НЯМ-НЯМ...
МУР-Р-Р...

РАДИОУСТРОЙСТВА:

БЛОКИ ПИТАНИЯ

1. Немного теории

Назначение блока питания (БП) радиоаппаратуры – преобразовать переменное  напряжение ~220В электрической сети в постоянное напряжение ±U питания конкретного устройства.
Наиболее простыми БП являются трансформаторные, в которых так называемый силовой трансформатор повышает (как правило, для ламповых конструкций) или понижает (как правило, для транзисторных и прочих полупроводниковых конструкций) сетевое напряжение, обеспечивая одновременно гальваническую развязку с электросетью. Далее переменный ток выпрямляется (см. мою статью «Полупроводниковый диод») и его пульсации сглаживаются. При необходимости, выходное напряжение можно стабилизировать. Структурная схема рис. 1 поясняет сказанное:
Рис. 1.

Однополупериодный выпрямитель
Схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рис. 2:

ТС – силовой трансформатор
Vd – полупроводниковый диод
CФ – сглаживающий конденсатор (фильтр)
RН – сопротивление нагрузки
U1 - напряжение на первичной (сетевой) обмотке трансформатора
U2 - напряжение на вторичной обмотке трансформатора
UН – напряжение на нагрузке
UН0 – напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора
Как видно на осциллограммах, напряжение на вторичной обмотке трансформатора U2 является переменным. За счёт односторонней проводимости полупроводниковый диод Vd пропускает на нагрузку только положительные полупериоды переменного напряжения, одновременно заряжая конденсатор фильтра CФ. В отрицательные полупериоды диод закрыт и напряжение в нагрузку UН подается только с заряженного в предыдущий полупериод конденсатора CФ – происходит сглаживание пульсаций напряжения. При отсутствии конденсатора пульсации выпрямленного напряжения довольно значительны UН0.
Недостатками такой схемы выпрямления являются: высокий уровень пульсации выпрямленного напряжения, низкий КПД.
Данная схема выпрямителя применяется в тех случаях, когда выпрямитель используется для питания цепей с низким током потребления или где значительные пульсации тока и напряжения не играют особой роли.

Двухполупериодный выпрямитель с нулевой точкой
Схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рис. 3:
ТС – силовой трансформатор
Vd1,  Vd2 – полупроводниковые диоды
CФ – сглаживающий конденсатор (фильтр)
RН – сопротивление нагрузки
U1 - напряжение на первичной (сетевой) обмотке трансформатора
U2 - напряжения на вторичных обмотках трансформатора
UН – напряжение на нагрузке
UН0 – напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора
В этом выпрямителе используются два диода, имеющие общую нагрузку и две одинаковые вторичные обмотки трансформатора (или одну со средней точкой).
Практически схема представляет собой два однополупериодных выпрямителя, имеющих два разных источника и общую нагрузку. В одном полупериоде переменного напряжения ток в нагрузку проходит с одной половины вторичной обмотки через один диод Vd1, в другом полупериоде - с другой половины обмотки через другой диод Vd2. Конденсатор фильтра CФ заряжается в два раза чаще, чем в предыдущей схеме, и разряжается незначительно, в результате чего сглаживание пульсаций постоянного напряжения происходит значительно лучше.
Преимущества: эта схема выпрямителя имеет примерно в 2 раза меньшие пульсации напряжения по сравнению с однополупериодной схемой выпрямления, ёмкость конденсатора может быть в 2 раза меньше.
Недостаток: более сложная конструкция трансформатора, т.к. вторичная обмотка (при таком же UН, как и в предыдущей схеме) должна иметь в 2 раза больше витков.

Мостовая схема двухполупериодного выпрямителя
Схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рис. 4:
Vd1-Vd4 – полупроводниковые диоды (диодный мост)

Основная особенность данной схемы – использование одной обмотки трансформатора при выпрямлении обоих полупериодов переменного напряжения.
При выпрямлении положительного полупериода переменного напряжения ток проходит по следующей цепи: верхний вывод вторичной обмотки – диод Vd2 – верхний вывод нагрузки – нагрузка RН – нижний вывод нагрузки - диод Vd3 – нижний вывод вторичной обмотки – обмотка.
При выпрямлении отрицательного полупериода переменного напряжения ток проходит по следующей цепи: нижний вывод вторичной обмотки – диод Vd4 – верхний вывод нагрузки – нагрузка RН – нижний вывод нагрузки – диод Vd1 – верхний вывод вторичной обмотки – обмотка.
Как видно, в обоих случаях направление тока через нагрузку одинаково.
Преимущества: по сравнению с однополупериодной схемой мостовая схема имеет в 2 раза меньший уровень пульсаций, более высокий КПД, более рациональное использование трансформатора и уменьшение его расчетной мощности. По сравнению с двухполупериодной схемой мостовая имеет более простую конструкцию трансформатора при таком же уровне пульсаций. Обратное напряжение диодов может быть значительно ниже, чем в первых двух схемах.
Недостаток: увеличение числа диодов.
Эта схема выпрямителя наиболее часто применяется в самых различных устройствах.
На основе этой схемы, при наличии среднего вывода, с вторичной обмотки трансформатора можно получить еще два варианта схем выпрямления:

На левой схеме (рис. 5а) отвод от средины вторичной обмотки позволяет получить еще одно напряжение, меньше основного в 2 раза – UН/2. Таким образом, основное напряжение получается с мостовой схемы выпрямления, дополнительное – с двухполупериодной.
На правой схеме (рис. 5б) получается двухполярное напряжение амплитудой в 2 раза меньше чем получаемое в основной схеме. Оба напряжения получаются с помощью двуполупериодных схем выпрямления.

Примечание: диодный мост часто обозначается

Кроме приведённых, существуют схемы умножения напряжения, многофазные схемы и бестрансформаторные схемы. В контексте данного материала они не актуальны.
Импульсные блоки питания, которые широко используются в современной РЭА, я также пока не рассматриваю.

2. БП --> стабилизатор (немного практики)

На рис. 6 приведены схемы двухполупериодного выпрямителя, параметрического и компенсационного стабилизаторов напряжения, которые можно использовать для питания различной транзисторной аппаратуры как раздельно, так и совместно.

Двухполупериодный выпрямитель (рис. 6, а) образуют: силовой трансформатор Т1, понижающий напряжение сети до 12... 13 В, диоды VI-V4, включенные по мостовой схеме, и конденсатор С1, сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения. Трансформатор первичной обмоткой I присоединяют к электроосветительной сети через плавкий предохранитель F1 на ток 0,5 А. Нагрузку или стабилизатор напряжения подключают к разъему X1, являющемуся выходом выпрямителя. Сила тока, потребляемого нагрузкой, может достигать 400...500  мА при значительных пульсациях выпрямленного напряжения.

Параметрический стабилизатор (рис. 6, б) состоит из резистора R1 и стабилитрона V5. Его вход подключают к выходу выпрямителя через разъем Х2, а нагрузку к выходу стабилизатора через разъем ХЗ. Выходное напряжение 9 В (зависит от напряжения стабилизации используемого стабилитрона), максимальный ток нагрузки — 15...20 мА.

Компенсационный стабилизатор (рис. 6, в) входным разъемом Х4 подсоединяют к выходу выпрямителя, а стабилизированное напряжение питания нагрузки снимают с выходного разъема Х5. Транзистор V6 — регулирующий элемент стабилизатора. Постоянное напряжение на его базу подается с параметрического стабилизатора R2V5. Балластный резистор R3 поддерживает рабочий режим регулирующего транзистора при отключенной нагрузке. Максимальный ток, потребляемый нагрузкой, может составлять 200 мА. Коэффициент стабилизации выходного напряжения около 30, выходное сопротивление не более 2 Ом.

Возможные конструкции выпрямителя и стабилизаторов напряжения (Разработаны В. Васильевым г. Москва), показаны на рис. 7. Стабилизаторы выполнены в виде сменных приставок к выпрямителю.

Сетевой трансформатор Т1 выпрямителя — ТВК-110ЛМ (от телевизора, но можно применить и любой другой, обеспечивающий на вторичной обмотке 12-15 В). Фильтрующий конденсатор С1 составлен из двух, соединенных параллельно конденсаторов типа К50-3Б емкостью по 500 мкФ, на номинальное напряжение 25 В (можно использовать конденсатор К50-6 емкостью 1000 мкФ на такое же номинальное напряжение). Тип конденсатора значения не имеет. Трансформатор, диоды выпрямительного моста и фильтрующий конденсатор размещены и смонтированы на панели из листового изоляционного материала (гетинакс, стеклотекстолит), размеры которой определяются габаритами деталей. С помощью металлических уголков панель крепится к боковым стенкам — стойкам. Функцию выходного разъема выпрямителя выполняют два гнезда на передней стенке. Держатель плавкого предохранителя находится на задней стенке, через которую выведен и сетевой шнур с двухполюсной вилкой на конце.
При правильном монтаже деталей выпрямитель налаживать не придется. Надо только измерить напряжение на его выходе при различных нагрузках. При подключении эквивалента нагрузки сопротивлением 30...40 Ом (проволочный резистор) потребляемый ток должен быть в пределах 0,5...0,6 А при напряжении 15... 17 В. Увеличить потребляемый ток до 1,2... 1,4 А можно заменой диодов Д226 выпрямительного моста на более мощные диоды серии Д229 или любые другие.

Параметрический стабилизатор напряжения выполнен в виде переходной колодки, которую входными штепсельными вилками Х2 подключают к выходным гнездам выпрямителя X1, а нагрузку — к ее выходным гнездам ХЗ. Колодка состоит из двух планок, скрепленных между собой с помощью металлических полосок, согнутых наподобие буквы П. Задняя планка, на которой укреплены входные вилки, должна быть из изоляционного материала (гетинакс, текстолит). Передняя планка металлическая, но выходные гнезда должны быть изолированы от нее. Стабилитрон и гасящий резистор выводами припаяны непосредственно к соответствующим гнездам и вилкам.
Чтобы не ошибиться при подключении стабилизатора к выпрямителю, возле вилок и гнезд приставки необходимо пометить полярность напряжения.

Компенсационный стабилизатор напряжения также выполнен в виде переходной колодки, состоящей из передней металлической панели с выходными гнездами Х5 и задней планки с входными вилками Х4, которыми стабилизатор подключают к выходу выпрямителя X1. Панель и планка скреплены между собой такими же, как в параметрическом стабилизаторе, металлическими уголками.
Передняя панель — пластина размерами 70Х50 мм из листового дюралюминия (или алюминия) толщиной 3 мм. Она выполняет функцию теплоотводящего радиатора регулирующего транзистора V6. Стабилитрон V5, гасящий и балластный резисторы R2 и R3 смонтированы на контактах входного и выходного разъемов.
Безошибочно смонтированный компенсационный стабилизатор налаживания не требует. Его выходные параметры можно проверить, подключая к нему эквиваленты нагрузок разных сопротивлений.
В любом из описанных здесь стабилизаторов можно использовать маломощный стабилитрон с иным напряжением стабилизации. Соответственно изменится и выходное стабилизированное напряжение. Несколько таких приставок-стабилизаторов с разными выходными напряжениями позволят питать от одного и того же выпрямителя разные по сложности радиотехнические устройства и приборы.

При изготовлении стабилизаторов по приведенным схемам следует учитывать, что нельзя заранее предугадать, какие точно получатся напряжения на их выходах. Объясняется это разбросом параметров стабилитронов одной и той же серии. Например, напряжение стабилизации стабилитрона Д814Б, наиболее часто используемого радиолюбителями для сетевых блоков питания, может быть 8...9,5 В. Примерно в таких же пределах может быть и выходное напряжение стабилизатора. Чтобы это напряжение было вполне определенного значения, например 9 В, приходится опытным путем подбирать соответствующий стабилитрон. Для питания любительской аппаратуры это необязательно, потому что подобный разброс значений выходного напряжения не имеет практического значения.
При использовании сконструированных стабилизаторов кружковцы вы помнить, что стабилитрон параметрического стабилизатора или регулирующий транзистор компенсационного стабилизатора из-за длительных перегрузок или коротких замыканий в цепях питающейся нагрузки могут перегреться и выйти из строя.
Поэтому перед подключением к сетевым блокам питания любого радиотехнического устройства надо убедиться, что замыканий в нем нет, а сразу же после подключения измерить потребляемый ток — он не должен быть больше допустимого.

Можно усложнить стабилизатор, включив в него защитное устройство от перегрузок. Подобный стабилизатор, схема которого приведена на рис. 8, с двумя фиксированными выходными напряжениями: при включении стабилитрона Д810 (V2) напряжение на входе стабилизатора будет 9 В, при включении стабилитрона Д814Д (V3) — 12 В. Резистор R1 и подсоединенный к нему (переключателем S2) стабилитрон образуют параметрический стабилизатор, создающий на базе управляющего транзистора V4 (относительно минусового проводника) положительное напряжение, соответствующее напряжению стабилизации включенного стабилитрона. Коллекторной нагрузкой этого транзистора служит эмиттерный переход регулирующего транзистора V5. Нагрузка, подключенная к выходу стабилизатора, оказывается включенной в коллекторную цепь регулирующего транзистора. Диоды V6 и V7 — элементы защиты от перегрузок.
Пока ток нагрузки не превышает 250...300 мА, диод V7 открыт и образует с резистором R3 делитель напряжения, обусловливающего момент срабатывания защиты. Диод V6 в это время закрыт и не влияет на работу стабилизатора.
При коротком замыкании или чрезмерно большом потребляемом токе анодный вывод диода V7 оказывается соединенным с минусовым проводником через малое сопротивление нагрузки и диод закрывается. Диод же V6, наоборот, в это время открывается и шунтирует включенный стабилитрон. При этом оба транзистора закрываются и ток во внешней цепи падает до 20...30 мА.

Регулирующий транзистор V5 (П213, П214, П217) должен быть с теплоотводящим радиатором. Транзистор КТ315 можно заменить кремниевыми n-p-n транзисторами КТ301, КТ312, МП111 — МП111З с коэффициентом передачи тока 40...50, а диод Д223 —диодами Д20, Д206, Д226 с любыми буквенными индексами.

Налаживают этот стабилизатор так. К зажимам XI и Х2 подключают вольтметр постоянного тока и последовательно соединенные проволочный переменный резистор (он имитирует нагрузку) сопротивлением 400...500 Ом и миллиамперметр на ток 500 мА. Движок резистора устанавливают в положение наибольшего введенного сопротивления и подключают вход стабилизатора к выходу выпрямителя. Вольтметр должен показывать напряжение, соответствующее включенному стабилитрону, а миллиамперметр — ток, не превышающий 30 мА.
С уменьшением сопротивления переменного резистора ток через нагрузку должен увеличиваться, а напряжение на нем оставаться практически неизменным. При замыкании выводов переменного резистора должно резко уменьшиться выходное напряжение!— почти до нуля — и ток через нагрузку — до 20...30 мА.

После наладки стабилизатора надо подобрать резистор R3 такого сопротивления, чтобы система защиты срабатывала при токе нагрузки 250...300 мА.
(В.Г. Борисов, Кружок радиотехнического конструирования)

3. Схемы простых БП (по материалам журнала «РАДИО»)

Выпрямители с электронным регулятором для зарядки аккумуляторов (РАДИО, 1966, №7)
Выпрямитель (рис. 9) собран по мостовой схеме на 4-х диодах Д1-Д4 типа Д305. Регулирование силы зарядного тока производится при помощи мощного транзистора Т1, включенного по схеме составного триода. При изменении смещения, снимаемого на базу триода с потенциометра R1, изменяется сопротивление цепи эмиттер-коллектор транзистора. Зарядный ток при этом можно изменять от 25 мА до 6 А при напряжении на выходе выпрямителя от 1,5 до 14 В. Резистор R2 на выходе выпрямителя позволяет устанавливать выходное напряжение выпрямителя при отключенной нагрузке. Трансформатор собран на сердечнике сечением 6 см2. Первичная обмотка рассчитана на включение в сеть напряжением 127 В (выводы 1-2) или 220 В (выводы 1-3) и содержит 350+325 витков провода ПЭВ-0,35, вторичная – 45 витков провода ПЭВ-1,5. Транзистор Т1 устанавливают на металлическом радиаторе, площадь радиатора должна быть не менее 350 см2. Поверхность учитывается с обеих сторон пластины при толщине не менее 3 мм.
В. Васильев

Схема, приведённая на рис. 10, отличается от предыдущей тем, что с целью увеличения максимального тока до 10 А, транзисторы Т1 и Т2 включены параллельно. Смещение на базы транзисторов, изменением которого регулируется зарядный ток, снимается с выпрямителя, выполненного на диодах Д5-Д6. При зарядке 6-вольтовых аккумуляторов переключатель устанавливается в положение 1, 12-вольтовых – в положение 2. Обмотки трансформатора содержат следующее количество витков: Iа – 328 ПЭВ-0,35; Iб – 233 ПЭВ-0,63; II – 41+41 ПЭВ 1,87; III – 7+7 ПЭВ 0,63. Сердечник УШ35х55.
А. Вардашкин

Стабилизированные источники питания (РАДИО, 1971, №9)
Малогабаритный стабилизированный БП.
БП предназначен для установки в батарейный отсек приёмников, питающихся от двух батарей 3336Л (например, радиоприёмник «Альпинист»). Схема блока представлена на рис. 11. Применение малогабаритного трансформатора Тр1 обусловило применение гасящих резисторов R1 и R2. Выпрямитель – двухполупериодный на диодах Д1 и Д2. Стабилизатор выполнен по обычной схеме на транзисторе Т1. Опорное напряжение снимается со стабилитрона Д3. БП обеспечивает ток в нагрузке до 50 мА, причём до 45 мА выходное напряжение практически не зависит от тока. Трансформатор намотан на сердечнике Ш12х12 и имеет обмотки: I – 4500 витков провода ПЭВ-1 0,08 и II – 2х310 витков ПЭВ-1 0,12.
Р. Киселев

Стабилизатор с защитой от перегрузок.
Стабилизатор обеспечивает стабилизированное постоянное напряжение, которое можно плавно изменять в пределах 12-42В при токе нагрузки до 3А. В случае возрастания тока нагрузки до 3,5А или возникновения короткого замыкания, срабатывает система защиты от перегрузок. Схема стабилизатора представлена на рис. 12. Цепь сравнения опорного и выходного напряжений состоит из транзистора Т4, стабилитрона Д1 и делителя напряжения на резисторах R7, R8, R9, причём резистор R8 служит для установки уровня выходного напряжения стабилизатора. Система защиты собрана на транзисторе Т3, который усиливает падение напряжения на резисторе R5, что ведёт к увеличению положительного напряжения на базе транзистора Т1, который переходит в закрытое состояние. Это, в свою очередь, создаёт положительный потенциал на базе регулирующего транзистора Т2, который также перейдёт в закрытое состояние, ограничивая ток короткого замыкания. Порог срабатывания системы защиты можно регулировать, изменяя сопротивление резистора R3 в пределах 160-510 Ом. Транзисторы Т1 и Т2 установлены на общем радиаторе площадью около 600 см2. Напряжение на выходе выпрямителя 36В. Параметры стабилизатора: выходное сопротивление – 0,2 Ом; коэффициент стабилизации при Uвых.мин – 64, при Uвых.макс – 20; величина пульсаций на выходе – не более 50 мВ; быстродействие защиты – 10 мкс.
О. Полисский, В. Калиниченко
Примерно в 1981 году я собрал универсальный БП для настройки своих конструкций (рис. 13), в котором мощный стабилизатор был выполнен именно по схеме рис. 12. Параметры полностью подтвердились. БП работает и сейчас.

Стабилизатор напряжения компенсационного типа
Предлагаемый стабилизатор может отдать в нагрузку ток дo 1А при напряжении, плавно меняющемся от 9 до 16В. Коэффициент стабилизации – около 400. Схема стабилизатора показана на рис. 14. Выпрямитель применён обычный на трансформаторе и диодном мосте (на схеме не показаны). Стабилизатор выполнен по компенсационной схеме на 4-х транзисторах и 4-х диодах.
Для обеспечения высокой стабильности выходного напряжения применён двухкаскадный дифференциальный усилитель постоянного тока на транзисторах Т3 и Т4, усиливающий сигнал рассогласования входного и опорного напряжений. Стабилитрон Д2 служит для термокомпенсации опорного напряжения.
Стабилизатор оформлен в виде отдельной конструкции и помещён в металлический корпус. На лицевую панель корпуса выведены все органы управления стабилизатором, а также вольтметр и амперметр.
Монтаж стабилизатора выполнен на печатной плате размером 80х80 мм. Регулирующий транзистор Т1 снабжён радиатором площадью 20-25 см2.
А. Пилипчук, В. Семен

Простой транзисторный стабилизатор (РАДИО, 1973, №1)
В широко распространённых низковольных стабилизаторах постоянного тока на транзисторах достаточно трудно обеспечить выходное напряжение меньшее, чем напряжение стабилизации опорного элемента.
Стабилизатор, схема которого показана на рис. 15, имеет минимальное выходное напряжение около 3 В, а максимальное – 15 В. Это достигается за счёт несколько видоизменённого схемного построения стабилизатора. Выходное сопротивление стабилизатора 0,4 Ом.
При выходном напряжении 10 В и токе нагрузки 20 мА коэффициент стабилизации равен 300; при 100 мА – 260; при 200 мА – 200; при 300 мА – 80.

В таблице 1 приведены значения амплитуды пульсаций при различных режимах нагрузки.
Таблица 1.

Стабилизатор содержит трансформатор Тр1, двухполупериодный выпрямитель со средней точкой на диодах Д1 и Д2, сглаживающий конденсатор С1 питания силовой цепи, сглаживающий фильтр для питания управляющих цепей, состоящий из резистора R1 и конденсатора С2, и собственно устройство стабилизации, собранное на транзисторах Т1 (регулирующий элемент) и Т2 (управляющий элемент).
Стабилитроны Д3 и Д4 и резистор R2 образуют источник опорного напряжения, который стабилизирует потенциал эмиттера транзистора Т2 относительно общего плюсового провода стабилизатора.
Стабилитрон Д5 совместно с резисторами R4, R6, R7 образуют второй источник опорного напряжения. Таким образом к переходу база-эмиттер транзистора Т2 приложено напряжение, равное алгебраической сумме напряжений на стабилитронах Д3, Д4, стабилитроне Д5 и нижнем плече делителя R5, R6, R7 выходного напряжения. Протекающий под действием этого суммарного напряжения коллекторный ток транзистора Т2 создаёт некоторое падение напряжения на нагрузочном резисторе R3. Это напряжение приложено ко входу регулирующего транзистора Т1, включенного по схеме эмиттерного повторителя. Поэтому выходное напряжение стабилизатора определяется падением напряжения на резисторе R3. Важно заметить, что напряжение на резисторе R3 является частью опорного напряжения первого источника (на стабилитронах Д3, Д4), а именно разностью между этим опорным напряжением и падением напряжения на транзисторе Т2. Следовательно, дестабилизирующее влияние входного напряжения на цепь базы регулирующего транзистора Т1 незначительно. Кроме того, оно приложено к этой цепи через достаточно большое сопротивление коллкетор-эмиттер транзистора Т2. Такое построение стабилизатора обеспечивает его достаточно высокие качественные характеристики при сравнительно простой схеме.
Применение стабилитрона Д5 в цепи базы транзистора Т2 обеспечивает расширение пределов регулировки выходного напряжения, так как в этом случае падение напряжения на делителе R5, R6, R7 может быть небольшим. Через резистор R4 осуществляется обратная связь, компенсирующая отклонения выходного напряжения от установленного.
Следует отметить, что ток, протекающий через стабилитрон Д5, значительно меньше паспортного значения тока стабилизации выбранного стабилитрона. Однако, в связи с тем, что стабилитрон работает без нагрузки, при изменении работы стабилизатора ток через стабилитрон Д5 изменяется незначительно и напряжение на нём почт постоянно. Динамическое сопротивление стабилитрона при этом может значительно превышать паспортное значение. Резистор R4 подбирают по максимальному значению коэффициента стабилизации.
При увеличении напряжения на выходе стабилизатора увеличивается падение напряжения на нижнем плече делителя R5, R6, R7. Это приводит к подзакрыванию транзистора Т2, так как напряжения на стабилитронах Д3, Д4 и Д5 остаются неизменными. Коллекторный ток транзистора Т2 уменьшается, становится меньше и падение напряжения на R3. Так как это напряжение является входным для транзистора Т2, то напряжение на выходе стабилизатора уменьшается до первоначального значения.
Трансформатор Тр1 можно выполнить на сердечнике Ш20 с толщиной набора 30 мм. Первичная обмотка на 220 В должна содержать 1440 витков провода ПЭЛ 0,18; вторичная – 2х120 витков провода ПЭЛ 0,38. Радиатор транзистора Т1 должен обеспечить мощность рассеяния 5 Вт. В случае применения меньшего радиатора следует пропорционально уменьшить ток нагрузки для выходного напряжения в пределах 3-7 В.
Стабилитроны Д3 и Д4 могут быть заменены одним стабилитроном. Следует иметь в виду, что стабилитроны Д3, Д4 и Д5 определяют диапазон регулировки выходного напряжения. При этом имеют место следующие соотношения:

, где - напряжение стабилизации цепочки Д3, Д4.
С. Назаров

Усовершенствование стабилизатора (РАДИО, 1979, №12)
В статье Н. Чубинского, опубликованной в РАДИО, 1979 г, №10, был подробно рассмотрен вопрос построения транзисторных стабилизаторов с самозащитой от короткого замыкания в цепи нагрузки. Такие устройства обладают высоким коэффициентом стабилизации, весьма широким интервалом выходных напряжений и хорошей нагрузочной способностью. Однако, в некоторых случаях при постоянно подключенной нагрузке они не всегда выходят в режим стабилизации. Это особенно проявляется, когда температура регулирующего транзистора повышена.
На рис. 16 изображена схема такого стабилизатора, свободного от указанного недостатка.
Максимальный ток нагрузки составляет 100 мА при пульсациях на выходе около 3 мВ. Коэффициент стабилизации примерно 600. Остальные параметры указаны на схеме. Особенностью стабилизатора является применение дополнительной цепи запуска, состоящей из транзистора V1, конденсатора С2 и резистора R1. В момент включения БП конденсатор С2, заряжаясь, на короткое время открывает транзистор V1, а вслед за ним и регулирующий транзистор V2, что обеспечивает надёжный выход стабилизатора на рабочий режим. После того как конденсатор С2 зарядится, транзистор V1 закрывается и дальнейшую работу устройства не влияет.
В. Соколов

Блок питания с защитой от коротких замыканий (РАДИО, 1981, №5)
Разные по сложности транзисторные конструкции можно питать от этого блока (рис. 17). Блок обеспечивает напряжение около 9В при токе, потребляемом нагрузкой, до 400 мА.
Переменное напряжение вторичной обмотки трансформатора Т1 подаётся на двуполупериодный выпрямитель, собранный на диодах V2-V5. Выпрямленное и сглаженное конденсатором С1 напряжение поступает на регулирующий транзистор V9 и стабилитрон V8 (через балластный резистор R3). Падение напряжения на стабилитроне, равное напряжению его стабилизации (около 9В), приложено между базой и эмиттером регулирующего транзистора, а так как этот транзистор включен эмиттерным повторителем, практически такое же напряжение будет и на нагрузке, подключаемым к выходным гнёздам Х1 и Х2.
Автомат защиты от коротких замыканий собран на транзисторе V2. Его база подключена к делителю напряжения, образованного резистором R2 и прямым сопротивлением диода V6. В исходном состоянии транзистор V7 закрыт положительным (относительно эмиттера) напряжением смещения на его базе. Как только в нагрузке, подключенной к выходу блока, произойдёт короткое замыкание, эмиттер этого транзистора окажется подключенным к аноду диода V6, и на его базе появится отрицательное напряжение смещения. Транзистор при этом откроется и зашунтирует стабилитрон V8. Регулирующий же транзистор практически закроется, и через него (а значит и через цепь короткого замыкания) будет протекать незначительный постоянный ток. Как только короткое замыкание будет устранено, на нагрузке вновь появится напряжение постоянного тока.
Тиратрон V1 служит индикатором включения питания.
Диоды V2-V5 выпрямительного моста могут быть серии Д229 с буквенными индексами Ж-Л или Д302-Д305. Вместо диода Д226Б (V6) можно использовать другие из этой же серии, а вместо стабилитрона Д814Б – аналогичный ему стабилитрон Д809. Транзистор МП42Б можно заменить на МП39Б, а транзистор П213Б – на П213, П214, П215. Статический коэффициент передачи тока транзисторов должен быть не менее 40. Транзистор V9  необходимо установить на теплоотводящий радиатор – пластину из алюминия или дюралюминия размерами 80х70 мм и толщиной 2 мм.
Постоянные резисторы – МЛТ, электролитический конденсатор – К50-6.
Трансформатор Т1 БП можно намотать на магнитопроводе Ш20х20 или другом площадью не менее 3 см2. Обмотка I должна содержать 2200 витков провода ПЭВ-1 0,18; обмотка II – 150 витков ПЭВ-1 0,45.
Как правило, БП налаживания не требует. Действие же автомата защиты от короткого замыкания проверяют амперметром на ток не менее 2А, подключенным к гнёздам Х1 и Х2. При нормальной работе автомата стрелка амперметра должна резко отклониться от нулевой отметки и вернуться в первоначальное положение.
В. Борисов
БП по этой схеме я собрал примерно в 1990 году (рис. 18) для налаживания и питания маломощных конструкций. Сам БП и защита работают прекрасно и по сей день.

Блок питания на ТВК-110ЛМ (РАДИО, 1991, №12)
БП обеспечивает двухполярное выходное напряжение, которое можно регулировать от 5 до 25 В. Максимальный ток нагрузки может достигать 1А. При превышении этого тока или коротком замыкании по выходу срабатывает устройство защиты, и выходное напряжение резко снижается одновременно по обоим каналам. Схема БП – рис. 19.
Трансформаторы Т1 и Т2 включены как понижающие, каждый из них «работает» на оба канала. Выпрямитель собран на диодах VD1-VD4, выпрямленное напряжение сглаживается конденсаторами С1 и С2 сравнительно большой ёмкости.
На транзисторах VT1, VT2, VT10 собран по компенсационной схеме стабилизатор напряжении положительной полярности, а на транзисторе VT9 и стабилитроне VD5 – источник образцового напряжения для этого стабилизатора. Выходное напряжение регулируют переменным резистором R5. Транзистор VT7 и резистор R3 составляют узел токовой защиты. Когда ток нагрузки превышает заданное значение, транзистор открывается, и стабилизатор 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, которое 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 напряжения были максимально равны, резисторы R7 и R8 подобраны с одинаковыми сопротивлениями, а в цепь стабилитрона введены встречно-параллельно включенные диоды VD6 и VD7. При нормально работающем блоке питания напряжение, снимаемое с общей точки соединения резисторов относительно общего провода, равно нулю, и VT3, на базу которого поступает это напряжение, оказывается закрыт.
Что же произойдёт при коротком замыкании, например, на выходе канала положительной полярности? Ток через резистор R3 возрастёт, и как только он достигнет значения 1,2 А, транзистор VT7 откроется. Напряжение на базе VT1 уменьшится, выходное напряжение упадёт и VT10 закроется. В этом случае на базу VT4 будет поступать напряжение отрицательной полярности, поэтому транзистор откроется. Сразу же уменьшится напряжение на базе VT5, а, значит, снизится и выходное напряжение канала отрицательной полярности.
Если замыкание произойдёт на выходе канала отрицательной полярности, откроется VT8 и ограничит выходной ток. Одновременно на базе VT3 появится напряжение положительной полярности, транзистор откроется, и напряжение на базе VT1 уменьшится. Соответственно упадёт и выходное напряжение канала положительной полярности – в обоих случаях срабатывания защиты оно не будет превышать 1В.
Кроме указанных унифицированных трансформаторов, в БП можно использовать также готовые трансформаторы ТС-31-1, либо один трансформатор мощностью не менее 60 Вт с двумя вторичными обмотками с напряжением по 27-30 В при токе нагрузки 1 А.
Переменный резистор R5 может быть типов СП, СПО, резисторы R3, R4 – С5-16, остальные – МЛТ соответствующей мощности. Оксидные конденсаторы С1 и С2 – К50-6, К50-24; С3, С5 – К50-6, К50-12 или К50-3.
Транзисторы:
VT1 – КТ815А-Г, КТ603А-Г, КТ608А-Б;
VT2 – КТ819А, КТ819Г, КТ805А, КТ805Б, КТ808А;
VT3, VT7, VT10 – КТ3102А-КТ3102В, КТ342В, КТ312В, КТ315В-Е;
VT4, VT8 – КТ3107А-К, КТ361В-Е;
VT5 – КТ814А-Г, КТ816А-Г;
VT6 – КТ816А-Г;
VT9 – КП303Д-Е, КП302А-Б, КП307А-Б.
Диоды:
VD1-VD4 – Д242, Д242Б, Д245, КД202А-К или аналогичные мощные;
VD6, VD7 – КД105Б, КД105Г, КД103А-Б, а также другие кремниевые выпрямительные.
Стабилитрон VD5 – КС133А, КС139А, КС147А.

Мощные диоды VD1-VD4 можно использовать без радиаторов, а вот транзисторы VT2, VT6 необходимо установить на радиаторы общей площадью не менее 200 см2. Большинство деталей расположены на печатной плате (рис. 20) из фольгированного стеклотекстолита. Диоды VD1-VD4, конденсаторы С1, С2 и транзисторы VT2, VT6 устанавливают на плате из текстолита (рис. 21), к которой крепят печатную плату. Остальные детали размещают на передней панели БП, а также на дне корпуса (трансформаторы).
При проверке работы БП в случае необходимости изменить диапазон регулировки выходного напряжения следует подобрать резистор R6. Значение тока срабатывания защиты можно установить подбором резисторов R3 и R4.
Легко можно установить световую сигнализацию выходного напряжения каналов. Для этого нужно подключить между выходным проводом канала и общим проводом цепочку из последовательно соединённых светодиода Ал307Б и резистора МЛТ-0,5 сопротивлением 1,5 кОм.
И. Нечаев

4. Схемы простых БП (из Интернет-источников)

Блок питания достаточно простой и содержит минимум деталей. Позволяет регулировать выходное напряжение в пределах 0-30В. Максимальный ток около 2А.

TV1 трансформатор понижающий ~220 - ~36 В
VT1 pnp транзистор КТ818
VT2 pnp транзистор ГТ403
R1 резистор подстроечный, управляет напряжением. Марка СП3-4ВМ. Имеется выключатель R1,2. Номинал 4,7кОм
R2 резистор. Номинал 47 кОм
R3 резистор. Номинал 1,5 кОм
R4 резистор подстроечный, настройка вольтметра. Марка СП5-3. Номинал 10кОм
С1-С2 конденсатор электролитический. 2000мкф 50В
С3 конденсатор электролитический. 20мкф 100В
VD2-VD5 диодный мост КД202
VD1 диод Д816
Основой данного самодельного блока питания является транзистор VT1, который и регулирует напряжение. Он работает в «режиме усиления». Резистор R1 используется для выставления напряжения. Плюс с базы VT1 поступает на эмиттер VT2. С базы VT2 напряжение поступает на резистор R1, который регулирует напряжение поступающее на «минус» (точка между С3, VD1 и R3). Уменьшая сопротивление между VT2 и «минусом», мы увеличиваем напряжение. При необходимости получить определённое напряжение, можно заменить R1 подходящим резистором.
Резистор R1, кнопка SA1 и вольтметр наносятся за пределы платы на фальш-панель вместе в XT1, XT2, XS
Транзистор VT1 необходимо вынести за пределы платы и установить на радиатор. При выходе из строя БП следует проверить VT1 на пробой или обрыв (он в первую очередь выходит из строя).
Для точной настройки БП следует к его выходу подключить мультиметр и выставить напряжение до 50В. Резистором R1 выставить максимальное напряжение, мультиметр должен показывать 30В. На встроенном вольтметре выставить 30В «подкручивая» резистор R4.

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!

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.

НАЗАД на страницу РАДИОпитание