Универсальный блок питания

Какие требования предъявляет любой радиолюбитель к универсальному блоку питания (БП) при ремонте, проверке и наладке различной радиоаппаратуры? Вкратце некоторые из них:
  - разнообразие питающих напряжений;
  - возможность выдачи сразу двух напряжений;
  - высокая нагрузочная способность по току (не менее 1 А);
  - большой коэффициент стабилизации напряжения;
  - защита от короткого замыкания в нагрузке;
  - наличие стабилизатора тока для зарядки малогабаритных аккумуляторов;
  - надежность и простота конструкции.

Следует заметить, что создать полностью универсальный блок питания невозможно (например для мощного УЗЧ может понадобиться БП с биполярным напряжением ±45 В и током нагрузки 3...5 А). Однако в большинстве случаев не стоит завышать требования, поскольку это приведет к удорожанию (и утяжелению) конструкции. Кроме того, блок питания с большим выходным током и напряжением являет собой потенциальную угрозу как для большинства слаботочных устройств, так и для здоровья ремонтника.

Основные характеристики УБП
 -канал 1: выходное напряжение, В 12
 -канал 2: выходное напряжение (ступенями), В 5, 6, 7.5, 9, 12, 15
 -максимальный ток нагрузки, А 1,5
 -стабилизировнный ток зарядки аккумуляторов, мА 6, 12, 25, 50, 75, 100
 -ток короткого замыкания, А 0,3

Предлагаю универсальный блок питания (УБП). По схеме УБП очень прост и сконструирован с максимальной технологичностью - это удалось благодаря использованию популярных интегральных стабилизаторов. Один канал (на DA1) представляет собой обычный стабилизатор напряжения (СН) на 12 В. Второй канал (DA2) - стабилизатор напряжения или тока с их дискретной регулировкой. Выходное напряжение канала 2 задается цепочкой диодов VD13...VD18, которые используются в качестве стабилизаторов опорного напряжения для DA2: 1 В (VD17, VD18); 2,5 В (VD16...VD18); 4 В (VD15...VD18); 7 В (VD14...VD18); 10 В (VD13...VD18). Ток выхода (в режиме стабилизатора тока - СТ) задается сопротивлением включенной цепочки R3...R7. При расчетах следует также учитывать ток, протекающий через сопротивление R2 (0,5 мА), и ток потребления микросхемы (5,5 мА) - всего 6 мА, поэтому в положении SA3 "6 мА" цепочка R3...R7 отключается. SA3 переключает режим выхода СН/СТ (на схеме он показан в положении СТ), SA4 служит для переключения значения выходного напряжения, а SA2 позволяет коммутировать между собой два канала БП (для удобства эксплуатации). Светодиоды VD5...VD8 предназначены для индикации режимов работы каналов БП (однополярное независимое / биполярное питание). При этом VD5 (красного цвета свечения) установлен возле клеммы "+5/15 В", VD6 (желтый) - возле "-5/15В", VD7 (красный) - возле "+12 В", a VD8 (зеленый) - возле "-12 В". Такая индикация сильно помогает при визуальной оценке состояния взаимозависимости каналов (например при биполярном выходе горят: красный - "+5/15В"; желтый - "общий" и зеленый - "-12 В").

Детали. Выключатель питания - типа ПКн41-1.2, предназначен для коммутации сетевого напряжения 220 В. Трансформатор - стандартный ТП36-127/220-50 (четыре обмотки по 7 В, объединенные как две по 14 В с током нагрузки до 1,5 А). Возможно применение любого подходящего трансформатора с двумя обмотками с напряжением 14...17 В и током нагрузки 1,5...2 А. Диоды VD1...VD4 и VD9...VD12 - любые, подходящие под ток нагрузки (КД213, КД202, Д231...Д234, Д242, Д243). Емкость конденсаторов C1, C3 указана минимальная (желательно увеличить), рабочее напряжение - не ниже 25 В. Установка керамических конденсаторов C2 и C4 обязательна (они уменьшают влияние импульсных помех, поскольку электролиты на частотах выше 50 кГц ведут себя как угодно, но не как конденсаторы), их емкость - в пределах 0,047...1 мкФ. Микросхему DA1 К(Р)142ЕН8Б (7812) можно заменить на К(Р)142ЕН8Д при уменьшении тока нагрузки до 1 А. Аналогично КР142ЕН5А (7805) заменяется на КР142ЕН5В. Самый лучший вариант - применение импортных микросхем в металлических корпусах (ТО-3). Автор применил MA7812 и MA7805, поскольку выходное напряжение у них точнее (погрешность - не больше 0,05 В), а ток нагрузки больше (до 2 А), эффективность теплообмена и надежность значительно выше, чем у КРЕНок. Светодиоды VD5...VD8 - любые однотипные указанных цветов свечения. Цепочку VD13...VD18 лучше подобрать при токе 5...6 мА для указанных напряжений (1 В - пара диодов кремниевый + германиевый, 1,5В - светодиод, 3 В - стабилитрон в стеклянном корпусе). Резисторы R1...R7 - любого типа, мощностью не ниже указанной на схеме. В качестве амперметра и вольтметра использованы стрелочные индикаторы типа М4248 с током полного отклонения 100 мкА и сопротивлением рамки 3 кОм. Вольтметр образован путем последовательного подключения резистора 150 кОм (предел измерения - 15В), амперметр - параллельного подключения резистора 3 Ом (предел измерения - 100 мА). При работе второго канала в режиме СН параллельно подключается дополнительный шунт - резистор R8 (самодельный, сопротивлением 0,2 Ом - для получения предела измерения 1,5 А). Кроме указанных, возможно применение других индикаторов с пересчетом шунта и гасящего сопротивления под указанные пределы измерения. Переключатель рода работы SA3 (напряжение/ток) - кнопка П2К с фиксацией (для уменьшения контактного сопротивления при подключении шунта две пары замыкающих контактов запараллелены). Переключатель SA4 - галетный, два направления на шесть положений. В качестве SA2 применен тумблер с нейтральным положением или "галетник" (два направления на три положения).

Конструкция. Конструктивно БП собран в прямоугольном корпусе размерами 140х100х200 мм. Роль задней стенки играет пластинчатый радиатор 140х200 мм. На нем через слюдяные прокладки установлены VD1...VD4, VD9...VD12, DA1, DA2. При этом обеспечивается максимальная эффективность охлаждения (микросхема DA2 работает в тяжелом тепловом режиме с рассеиваемой мощностью до 20 Вт). В средней части находится сетевой трансформатор и конденсаторы C1...C4. На передней панели размещены все остальные детали (VD13...VD18 и R3...R7 установлены на переключателе SA4, шунт R8 - на SA3). Шасси электрически изолировано от схемы.

Модификация. Если по каким-либо причинам радиолюбителя не устраивают выбранные параметры УБП, их легко изменить. Так, для изменения выходного напряжения первого канала достаточно применить другую микросхему DA1:

    КР142ЕН5А(В) (7805)  -  5 В,
КР142ЕН5И(Г) (7806)  -  6 В,
КР142ЕН8А(Г) (7809)  -  9 В,
КР142ЕН8В(У) (7815)  -  15 В,
КР142ЕН9А(Г)  -  20В,
КР142ЕН9Б(Д) (7824)  -  24 В,
КР142ЕН9В(У)  -  27В.

При этом выпрямленное напряжение на входе микросхемы для ее нормальной работы должно быть на 3...7 В больше выходного. Для изменения ряда напряжений второго канала используют другие источники опорного напряжения (диоды VD13...VD18). При этом минимальное напряжение на выходе стабилизатора определяется типом микросхемы, а максимальное зависит от опорного напряжения и ограничено максимальным входным напряжением данного стабилизатора (для КР142ЕН5А - 35 В). Для увеличения выходного тока СН необходим более мощный трансформатор, выпрямительные диоды (под желаемый ток) и эмиттерный повторитель на выходе DA1 и DA2. При этом выходное напряжение уменьшается примерно на 0,7 В, поэтому для получения того же напряжения КРЕНку надо дополнительно "подпереть" кремниевым диодом. Выходной ток СТ зависит от сопротивления цепочки резисторов (R3...R7) и может быть без труда увеличен до 1 A (R3 берется с сопротивлением 5 Ом и мощностью более 5 Вт).

Применять для регулировки выходного напряжения и тока переменные резисторы вместо дискретных переключателей нежелательно ввиду ухудшения стабилизации в режиме СН, а также малой мощности и неравномерности регулировки в режиме СТ.

Радиолюбитель, №1, 1999 г.

www.radist.izmuroma.ru