С. 46.
126.	ШандаренкоД. А. Транзисторный регулятор сетевого напряжения. // Радиоаматор-
электрик. 2000. — № 10. — С. 11.
127.	Шелестов И. П. Импульсный преобразователь 12 В — 220 В 50 Hz, 100 W.
128.	Шелестов И. П. Импульсный сетевой источник питания. — Радиолюбителям —
полезные схемы. Часть 1. — М. Солон-Р. — 1999.
129.	Шелестов И. П. Простейший импульсный источник питания на 15 Вт. —
Радиолюбителям — полезные схемы. Часть 2. — М. Солон-Р. — 1999.
130.	Шелестов И. П. Радиолюбителям — полезные схемы. Часть 2. — М.: Солон-Р. —
1999.
131.	Шелестов. И. П. Радиолюбителям — полезные схемы. Часть 3. — М.: Солон-Р. —
1999.
132.	Шмелев О. Источник питания предварительного усилителя НЧ. И Радио. — 1979. —
№1. —С. 63.
133.	Щербина А., Благий С., Иванов В. Применение микросхем серии КР142. // Радио. —
1991. — № 3. — С. 47, Радио. — 1991. — № 5. — С. 69, Радио. — 1989. — № 12. —
С. 66.
134.	Якименко Н. Источник питания УНЧ. И Радио. — 1987. — № 7. — С. 60.
135.	Яковлев В. Стабилизатор напряжения с полевым транзистором. // Радио. — 1974. —
№ 6. — С. 49.
136.	Яковлев Е. Тринисторный преобразователь. // Радио. — 1978. — № 5. — С. 56.
137.	Янцев В. Комбинированный источник питания. // Радио. — 1991. — № 9. — С. 32.