И пух, и перо. Ковры на любой вкус...("Сделай сам" №3∙2002)

Блок питания в 12 В

Вопрос:

Ответ:

И.И. ЦАПЛИН, г. Краснодар

Для питания предметов бытовой электроники, детских игрушек, при ремонте и наладке оборудования необходимы источники питания с широким пределом регулировки выходного напряжения, низким уровнем пульсаций и защитой от перегрузок. Чаще всего в таких источниках питания применяют специализированные микросхемные стабилизаторы, управляющие работой мощного транзистора.

Простой и надежный источник питания можно собрать самостоятельно из доступных деталей. На рис. 1 представлен один из вариантов — источник питания, который выполнен на стабилизаторе КР142ЕН2.

Рис. 1

Этот стабилизатор снабжен системой защиты от короткого замыкания, которая при срабатывании обесточивает нагрузку. Поскольку КР142ЕН2 рассчитан на максимальный ток порядка 0,15 А, к микросхеме для увеличения мощности подключен внешний транзистор. Напряжение порядка 25 В, снимаемое со вторичной обмотки трансформатора ТР1, выпрямленное и отфильтрованное цепью VD1C1, поступает на стабилизатор DA1, управляющий транзистором VT1. Подстроенным резистором R4 регулируется напряжение на выходе стабилизатора. Если необходимо только одно напряжение — 12 В, переменный резистор R4 можно заменить постоянным резистором, соответственно подобрав его номинал. Однако блок питания станет более универсальным, если плавно регулировать выходное напряжение (от 3 до 12 В) переменным резистором.

При повторении конструкции стабилизатора можно использовать диодные мосты серии КЦ402, КЦ405 с любой буквой; стабилизатор КР142ЕН2 заменим на К142ЕН1, К142ЕН2, КР142ЕН1,

КР142ЕН2 (соответственно, изменится разводка проводников на плате), транзисторы КТ817 или КТ815 с любым буквенным индексом следует установить на теплоотвод площадью не менее 50 см², резистор R6 должен быть проволочный с рассеиваемой мощностью не менее 1 Вт, трансформатор ТР1 — обеспечивать ток не менее 1,5 А. Можно воспользоваться готовым трансформатором ТВК-110 от старого телевизора.

Блок питания необходимо разместить в жестком корпусе из диэлектрика (дерево, пластмасса и т. п.), на лицевую панель которого вывести клеммы и регулировочный резистор.

Если по каким-либо причинам КР142ЕН2 недоступен или необходим более мощный блок питания, воспользуйтесь схемой, приведенной на рис. 2.

Рис. 2

На операционном усилителе серии К140 можно собрать надежный и удобный стабилизатор с защитой от короткого замыкания, который обладает следующими характеристиками: входное напряжение — 20…24 В; выходное. напряжение — 3,5…18 В; выходной ток — до 2 А; пульсации — 5…12 мВ.

Напряжение, снимаемое со вторичной обмотки трансформатора ТР1, выпрямляется диодным мостом VD1 и далее подается на конденсатор С1, сглаживающий пульсации. Светодиод VD2 зеленого свечения необходим для индикации подключения стабилизатора к сети. С выхода сетевого выпрямителя напряжение подается на составной транзистор VT2, VT4, работой которого управляет операционный усилитель DA1. DA1 сравнивает опорное напряжение, формируемое стабилитроном VD4, и напряжение, снимаемое с резистивного делителя R2, R3, R4. Сигнал рассогласования меняет базовый ток составного транзистора таким образом, что выходное напряжение остается практически стабильным, независимо от изменений напряжения на входе. При указанных на схеме номиналах делителя и опорном напряжении порядка 3,3 В выходное напряжение регулируется от 3,3 до 18 В.

Цепь из светодиода VD3 и полевого транзистора VT1, включенного по схеме стабилизатора тока, служит для сигнализации напряжения на выходе стабилизатора. Благодаря такому включению, яркость светодиода практически не изменяется при регулировке выходного напряжения во всем диапазоне.

Для защиты стабилизатора от короткого замыкания или перегрузки используется транзистор VT3, который в режиме насыщения переключает выход DA1 на общий провод и запирает составной транзистор. В режиме перегрузки светодиод VD2 гаснет, а напряжение на выходе стабилизатора снижается до 1,5 В. В таком состоянии стабилизатор находится неограниченно долго до тех пор, пока не будет устранена перегрузка. Ток срабатывания защиты зависит от сопротивления резистора R8. С увеличением сопротивления этого резистора ток срабатывания уменьшается и наоборот.

Помимо указанных на рис. 2 деталей можно использовать любые операционные усилители со своими цепями коррекции, допускающие напряжение питания +15 В и -15 В. Вместо диодного моста КЦ405 или КЦ402 с любым буквенным индексом можно использовать другие диодные мосты, с возможно большим током. Если выходной ток стабилизатора должен быть более 1 А, следует установить мощные диоды, например КД245 или КД248.

Транзистор VT1 заменим на КП103Л или КП103М. Вместо транзисторов КТ315Г допустимо использовать транзисторы из этой же серии с индексами В-Е или KT373 с любым индексом. VT4 — любой из серии KT805 или KT807. Он установлен на теплоотводе площадью не менее 100 см².

Заменив КС133 другим стабилитроном, например КС147, КС156 или КС168, можно увеличить начальное напряжение на входе стабилизатора.

Резистор R8 составлен из двух 1 Вт резисторов по 1 Ом, включенных параллельно. Этот же резистор можно выполнить из нихромовой проволоки, намотанной поверх керамической оправки. В качестве регулировочного лучше использовать СП-1 с линейной характеристикой. Применять миниатюрные резисторы типа СП-3 не рекомендуется, так как в этом случае сложно достигнуть требуемого напряжения.

Сетевой трансформатор должен обеспечивать необходимый выходной ток при напряжении на вторичной обмотке не более 24 В. Подойдет и готовый трансформатор TBK-110, у которого вторичную обмотку следует перемотать проводом ПЭЛ-0,6 из 220 витков.

Детали, исключая диодный мост, конденсатор С1, транзистор VT4, резистор R3 и светодиоды VD2, VD3, расположены на печатной плате из одностороннего фольгированного текстолита. Плата закреплена на стойках над теплоотводом с транзистором VT4. На отдельной плате установлены сетевой трансформатор, диодный мост и конденсатор С1. Эта плата также крепится к теплоотводу через монтажные стойки из изоляционного материала. В результате стабилизатор получился достаточно компактным и может быть размещен в любом подходящем пластмассовом корпусе.

Если блок питания должен поддерживать на выходе только одно значение напряжения — 12 В, можно применить специализированный миниатюрный стабилизатор КР142ЕН8Б. Вариант такого блока питания представлен на рис. 3.

Рис. 3

В этой конструкции использован стабилизатор с индексом Б, так как микросхемы КР142ЕН8 с другими индексами рассчитаны на иное выходное напряжение.

Стабилизатор КР142ЕН8Б можно заменить более распространенными микросхемами серии КР142ЕН5. Однако в этом случае опорное напряжение необходимо увеличить, добавив в схему стабилитрон. На рис. 4 показано, как следует выполнить подобную доработку.

Рис. 4

Для микросхем КР142ЕН5А и КР142ЕН5В стабилитрон КС168 обеспечит на выходе напряжение 11,8 В, а для КР142ЕН5Б и КР142ЕН5Г — 12,3-12,5 В. Маркировка стабилитрона и интегральных стабилизаторов представлена на рис. 5.

Рис. 5

Блок питания, выполненный по схемам 3 и 4, легко размещается в корпусах большинства конвертеров сетевого напряжения. Следует только учесть, что при использовании стабилизаторов серии КР142ЕН5 напряжение, подаваемое после выпрямителя на 17 и 8 вывод стабилизатора, не должно превышать 15 В.