Блок питания цифрал бп 1д схема подключения

Содержание
  1. Блок питания цифрал бп 1д схема
  2. Блок питания Цифрал БП-1Д
  3. Руководства и инструкции к Блок питания Цифрал БП-1Д
  4. Описание — Блок питания Цифрал БП-1Д:
  5. Характеристики — Блок питания Цифрал БП-1Д:
  6. 0 отзывов к товару Блок питания Цифрал БП-1Д
  7. Самовывоз
  8. Доставка по Москве:
  9. Доставка по России:
  10. Купить Блок питания Цифрал БП-1Д можно по безналичному расчёту:
  11. Гарантия на Блок питания Цифрал БП-1Д
  12. Простой БП своими руками Вот и собрано очередное устройство, теперь встаёт вопрос от чего его питать? Батарейки? Аккумуляторы? Нет! Блок питания, о нём и пойдёт речь.
  13. Простой блок питания
  14. Блок питания Цифрал БП-1Д
  15. Описание Цифрал БП-1Д:
  16. Характеристики Цифрал БП-1Д:
  17. Блок питания цифрал бп 1д схема
  18. Характеристики блока питания «Кварц БП-1»
  19. Конструкция блока питания «Кварц БП-1»
  20. Схема и принцип работы блока питания «Кварц БП-1»
  21. Элементы защиты (их отсутствие)
  22. Режим работы стабилизатора в блоке питания «Кварц БП-1»
  23. Альтернативный вариант стабилизатора
  24. Приложение. Некоторые параметры отдельных элементов блока питания

Блок питания цифрал бп 1д схема

Блок питания Цифрал БП-1Д

Руководства и инструкции к Блок питания Цифрал БП-1Д

  • сертификат БП-2.jpg 118.80 KBytes Скачать сертификат
  • Обзор
  • Характеристики
  • Отзывы
  • Доставка и самовывоз
  • Оплата
  • Гарантия

Описание — Блок питания Цифрал БП-1Д:

Блок питания «Цифрал БП-1Д» предназначен для работы в составе домофонов, ключевых и кодовых устройств марки «Цифрал». В состав блока входит стабилизатор на 12 В. Укомплектован сетевым шнуром, выполненным по европейским стандартам.

Выполнен в типовом пластмассовом корпусе и имеет три независимые обмотки, каждая обмотка защищена калиброванным предохранителем.

Выходные напряжения: =12 В/0,3 А; =18 В/0,3 А;

12 В/0,8 А.
Мощность нагрузки: 14 Вт.

Габаритные размеры, мм: 160х90х64

Характеристики — Блок питания Цифрал БП-1Д:

0 отзывов к товару Блок питания Цифрал БП-1Д

Самовывоз

Доставка по Москве:

Мы доставляем товары по Москве. Стоимость доставки от 500р.
Бесплатная доставка по Москве (в пределах МКАД) осуществляется при сумме заказа от 100 000 р.
Уточняйте стоимость и варианты доставки у вашего персонального менеджера.

Доставка по России:

Доставить Блок питания Цифрал БП-1Д по России можно с помощью транспортных компаний.

Мы бесплатно доставим товар до терминала транспортно-экспедиционной компании. Отправка груза до терминала транспортно-экспедиционной компании осуществляется на следующий день после подготовки груза складским терминалом.

Ознакомиться с подробными условиями можно на странице Доставка.

Купить Блок питания Цифрал БП-1Д можно по безналичному расчёту:

Юридические лица могут осуществить оплату путём банковского перевода денежных средств с расчетного счета покупателя на расчетный счет компании по реквизитам, указанным в выставленном счете.

Гарантия на Блок питания Цифрал БП-1Д

У компании «СЕАН» только официальные поставки, поэтому все товары имеют гарантию производителя.

Наши сертифицированные специалисты могут произвести монтаж всего приобретенного оборудования.

Простой БП своими руками
Вот и собрано очередное устройство, теперь встаёт вопрос от чего его питать? Батарейки? Аккумуляторы? Нет! Блок питания, о нём и пойдёт речь.

Схема его очень проста и надёжна, она имеет защиту от КЗ, плавная регулировка выходного напряжения.
На диодном мосте и конденсаторе C2 собран выпрямитель, цепь C1 VD1 R3 стабилизатор опорного напряжения, цепь R4 VT1 VT2 усилитель тока для силового транзистора VT3, защита собрана на транзисторе VT4 и R2, резистором R1 выполняется регулировка.
Трансформатор я брал из старого зарядного от шуруповерта , на выходе я получил 16В 2А
Что касается диодного моста (минимум на 3 ампера), брал его из старого блока ATX также как и электролиты, стабилитрон, резисторы.
Стабилитрон использовал на 13В, но подойдёт советский Д814Д, КС107А.
Транзисторы были взяты из старого советского телевизора, транзисторы VT2, VT3 можно заменить на один составной например КТ827.
Резистор R2 проволочный мощностью 7 Ватт и R1 (переменный) я брал нихромовый, для регулировки без скачков, но в его отсутствии можно поставить обычный. Состоит из двух частей: на первой собран стабилизатор и защита и, а на второй силовая часть.
Все детали монтируются на основной плате (кроме силовых транзисторов), на вторую плату припаяны транзисторы VT2, VT3 их крепим на радиатор с использованием термопасты, корпуса (коллекторы) изолировать ненужно .Схема повторялась много раз в настройке не нуждается. Фотографии двух блоков приведены ниже С большим радиатором 2А и маленьким 0,6А.

Индикация
Вольтметр: для него нам нужен резистор на 10к и переменный на 4,7к и индикатор я брал м68501 но можно и другой. Из резисторов соберём делитель резистор на 10к не даст головке сгореть, а резистором на 4,7к выставим максимальное отклонение стрелки.
После того как делитель собран и индикация работает нужно от градуировать его , для этого вскрываем индикатор и наклеиваем на старую шкалу чистую бумагу и вырезаем по контуру, удобнее всего обрезать бумагу лезвием.

Когда все приклеено и высохло, подключаем мультиметр параллельно нашему индикатору, и всё это к блоку питания, отмечаем 0 и увеличиваем напряжение до вольта отмечаем и т.д.
Амперметр: для него берём резистор на 0,27 ома . и переменный на 50к, схема подключения ниже, резистором на 50к выставим максимальное отклонение стрелки.
Градуировка такая-же только изменяется подключение см ниже в качестве нагрузки идеально подходит галогеновая лампочка на 12 в.

Описанный ниже блок питания применялся в одной из модификаций промышленной радиостанции «Школьная» (которая в большом корпусе и с индикатором на лицевой панели). Эта схема имеет два неоспоримых достоинства — защиту от коротких замыканий на выходе и заземленный коллектор стабилизирующего транзистора, что позволяет устанавливать его непосредственно на корпус прибора без каких-либо изолирующих прокладок, что иногда ну очень-очень надо.
Схема не требует каких либо пояснений, кроме описания действия цепочки 270 Ом — 1 мкФ. Дело в том, что без нее стабилизатор не запустится, поскольку при включении общий провод схемы оторван от средней точки вторичной обмотки трансформатора закрытым транзистором КТ805.

Для запуска стабилизатора достаточно подать кратковременный положительный импульс на базу транзистора ГТ404 a КТ805 открывается и стабилизатор подключается в работу.
Для нормальной работы стабилизатора напряжение на конденсаторе 4700 мкФ должно составлять около 22 — 25 Вольт. При использовании транзистора КТ805 максимальный ток нагрузки может достигать 4 ампер.
Возможная замена деталей. Выпрямительные диоды можно заменить на буржуйские 1N4007 — 1N4009. КТ805 в продаже есть до сих пор. ГТ404 можно заменить на КТ815, МП25 на КТ361; замена германиевых транзисторов на кремниевые добавит термостабильности. Естественно, если нам надо стабилизировать отрицательное напряжение, то все диоды и электролиты разворачиваем на 180 градусов, используем КТ837, КТ814 и КТ315 соответственно.

R1 — 6,8 — 10К
R2 — 240 Ом
С1 — 100 мкф Х 50V
DD1 – KP 142 ЕН 12 (LM 317 T)
VD1-VD4 – КЦ 405 или любой другой мост подходящей мощности
Т1 — любой трансформатор подходящей мощности
Краткая техническая характеристика: диапазон выходного напряжения: 1,25 — 25V; максимальный ток нагрузки: 1,5 — 2А.
После сборки устройство начинает работать сразу и никакой отладки не требует.

В радиолюбительской практике нередко возникает необходимость в мощном источнике питания с выходным напряжением 12 . 14В и током до 15, а может и более Ампер. Вот и у меня возникла такая необходимость после построения Трансивера SW-2011, который при передачи «кушает» до 3,5 А. А мой простой регулируемый лабораторный БП, для проверки различных устройств, максимум потянул бы до 2,5 Ампер. В сети интернета множество различных схем. Все они красивые и прекрасно работают по отзывам на различных радиолюбительских форумах, но . Хотелось бы подобрать под имеющиеся в наличии радиодетали. Ведь советских радиокомпонентов уже не найдешь — диодов КД213 (до 15А), транзисторов КТ827А и т.д. По сему только импорт, который без проблем можно найти на любом радиорынке, интернет-магазине. Остановился на схеме БП, который подробно описал А.Тарасов для своего трансивера с учетом всех рекомендации.
Для БП будем использовать:
Трансформатор ТН61 — четыре обмотки по 6,3 В (три обмотки на 8.0 А, одна обмотка 6,1 А)
Диодный мост KBPC3510 (1000 В; 35,0 A)
Транзистор биполярный TIP35C (n-p-n) – 1-2 штуки — 100V, 25A, 125W, 3MHz
Конденсаторы электролитические 10х4700 мкФ

Ну и, конечно же, универсальный БП из компьютерного АТХ-блока. Только один пример.

Простой блок питания

В радиолюбительской практике без блока питания никуда, и в принципе, можно использовать под эти нужды практически любой, в том числе и от компьютера.

Завалявшийся у меня старый сгоревший ATX БП постоянно мозолил глаза, вот я и решил сделать из него полезную вещь. Компьютерный импульсный блок питания выдает немного различных напряжений, но и их вполне хватит, чтобы использовать с различными радиолюбительскими поделками. Стандартные напряжения выдаваемые компютерным БП: +5в, +12в, +3.3в, -5в и -12в, к тому же, каждый БП уже оснащен защитой от перегрузки и КЗ.

Первым делом надо было восстановить БП, а поскольку дело имелось с дешевым китайским экземпляром, помимо ремонта пришлось добавлять недостающие радиоэлементы, фильтр питания и т.д. В итоге БП был отремонтирован и выдавал необходимые напряжения. Для превращения компьютерного БП в простой блок питания оставалось малое — добавить клеммы. Корпус самого БП для этого не очень годится, поэтому, было решено сделать фальшпанель.
Самый простой и бюджетный вариант который я выбрал — старый толстый лист стеклотекстолита. Вырезал лицевую панель, боковые стенки и спаял все это между собой. На тыльной стороне лицевой панели вырезал контактные площадки использовав ее одновременно как монтажную плату. Для лицевой панели распечатал надписи и наклеил сверху.


Для удобства добавил стрелочный вольтметр, с галетным переключателем, для контроля выходных напряжений, хотя в принципе, в этом и нет особой необходимости, так, для улучшений внешнего вида.

В разъеме БП, который подключается к матплате, есть все необходимые напряжения. Есть служебные контакты для запуска блока и для контроля качества напряжения.

Для запуска БП необходимо подать низкий логический уровень на контакт PS on. После старта, если напряжения в норме, на контакте Power good появляется лог — 1, с этого контакта идет сигнал на светодиод pgood, а также на светодиод подсветки стрелочного индикатора.
Ну вот и все, если Вам нужен простой блок питания, можно для этих целей приспособить и старый компьютерный.
P.S. В большинстве компьютерных БП можно организовать и регулировку напряжения, в RC цепочке задающего генератора ШИМ, можно заменить резистор на подстроечный и изменяя частоту ЗГ в небольших пределах регулировать выходные напряжения.

ССЫЛКИ:

Гальваническая развязка – это когда проводники питания радиоустройства не имеют непосредственного контакта с проводами электросети.

Как должно быть уже понятно, выпрямитель – основа БП

Таким образом, переменный ток преобразуется в постоянный – ток одного направления.

Такие схемы имеют гальваническую связь с электросетью. Опасно!

Вам понравится:  Антенна к сотовому стандарта gsm

Конструктивно – более сложные. Принцип действия иной и несколько сложнее, чем у описываемых.

РЭА – радиоэлектронная аппаратура

Здесь и далее сохранена лексика и стилистика исходных материалов. Орфографию и пунктуацию я исправляю. В данном случае «составной триод» = составной транзистор.

Блок питания Цифрал БП-1Д

Вместе с товаром покупают
  • Цифрал КС 872 ₽ Купить
  • Цифрал КМГ-100 1290 ₽ Купить
  • Цифрал РК 10×10 579 ₽ Купить
  • Цифрал DC-2000А 45 ₽ Купить
  • КабельЭлектроСвязь КСВВнг(А)-LS 2×0,5 (500 м) 6 ₽ Купить

Описание Цифрал БП-1Д:

Блок питания «Цифрал БП-1» предназначен для работы в составе домофонов, ключевых и кодовых устройств марки «Цифрал». В состав блока входит стабилизатор на 12 В. Укомплектован сетевым шнуром, выполненным по европейским стандартам.
Выполнен в типовом пластмассовом корпусе и имеет три независимые обмотки, каждая обмотка защищена калиброванным предохранителем.
Выходные напряжения: =12 В/0,3 А; =18 В/0,3 А;

12 В/0,8 А.
Мощность нагрузки: 30 Вт.

Купить Цифрал БП-1Д в компании Layta по привлекательной цене. Цифрал БП-1Д: описание, характеристики, отзывы покупателей, фотографии и сопутствующие товары. Широкий выбор товаров категории Источники питания на сайте Layta.ru.

Характеристики Цифрал БП-1Д:

Описание представленного продукта содержит справочный характер и может отличаться от технической документации производителя. Советуем вам при оформлении заказа проверять наличие выбранных вами функций и свойств. Если вы выявили отклонения в описании, то вы всегда можете об это сообщить – отметив ошибку и нажав кнопки клавиатуры SHIFT + ENTER

Блок питания цифрал бп 1д схема

«Кварц БП-1» — блок питания, в своё время выпускавшийся Кыштымским «Радиозаводом». Предназначался для питания радиоприёмников. Выпускались модификации с выходным напряжением 4.5 В, 6 В и 9 В. Рассмотрим подробнее вариант с напряжением 9 В.


Рис. %img:case

Блок питания очень просто устроен, он выполнен по типовой схеме трансформаторного источника питания (трансформатор — выпрямитель — стабилизатор). Для своего времени это было вполне достойное устройство с неплохими характеристиками, но, не без недостатков (от незначительных до достаточно серьёзных и даже угрожающих безопасности). Впрочем, имеющиеся недостатки и используемые в блоке питания неоднозначные и даже спорные решения, делают это устройство ещё более интересным объектом для анализа.

Характеристики блока питания «Кварц БП-1»

Блок питания имеет интегрированную в корпус вилку и включается в розетку непосредственно, без сетевого кабеля. Для подключения нагрузки имеется достаточно длинный соединительный шнур с разъёмом. В случае варианта с выходным напряжением 9 В устанавливается разъём как у элемента питания типа «Крона».

На корпусе блока питания можно обнаружить следующие данные:

220, 50Гц
Выход = 70мА, 9В
Цена * 6руб.00коп

* 🙂 Были времена, когда цена изделия была фиксированным параметром 🙂


Рис. %img:lbl

В руководстве к блокам питания этой модели содержится дополнительная важная информация:

Выходное напряжение при номинальном токе 30 мА 9.0 ± 0.4 В Напряжение пульсаций выходного напряжения, не более 100 мВ Максимальный ток нагрузки при выходном напряжении 9.0 ± 0.9 В, не менее 70 мА Время непрерывной работы блока питания не более 7 часов.

Итак, выясняется, что указанный на корпусе ток 70 мА — это максимальный ток нагрузки; номинальный ток значительно меньше и равен 30 мА. При номинальном токе руководство обещает, что выходное напряжение не отклоняется от номинального более чем на 5%; при максимальном токе отклонение может достигать 10%. Довольно скромные характеристики, надо сказать, особенно с учётом столь малого максимального тока нагрузки.

Не вполне ясно, откуда берётся ограничение на время работы. Вообще-то, в полностью установившийся тепловой режим, устройство перейдёт за время во много раз меньшее указанных 7 часов. Установка режима происходит за несколько десятков минут (допустим, даже за час). В оставшееся время уже ничего не будет изменяться, пусть даже устройство проработает весь отведённый ему срок службы без перерыва.

В руководстве содержатся и другие сведения. Например, условия эксплуатации — допустимый диапазон температур, влажности, давления. И прочая полезная информация.

Конструкция блока питания «Кварц БП-1»

Внутри корпуса, снабжённого вентиляционными отверстиями, можно обнаружить основные узлы блока питания: понижающий трансформатор; печатную плату, на которой размещены выпрямитель и стабилизатор; сглаживающий конденсатор, размещённый вне платы в специальном отсеке рядом с трансформатором. Транзистор VT1 стабилизатора установлен на алюминиевом радиаторе в виде прямоугольной пластины 15мм*18мм*2мм.


Рис. %img:b

Примечание. Не все элементы блока питания, показанного на фотографии, «родные». Например, заменён сглаживающий электролитический конденсатор (надо учесть, что раньше конденсаторы были крупнее современных с аналогичными параметрами; сглаживающий конденсатор был слишком велик для размещения на плате, поэтому для него в данном блоке питания предусмотрен специальный отсек).


Рис. %img:bz

Схема блока питания «Кварц БП-1» и его работа рассматриваются далее, а сейчас несколько слов о трансформаторе устройства (как о важнейшем элементе трансформаторного блока питания).

В блоке питания используется трансформатор стержневой конструкции. Это хорошее решение, стержневые трансформаторы эффективно используют объём (более эффективно, чем, например, броневые), что немаловажно для компактного устройства.

Вообще-то для достижения наилучших характеристик, обычно каждую из обмоток трансформатора разделяют на две равные части, размещаемые на обоих стержнях. Но в данном блоке питания каждая обмотка расположена на своём стержне (первичная полностью на одном, вторичная — на другом). Для столь маломощного трансформатора это вполне допустимо и даже даёт определённые преимущества: уменьшается паразитная ёмкость между обмотками; снижается проникновение помех из сети; упрощается конструкция, в частности, возникает меньше проблем с изоляцией обмоток. Некоторые сомнения вызывает слишком полное использование окна магнитопровода, в результате чего наружные слои первичной и вторичной обмоток практически соприкасаются. А поскольку применена бумажная изоляция, существует угроза появления тока утечки из первичной обмотки на вторичную, особенно в условиях повышенной влажности (и даже если изоляция обмоточного провода не имеет повреждений, она не рассчитывается на воздействие полного сетевого напряжения) или даже пробоя (в результате воздействия всплесков напряжения в сети).

Выходное напряжение трансформатора при ненагруженном блоке питания примерно составляет 15..15.6 В (при напряжении в сети 220..230 В). Напряжение на выходе выпрямителя при этом будет около 19..20 В. Заметим, что квадраты выпрямленного напряжения и действующего переменного не относятся как 2:1, как должно быть в случае синусоидального напряжения. Объясняется это тем, что напряжение на выходе трансформатора не является точно синусоидальным, по ряду причин его вершины оказываются более плоскими, срезанными по сравнению с синусоидой. Это связано в меньшей степени с обычным для маломощных трансформаторов режимом работы с небольшим заходом в область насыщения магнитопровода и в большей степени с тем, что выпрямитель является нелинейной нагрузкой для трансформатора — потребляемый выпрямителем ток резко возрастает вблизи максимумов его входного напряжения (когда открываются диоды и происходит заряд сглаживающего конденсатора).

Ток короткого замыкания у данного трансформатора составляет 1 А. Для цепей, подключённых к вторичной обмотке, трансформатор эквивалентен схеме из последовательно соединённых источника переменного напряжения (действующее напряжение 16 В) и сопротивления 16 Ом.


Рис. %img:eq

Может показаться, что выходное напряжение трансформатора выбрано с чрезмерным запасом: на выходе выпрямителя напряжение более чем вдвое превышает номинальное выходное напряжение блока питания (при ненагруженном блоке питания). А чем выше напряжение на выходе выпрямителя, тем больше потери на подключённом к нему «линейном» стабилизаторе, который используется в этом блоке питания. Это приводит не только к снижению КПД, но и к дополнительному выделению тепла и нагреву элементов.

Но на самом деле, легко убедиться, что напряжение выбрано правильно. Нужно учесть: падение напряжения на выходе трансформатора под нагрузкой; возможные отклонения напряжения в сети от номинала; наличие пульсации на выходе выпрямителя (мгновенное напряжение выпрямителя в точках минимума должно быть достаточным для нормальной работы стабилизатора); зависимость амплитуды пульсации от ёмкости сглаживающего конденсатора (ёмкость у электролитических конденсаторов подвержена большому разбросу и в некоторые блоки питания могут попасть конденсаторы с фактической ёмкостью, существенно меньшей номинала). Даже при самом неблагоприятном сочетании указанных факторов, мгновенное напряжение на выходе выпрямителя не должно падать ниже определённого уровня. Для используемой здесь схемы стабилизации (регулирующий транзистор включён по схеме ОЭ), этот уровень примерно на 3 В выше выходного напряжения стабилизатора. Таким образом, для нормальной работы, ни в какой момент мгновенное напряжение на выходе выпрямителя не должно быть ниже 12 В.

Чтобы убедиться в правильности выбора трансформатора, достаточно выполнить грубую оценку (высокая точность вычислений тут не требуется). Начнём с того, что при максимальном токе на выходе блока питания, напряжение на выходе выпрямителя падает примерно до 16 В при номинальном напряжении сети. Но работоспособность блока питания должна сохраняться и при отклонении напряжения сети от номинального значения, как минимум, следует обеспечить нормальную работу устройства при изменениях напряжения в пределах ± 10% (а лучше — с запасом). То есть, надо учесть, что напряжение в сети может снизиться вплоть до 200 В. Напряжение на выходе выпрямителя в полностью нагруженном блоке питания при этом уменьшится до 13..14 В. Также следует учесть наличие пульсации на выходе выпрямителя, размах которой при полной нагрузке достигает 1.4 В. Это при номинальной ёмкости конденсатора. Но для электролитических конденсаторов характерен большой разброс емкостей относительно номинала, в том числе возможно отклонение в сторону уменьшения на величину до 20..30%. С учётом этого, размах пульсаций на выходе выпрямителя может достигать 2 В (соответственно, амплитуда — до 1 В).

То есть, в самых неблагоприятных условиях мгновенное напряжение на выходе выпрямителя в точках минимума может снижаться до 12 В, что как раз соответствует минимальному напряжению, при котором стабилизатор ещё способен нормально работать.

Теперь перейдём к рассмотрению самого стабилизатора — наиболее интересной части этого блока питания. Прежде всего, ознакомимся с принципиальной схемой устройства.

Схема и принцип работы блока питания «Кварц БП-1»


Рис. %img:cir

Примечание. Разные модификации данного блока питания могут иметь незначительные отличия. Например, в некоторых вариантах блока питания вместо делителя R3, R4 установлен подстроечный резистор. Также типы некоторых элементов могут отличаться от указанных. Параметры используемых в данном блоке питания элементов VD5, VT1, VT2 приведены в приложении.

Блок питания выполнен по совершенно типовой схеме трансформаторных источников. Сетевое напряжение понижается с помощью трансформатора T1, конденсаторы C1, C2 образуют простейший помехоподавляющий фильтр. Пониженное напряжение с вторичной обмотки трансформатора выпрямляется мостовым выпрямителем на диодах VD1..VD4. Электролитический конденсатор C3 сглаживает пульсацию (он установлен вне платы в специально отведённом для него отсеке).

Для получения требуемого выходного напряжения, обеспечения его независимости от тока нагрузки и изменений напряжения в сети, а также для подавления остающейся после выпрямления пульсации напряжения, служит компенсационный стабилизатор — вероятно, самая интересная часть этого блока питания.

Регулирующим элементом стабилизатора является транзистор VT1, за счёт падения напряжения (коллектор-эмиттер) на котором, на выходе стабилизатора получается требуемое напряжение. Транзистором VT1 управляет транзистор VT2, который сравнивает напряжение на выходе измерительного делителя R3, R4 (снимаемое с R4 напряжение пропорционально выходному напряжению блока питания) с напряжением на стабилитроне VD5 (здесь это источник опорного напряжения). Обнаружив отклонение напряжения на делителе относительно опорного (т.е. напряжения на стабилитроне), транзистор VT2 изменяет потенциал базы транзистора VT1 таким образом, что выходное напряжение возвращается к номинальному (при этом напряжение на выходе делителя R3, R4 оказывается соответствующим опорному напряжению на стабилитроне VD5).

Вам понравится:  Очистка конденсатора холодильного оборудования

Происходит это следующим образом. При увеличении напряжения на выходе блока питания, увеличивается напряжение на R4, в результате чего возрастает напряжение база-эмиттер транзистора VT2, а значит, увеличивается его коллекторный ток. Это приводит к увеличению падения напряжения на коллекторной нагрузке VT2, т.е. на резисторе R1 и, следовательно, к уменьшению потенциала базы VT1. Транзистор VT1 используется как эмиттерный повторитель, а значит на эмиттере VT1, т.е. на выходе блока питания, напряжение также снижается, возвращаясь к первоначальному уровню. Аналогично отрабатывается уменьшение напряжения на выходе относительно номинального значения. В этом случае напряжение на переходе база-эмиттер транзистора VT2 уменьшается, уменьшается его коллекторный ток и увеличивается потенциал базы транзистора VT1 (за счёт смещающего резистора R1); в результате потенциал эмиттера VT1 увеличивается, т.е. на выходе блока питания напряжение возрастает. Таким образом, VT2 следит за выходным напряжением блока питания и формирует управляющий сигнал для VT1, в результате чего компенсируются любые отклонения выходного напряжения от номинального значения, независимо от причины такого отклонения.

Покажем, как связаны между собой параметры делителя, напряжение стабилизации стабилитрона и выходное напряжение блока питания (упрощённый вывод). Пусть U — напряжение на выходе блока питания; Ust — напряжение на стабилитроне VD5; Ube — падение напряжения на переходе база-эмиттер транзистора VT2. Напряжение на резисторе R4 делителя напряжения R3, R4, если пренебречь базовым током VT2 (это можно сделать, если резисторы делителя подобраны правильно — так, что ток через делитель много больше базового тока VT2): UR4 = U * R4 / (R3 + R4).

Тогда в равновесном состоянии $$ U_ + U_ = U \frac , $$ откуда можно выразить выходное напряжение: $$ U = (U_ + U_ ) \frac . $$ В нашей схеме сопротивления R3 и R4 одинаковы, поэтому \( U = 2 (U_ + U_ ). \) Напряжение база-эмиттер транзистора VT2 в первом приближении можно считать фиксированным, примерно равным 0.6..0.7 В. Тогда, для получения выходного напряжения 9 В в данной схеме, напряжение на стабилитроне должно составлять 3.8..3.9 В. Если напряжение на стабилитроне отличается от указанной величины, устанавливаем требуемое выходное напряжение блока питания подбором сопротивления R3 или R4. Для упрощения регулировки, в некоторых модификациях блока питания резисторы R3, R4 заменены одним подстроечным резистором.

Резистор R2 задаёт ток через стабилитрон VD5. И хотя напряжение на стабилитроне слабо зависит от обратного тока через него, всё же зависимость есть. Иначе говоря, стабилитрон обладает ненулевым дифференциальным сопротивлением — изменению тока через него соответствует определённое, пусть и небольшое, изменение напряжения. Для обеспечения большей стабильности, используется известный трюк — цепь, задающая ток через стабилитрон (т.е. резистор R2) питается от выхода самого стабилизатора — уже стабилизированным напряжением! Стабильность напряжения на цепи R2, VD5 гарантирует стабильность тока через R2. К сожалению, ток через стабилитрон в этой схеме определяется не только резистором R2. Но об этом немного позже.

Рассмотрев схему и принцип работы блока питания, нетрудно выявить его очевидные недостатки, а также объяснить, почему он имеет довольно скромные технические характеристики.

К основным недостаткам можно отнести следующее:

  • отсутствуют важнейшие элементы защиты (на входе от короткого замыкания; от перегрузки и перенапряжения на выходе);
  • выбрана не самая удачная схема стабилизации для имеющихся условий работы (как следствие — недостаточно высокая стабильность выходного напряжения и очень малая нагрузочная способность, не соответствующая возможностям трансформатора).

Далее рассмотрим названные недостатки немного подробнее.

Элементы защиты (их отсутствие)

Как можно заметить, в блоке питания отсутствуют предохранители на входе. В принципе, не устанавливать предохранители в столь маломощных источниках питания — это распространённая практика. Дело в том, что зачастую маломощные трансформаторы полностью устойчивы к режиму короткого замыкания и способны работать в таком режиме длительное время без повреждений. И всё же практика экономии на предохранителях глубоко порочна. Нельзя исключить возможность повреждения первичной обмотки, что способно привести к резкому возрастанию тока в ней, выделению большого количества тепла и выгоранию обмотки (если дело ограничится только этим и не будет других печальных последствий — можно считать, что очень повезло).

Не предусмотрена также защита от перегрузки на выходе * , что также может привести к неприятностям. В рассматриваемом блоке питания используется «линейный» стабилизатор выходного напряжения, для которого характерны значительные потери, которые растут с ростом тока нагрузки. При превышении предельных значений выходного тока, происходит перегрев транзистора VT1 в стабилизаторе и выход его из строя. Весьма вероятно, что при этом на выходе блока питания окажется полное нестабилизированное напряжение, получаемое от выпрямителя, которое значительно выше номинального и способно легко вывести из строя питаемую нагрузку.

* Ток короткого замыкания на выходе составляет около 0.56 А.

Описанную проблему усугубляет то, что защита от перенапряжения на выходе также отсутствует (в простейшем случае такой защитой мог бы быть достаточно мощный стабилитрон на выходе, ограничивающий напряжение на безопасном уровне, немного превышающем номинальное выходное напряжение).

И даже если нагрузка ведёт себя абсолютно добропорядочно и не превышает допустимый ток, это ещё не гарантирует, что блок питания не преподнесёт неприятных сюрпризов. Дело в том, что для управления транзистором VT1 стабилизатора используется транзистор VT2 типа КТ315Г. Транзисторы серии КТ315 имеют неприятную особенность — у них нередко происходит самопроизвольный внутренний обрыв коллекторного вывода. В данном случае это приведёт к тому, что будет потеряно управление над VT1, он полностью откроется благодаря резистору R1 и на выходе блока питания получаем, опять же, практически полное напряжение с выхода выпрямителя.

Ещё одна причина, по которой может сильно возрасти выходное напряжение — использование подстроечного резистора в качестве делителя R3, R4 в некоторых модификациях блока питания. Как известно, надёжность подстроечных резисторов ниже, чем у постоянных. В частности, у подстроечных резисторов иногда бывают проблемы с подвижным контактом. В данной схеме нарушение контакта приведёт к тому, что база транзистора VT2 окажется «висящей», транзистор закроется, а значит, полностью откроется VT1, подавая на выход блока питания полное напряжение с выпрямителя.


Рис. %img:adv

Кстати, последняя проблема решается очень просто. Чтобы разрешить противоречие между необходимостью подстройки выходного напряжения и высокой надёжностью, можно включить подстроечный резистор, как показано на рисунке. Номиналы резисторов подбираем так, чтобы регулировка производилась в небольших пределах — лишь бы этого было достаточно для установки номинального напряжения на выходе. Если теперь произойдёт обрыв в цепи подвижного контакта подстроечного резистора — ничего страшного не будет. Просто несколько увеличится сопротивление нижнего плеча делителя (подстроечный резистор продолжит функционировать как постоянный с сопротивлением, равным его номиналу). При этом напряжение на выходе установится равным минимальному в диапазоне регулировки.

Как видим, блок питания имеет довольно серьёзные проблемы. Есть и менее серьёзные недостатки. Так, стабильность выходного напряжения не столь высока, как могла бы быть в стабилизированном источнике; очень выражен эффект прогрева, проявляющийся в том, что после включения наблюдается существенный дрейф выходного напряжения (напряжение после установления стабильного теплового режима существенно отличается от напряжения в момент включения); нагрузочная способность блока питания неоправданно низкая (не полностью используются возможности трансформатора). Всё это связано с использованием не самой удачной схемы стабилизации.

Режим работы стабилизатора в блоке питания «Кварц БП-1»

Рассмотрим подробнее, что не так со схемой стабилизации в данном блоке питания. На самом деле основная проблема в том, что транзистор VT1 используется как эмиттерный повторитель, т.е. напряжение на эмиттере (и на выходе блока питания) равно напряжению на базе VT1 за вычетом падения напряжения на переходе база-эмиттер транзистора, которое в первом приближении можно считать постоянной величиной, равной примерно 0.6..0.7 В. Поскольку напряжение на выходе блока питания поддерживается на уровне 9 В, то напряжение на базе VT1 будет порядка 9.6 В.

Зная потенциал базы транзистора VT1 и входное напряжение стабилизатора, можем рассчитать ток через резистор R1, который и создаёт требуемое смещение на базе VT1. Резистор R1 обеспечивает базовый ток для VT1 и коллекторный ток для VT2 (VT2 нужен, чтобы регулировать потенциал на базе VT1 для получения требуемого выходного напряжения). Базовый ток VT1 можно грубо оценить как $$ i_ = i_ / (h_1 + 1) \approx i_ / h_1, $$ где h1 — статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ у транзистора VT1 (для транзисторов этого типа может быть оценён величиной порядка 30); ib1, ie1 — базовый и эмиттерный токи VT1 соответственно. Это означает, что при больших токах эмиттера, базовый ток VT1 также будет не слишком мал; при максимальном токе нагрузки можно ориентироваться на величину порядка 3 мА. Сопротивление резистора R1 следует выбирать таким образом, чтобы при минимально возможном напряжении на входе стабилизатора, этот резистор смог обеспечить достаточный базовый ток VT1 (в нашем случае 3 мА) и ещё некоторый коллекторный ток для VT2 (хотя бы единицы миллиампер, чтобы VT2 оставался в активном режиме и сохранял возможность управлять транзистором VT1). Чтобы при потенциале базы VT1 около 9.6 В и минимальном напряжении на входе стабилизатора (12 В), ток через R1 составлял не менее 5..6 мА, его сопротивление должно быть не более 400 Ом. Здесь выбрано значение из стандартного ряда, равное 390 Ом.

Получается, для того, чтобы стабилизатор рассматриваемого типа мог работать при низких входных напряжениях (всего на несколько вольт выше выходного напряжения), сопротивление резистора R1 должно быть достаточно мало, чтобы при малом падении напряжения на этом резисторе, обеспечить достаточный (для случая максимальной нагрузки) базовый ток транзистора VT1. И это создаёт большие проблемы, если входное напряжение стабилизатора изменяется в достаточно широких пределах: при увеличении входного напряжения, растёт напряжение на R1 (так как потенциал базы VT1 должен оставаться неизменным), а значит, сильно возрастает ток через R1.

В номинальном для этого блока питания режиме, ток через R1 составляет около 20 мА. Это очень много с той точки зрения, что ток многократно превышает тот ток, который действительно необходим для управления транзистором VT1 (базовый ток транзистора VT1 составляет единицы миллиампер). Практически весь «бесполезный» ток резистора R1 протекает через коллектор VT2 и создаёт несколько дополнительных проблем.

Во-первых, большой коллекторный ток этого транзистора приводит к рассеиванию сравнительно большой мощности на транзисторе и его нагреву. Во-вторых, большому (сравнительно большому) коллекторному току будет соответствовать (сравнительно) большой базовый ток VT2, который влияет на выходное напряжение делителя R3, R4, т.е. на точность, с которой поддерживается выходное напряжение блока питания. В-третьих, коллекторный ток VT2, в конечном итоге, проходит через стабилитрон VD5, суммируясь с током, который задаётся резистором R2. А это очень плохо. Коллекторный ток VT2 не стабилен и его изменения приводят к большим изменениям тока через стабилитрон (этот ток оказывается зависящим от входного напряжения стабилизатора). Изменения тока через стабилитрон приводят к нестабильности напряжения на нём, что влияет на стабильность выходного напряжения блока питания. Очень наивным, с учётом сказанного, выглядит использование выходного стабилизированного напряжения для задания тока через стабилитрон (R2 подключён к выходу стабилизатора).

Вам понравится:  Выключатель для ударной дрели bosch gsb 13 re

Наконец, из-за того, что для стабилитрона выбран режим с достаточно большим током (ток через стабилитрон составляет порядка 40 мА в номинальном режиме), он ощутимо разогревается во время работы. Достаточно сильно для того, чтобы в первые 10 минут работы наблюдался дрейф выходного напряжения порядка 0.5 В.

Чтобы были более понятны особенности работы стабилизатора (и блока питания в целом), приведём результаты измерений некоторых величин при работе блока питания в следующих трёх режимах: нагрузка отсутствует; ток нагрузки 25 мА (нагрузка, близкая к номинальной) и ток нагрузки 65 мА (нагрузка, близкая к максимальной).

Условия проведения измерений: температура окружающей среды 20°C; напряжение в сети 230 В (частота 50 Гц). Измерения проводятся в установившемся тепловом режиме (сразу после включения блока питания его выходное напряжение при работе без нагрузки составляет около 9.6 В; затем оно начинает достаточно быстро падать и примерно за 10 с достигает значения 9.3 В, после этого снижение напряжения замедляется и за последующие 10 минут оно постепенно снижается до уровня 9.1 В).

Для наглядности, отметим результаты измерений на схеме, а также поместим их в таблицу.


Рис. %img:m1


Рис. %img:m2


Рис. %img:m3

Таблица результатов прямых измерений.

Величина Ток нагрузки 0 мА Ток нагрузки 25 мА Ток нагрузки 65 мА
Выходное напряжение, В 9.1 9.0 8.8
его пульсация (размах), В 0.1 0.15 0.2
Напряжение на выходе выпрямителя, В 19.0 17.8 16.1
его пульсация (размах), В 0.7 1.4 1.5
Напряжение на стабилитроне, В 3.58 3.56 3.50
его пульсация (размах), В 0.03 0.04 0.05
Напряжение на выходе делителя, В 4.07 4.19 4.13
Потенциал базы VT1, В 9.7 9.6 9.42

Таблица результатов косвенных измерений (получены путём вычислений на основании параметров элементов схемы и результатов прямых измерений).

Величина Ток нагрузки 0 мА Ток нагрузки 25 мА Ток нагрузки 65 мА
Ток, потребляемый стабилизатором, мА 45 66 100
Ток R1, мА 24 21 17
Ток делителя (ток R3), мА 1.1 1.0 1.0
Ток R2, мА 20 20 20
Ток через стабилитрон VD5, мА 44 40 35
Мощность, рассеиваемая на коллекторе VT1, мВт 210 410 630
Мощность, рассеиваемая на коллекторе VT2, мВт 150 120 90
Мощность, рассеиваемая на стабилитроне VD5, мВт 160 140 120
Мощность, потребляемая от выпрямителя, мВт 900 1200 1600
Мощность, передаваемая в нагрузку, мВт 200 600
КПД 17% 38%

Какие можно сделать выводы из приведённых данных? Например, можно заметить, что выбран очень большой ток через стабилитрон (порядка 40 мА в номинальном режиме). Интересно, что этот ток даже превышает номинальный выходной ток блока питания! При минимальном токе 3 мА для данного типа стабилитронов (при меньшем токе стабилизирующие свойства становятся неудовлетворительными), для такого маломощного блока питания более уместной была бы работа стабилитрона в экономичном режиме с током порядка 5 мА. Здесь же выбран столь большой ток для уменьшения дифференциального сопротивления стабилитрона. В данной схеме стабилизации, изменения тока через стабилитрон в процессе работы довольно велики, но, уменьшая дифференциальное сопротивление, соответственно уменьшаем нестабильность напряжения и пульсацию на стабилитроне (при увеличении тока с 5 мА до 40 мА, дифференциальное сопротивление уменьшается примерно в 4 раза, ориентировочно, с 80 до 20 Ом). Из-за большого тока через стабилитрон, на нём рассеивается заметная мощность (порядка 100..200 мВт), в результате чего он ощутимо нагревается. Напряжение (при неизменном токе) на стабилитроне снижается с ростом температуры, температурный коэффициент для используемого стабилитрона составляет -0.11%/°C . Поэтому после включения блока питания можно наблюдать постепенное снижение выходного напряжения в процессе перехода в установившийся тепловой режим, на это требуется около 10 минут. За это время напряжение на выходе блока питания снижается примерно на 0.5 В.

Коллекторный ток транзистора VT2 также оказывается довольно большим (порядка 20 мА в номинальном режиме блока питания); этот ток во много раз превышает ток, действительно необходимый для управления транзистором VT1. Но с этим приходится мириться, так как для нормальной работы данной схемы стабилизации, сопротивление резистора R1, от которого и зависит коллекторный ток VT2, должно быть достаточно низким (по причинам, рассмотренным ранее). Рассеваемая на VT2 мощность оказывается наибольшей в режиме холостого хода блока питания (когда напряжение на выходе выпрямителя максимальное, а значит, максимален ток через R1) и близка к максимально допустимой для транзисторов этого типа.

В целом, блок питания не оптимален и очень неэкономичен. Рассеиваемая стабилизатором мощность в режиме холостого хода (около 0.9 Вт) превышает максимальную мощность, которую он способен отдать в нагрузку (примерно 0.6 Вт)!

Альтернативный вариант стабилизатора

Устранить многие недостатки стабилизатора в блоке питания «Кварц БП-1» можно, если отказаться от включения транзистора VT1 по схеме с общим коллектором и включить его по схеме с ОЭ (естественно, потребуется транзистор другого типа проводимости), как показано на следующем рисунке.


Рис. %img:alt

В предлагаемой схеме коллекторный ток транзистора Q2 представляет собой сумму базового тока Q1 и тока через R1 (но ток R1 очень мал, т.к. пропорционален падению напряжения на переходе эмиттер-база транзистора Q1, которое составляет порядка 0.6..0.7 В); этот ток будет невелик, и не будет превышать 5 мА (при токах нагрузки блока питания до 100 мА).

В этой схеме стабилитрон включён в базовую цепь Q2; ток базы мал, следовательно, ток через стабилитрон будет определяться практически только резистором R2. Ток через стабилитрон будет достаточно стабильным, поэтому его можно сделать небольшим (выбрать вблизи минимального предела 3 мА, например, 5 мА), при этом, стабильность тока через стабилитрон позволяет мириться с увеличением дифференциального сопротивления стабилитрона.

Малый ток через стабилитрон делает блок питания более экономичным; стабилитрон при работе будет меньше нагреваться, следовательно, будет меньшим дрейф выходного напряжения блока питания в процессе прогревания; уменьшая ток через стабилитрон, можем увеличить максимальный выходной ток блока питания без увеличения рассеиваемой на Q1 мощности.

Для того чтобы предложенная схема была способна к «самозапуску» при включении, в схеме присутствует R6, который обеспечивает небольшой начальный ток через стабилитрон и появление на нём напряжения, пока все транзисторы закрыты и на выходе стабилизатора отсутствует напряжение (в отличие от оригинального стабилизатора, где R1 открывает VT1, здесь R1 наоборот, обеспечивает нахождение Q1 в закрытом состоянии и без R6 напряжение на выходе стабилизатора не появится).

Рассмотренная схема имеет в несколько раз меньшие потери, но не меньшую стабильность выходного напряжения, меньший уровень пульсации на выходе и больший максимальный ток на выходе (до 100 мА без увеличения площади радиатора Q1).

Приложение. Некоторые параметры отдельных элементов блока питания

Примечание. Если не указано иное, параметры указаны для температуры окружающей среды +25°C.

КС133А — VD5

Имеют два варианта исполнения — в металлостеклянном и стеклянном корпусе; в рассматриваемом блоке питания используется стабилитрон в стеклянном корпусе.

Напряжение стабилизации Uст = 3.3 ± 10% (при Iст = 10 мА);
температурный коэффициент напряжения -0.11%/°C;
дифференциальное сопротивление rдиф = 65 Ом (при Iст = 10 мА);
минимальный ток Iст min = 3 мА (при таком токе дифференциальное сопротивление достигает величины порядка 180 Ом).

Дифференциальное сопротивление — очень важный параметр, оно показывает, насколько напряжение на стабилитроне чувствительно к изменению тока через стабилитрон. Вообще, дифференциальное сопротивление сильно зависит от тока через стабилитрон, монотонно убывая с ростом тока. При токе 3 мА составляет около 180 Ом; при токе 5 мА — около 80 Ом; при токе 10 мА — около 65 Ом; при больших токах (в районе максимально допустимых), дифференциальное сопротивление снижается до величины порядка 20 Ом.

Максимальный ток составляет 81 мА при температуре окружающей среды не выше +50°C; при температуре +125 максимальный ток 27 мА. Максимально допустимая рассеиваемая мощность в аналогичных условиях составляет 300 мВт и 100 мВт соответственно.

КТ815А — VT1

Статический коэффициент передачи тока в схеме ОЭ * (Uкэ = 2 В, Iк = 0.15 А) не менее 40
(не менее 30 при -40°C)
напряжение насыщения коллектор-эмиттер (Iк = 100 мА), не более 0.2 В
напряжение насыщения база-эмиттер (Iк = 100 мА), не более 0.7 В
Максимально допустимые параметры
Постоянный ток коллектора 1.5 А
Постоянный ток базы 0.5 А
Постоянное напряжение коллектор-эмиттер 40 В (Rбэ ≤ 100 Ом)
25 В (Rбэ = ∞)
Постоянная рассеиваемая мощность коллектора ** при температуре не выше +25°C 10 Вт (с теплоотводом)
1 Вт (без теплоотвода)
Температура перехода +125°C
Температура среды -40..+125°C

* Статический коэффициент передачи тока сильно зависит от тока коллектора. Максимум приходится на область токов 10..100 мА (типовое значение коэффициента для этих токов составляет 60..70); значительно снижается в области малых и больших токов (типовое значение в области малых токов — около 30).

** При температуре выше +25°C максимально допустимая мощность снижается линейно с коэффициентом 0.1 и 0.01 Вт/°C соответственно при наличии теплоотвода и без него.

Граничная частота коэффициента передачи в схеме ОЭ составляет не менее 3МГц (при Uкэ = 5 В, Iэ = 0.03А);
ёмкость коллекторного перехода — не более 60 пФ (измеренная на частоте 465 кГц при Uкэ = 5 В);
ёмкость эмиттерного перехода — не более 75 пФ (измеренная на частоте 465 кГц при Uэб = 0.5 В).

КТ315Г — VT2

Статический коэффициент передачи тока в схеме ОЭ (Uкэ = 10 В, Iк = 1 мА) 50..350
напряжение насыщения коллектор-эмиттер (Iк = 20 мА, Iб = 2 мА), не более 0.4 В
напряжение насыщения база-эмиттер (Iк = 20 мА, Iб = 2 мА), не более 1 В
Максимально допустимые параметры (гарантируются при температуре окружающей среды -60..+100°C)
Постоянный ток коллектора 100 мА
Постоянное напряжение коллектор-база 35 В
Постоянная рассеиваемая мощность коллектора * при температуре окружающей среды не выше +25°C 150 мВт
Температура перехода 120°C

* При больших температурах рассчитывается исходя из максимально допустимой температуры перехода с учётом значения теплового сопротивления переход — окружающая среда, равного 0.67°C/мВт.
* В документации имеется примечание, в соответствии с которым допускается эксплуатация транзистора в предельно допустимом режиме с рассеиваемой мощностью коллектора 250 мВт (UK = 12.5 В, IK = 20 мА).

Источник

Оцените статью
Частотные преобразователи