Универсальный блок питания

Вам уже приходилось строить самоделки с самым разным напряжением питания: 4,5, 9, 12 В. И каждый раз нужно было приобретать соответствующее число батареек или элементов. Но не всегда есть нужные источники питания, да и срок службы их ограничен. Вот почему для домашней лаборатории необходим универсальный источник, пригодный практически для всех случаев радиолюбительской практики. Им может стать описанный ниже блок питания, работающий от сети переменного тока и обеспечивающий любое постоянное напряжение от 0,5 до 12 В.

 

 

В то время как величина тока, потребляемого от блока, может достигать 0,3 А, выходное напряжение остается стабильным. И еще одно достоинство блока — он не боится коротких замыканий, часто встречающихся на практике во время проверки и налаживания конструкций, что особенно важно для начинающего радиолюбителя.

Схема блока питания приведена на рис. 1. Сетевое напряжение подается через вилку XI, предохранитель FX и выключатель S1 на первичную обмотку трансформатора T1. Это понижающий трансформатор, поэтому напряжение на его вторичной обмотке (II) значительно меньше сетевого. Переменное напряжение со вторичной обмотки поступает на выпрямитель, собранный на диодах VI — V4. На выходе выпрямителя будет уже постоянное напряжение, оно сглаживается конденсатором С1 сравнительно большой емкости—500 мкФ.

Далее следует стабилизатор напряжения, в который входят резисторы R2— R5, транзисторы V8, V9 и стабилитрон V7. Переменным резистором R3 можно устанавливать на выходе блока (в гнездах Х2 и ХЗ) любое напряжение от 0,5 до 12 В.

Каскад на транзисторе V6 постоянно «следит» за состоянием нагрузки — это автомат защиты от короткого замыкания. Если в цепи нагрузки произойдет короткое замыкание, то есть окажутся замкнутыми выходные гнезда блока питания, транзистор T6 откроется, замкнет выводы стабилитрона и снимет таким образом напряжение с нагрузки. Как только короткое замыкание будет устранено, выходное напряжение появится вновь.

Понижающий трансформатор блока готовый. Его роль выполняет выходной трансформатор кадровой развертки телевизора (ТВК— 110ЛМ). С таким трансформатором вы уже встречались, когда собирали блок питания электрофона. Подойдет и другой понижающий трансформатор с переменным напряжением на обмотке II около 14 В (можно 13—17 В) при токе потребления до 0,3 А. Иначе говоря, указанное напряжение должно быть при подключенной к выводам обмотки нагрузке (например, резистор) сопротивлением около 45 Ом и мощностью 5 Вт.


Рис. 1. Схема блока питания


Рис. 2. Монтажная плата блока питания: а — расположение деталей; б — внешний вид смонтированной платы


Диоды могут быть любые из серии Д226 (например, Д226В, Д226Д и т.д.)- Конденсатор С1 типа К50-6. Постоянные резисторы — МЛТ, переменный — СП-1. Вместо стабилитрона Д814Д можно применить Д813. Транзисторы V6, V8 надо взять типа М.П39Б, МП41, МП41А, МП42Б с возможно большим коэффициентом передачи тока. Транзистор V9 — П213, П216, П217 с любым буквенным индексом. Подойдут и П201 — П203. Транзистор нужно установить на радиатор — пластину алюминия или другого металла размером 70 X X 40 мм, толщиной 1,5—2 мм. Делают это так, как рассказывалось в описании блока питания электрофона.

Остальные детали — выключатель, предохранитель, вилка и гнезда — любой конструкции.

Для монтажа деталей вырежьте из изоляционного материала (гетинакс, текстолит, фанера) плату, чертеж которой приведен на рис. 2. Сначала прорежьте в плате пазы под лапки крепления трансформатора. Затем установите монтажные шпильки и просверлите отверстия в углах платы и под выводы электролитического конденсатора. Смонтируйте диоды и стабилитрон, припаяйте постоянные резисторы, а в последнюю очередь — транзисторы. Установите на плате держатель предохранителя — его можно изготовить из жести от консервной банки Поместите выходной транзистор на радиатор, прикрепите радиатор к плате и подпаяйте выводы транзистора к соответствующим шпилькам платы. Прикрепите к плате трансформатор и подпаяйте выводы его вторичной обмотки к диодам, а один из выводов первичной обмотки — к держателю предохранителя. Вставьте в отверстия выводы электролитического конденсатора, загните их снизу в разные стороны, чтобы конденсатор держался на плате, и подпаяйте к выводам проводники от диодов.

Плату с деталями закрепите в корпусе (рис. 3) подходящих размеров. На лицевой стенке корпуса установите выключатель (например, тумблер ТВ2-1), переменный резистор, выходные гнезда (здесь лучше всего подойдут зажимы, позволяющие вставлять однополюсные вилки или подключать проводники от питаемых конструкций). Задняя стенка корпуса съемная, в ней надо проделать отверстие под сетевой шнур питания. Перед тем как закрепить в корпусе плату, соедините соответствующие шпильки ее с деталями на передней стенке. Это соединение сделайте проводниками в изоляции достаточной длины, чтобы их хватило, когда плаха лежит рядом с корпусом.

Как обычно, после окончания монтажа сначала проверьте правильность всех соединений, а затем вооружитесь вольтметром и приступайте к проверке блока питания. Вставив вилку блока в сетевую розетку и подав питание выключателем S1, сразу же проверьте напряжение на конденсаторе С1— оно должно быть 15—19 В. Затем установите движок переменного резистора R3 в верхнее по схеме положение и измерьте напряжение на гнездах Х2 и ХЗ— оно должно быть около 12 В. Если напряжение намного меньше, проверьте работу стабилитрона — подключите вольтметр к его выводам и измерьте напряжение. В этих точках напряжение должно быть около 12 В. Его значение может быть значительно меньше из-за использования стабилитрона с другим буквенным индексом (например, Д814А), а также при неправильном включении выводов транзистора V6 или его неисправности. Чтобы исключить влияние этого транзистора, отпаяйте вывод его коллектора от анода стабилитрона и вновь измерьте напряжение на стабилитроне. Если и в этом случае напряжение мало, проверьте резистор R2 на соответствие его номинала заданному (360 Ом). Когда добьетесь на выходе блока питания нужного напряжения (примерно 12 В), попробуйте перемещать движок резистора вниз по схеме. Выходное напряжение блока должно плавно уменьшаться почти до нуля.



Рис. 3. Внешний вид блока питания


Теперь проверьте работу блока под нагрузкой. Подключите к гнездам зажимам резистор сопротивлением 40—50 Ом и мощностью не менее 5 Вт. Его можно составить, например, из четырех параллельно соединенных резисторов МЛТ-2,0 (мощностью 2 Вт) сопротивлением по 160—200 Ом. Параллельно резистору включите вольтметр и установите движок переменного резистора R3 в верхнее по схеме положение. Стрелка вольтметра должна показать напряжение не ниже 11 В. Если напряжение падает сильнее, попробуйте уменьшить сопротивление резистора R2 (установите вместо него резистор сопротивлением 330 или 300 Ом).

Настудило время проверить действие автомата защиты. Понадобится амперметр на 1—2 А, но вполне можно воспользоваться авометром Ц20, включенным на измерение постоянного тока до 750 мА. Сначала установите переменным резистором блока питания выходное напряжение 5—6 В, а затем подключите щупы амперметра к выходным гнездам блока: минусовый щуп к гнезду Х2, плюсовый — к гнезду ХЗ. В первый момент стрелка амперметра должна отклониться скачком на конечное деление шкалы, а затем возвратиться на нулевую отметку. Если это так, автомат работает исправно.

Максимальное выходное напряжение блока определяется только напряжением стабилизации стабилитрона. А оно для указанного на схеме Д814Д (Д813) может быть от 11,5 до 14 В. Поэтому при необходимости несколько поднять максимальное напряжение подберите стабилитрон с нужным напряжением стабилизации или замените его другим, например Д815Е (с напряжением стабилизации 15 В). Но в этом случае придется изменить резистор R2 (уменьшить его сопротивление) и использовать трансформатор, с которым выпрямленное напряжение будет не менее 17 В при нагрузке 0,3 А (измеряется на выводах конденсатора).

Заключительный этап — градуировка шкалы переменного резистора, которую вы заранее должны наклеить на лицевую панель корпуса. Понадобится, конечно, вольтметр постоянного тока. Контролируя выходное напряжение блока, устанавливайте движок переменного резистора в разные положения и отмечайте на шкале значение напряжения для каждого из них. Градуировать шкалу можно через 1 В или проставить на ней наиболее употребительные напряжения: 1,5; 3; 4,5; 6; 9; 12 В. В любом случае надо помнить, что значения напряжений будут правильны без нагрузки.