Форум радиоконструкторов

Поддерживается техническим комитетом Лиги радиолюбителей Украины.
Текущее время: 17 окт 2017, 14:30

Часовой пояс: UTC+03:00




Начать новую тему  Ответить на тему  [ 6 сообщений ] 
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: СТАБИЛИЗАТОР 13,8 В ✕ 25 А С ЗАЩИТОЙ
СообщениеДобавлено: 05 мар 2016, 18:57 
Не в сети

Зарегистрирован: 21 фев 2016, 08:19
Сообщения: 38
Откуда: Винница
Хоть пол света обойдёшь — лучше схемы не найдёшь!

Изображение

Каких только блоков питания для своих радиостанций и трансиверов напридумывали за последние десятилетия радиолюбители всего мира. Всевозможные трансформаторные и бестрансформаторные, импульсные двухтактные и однотактные, стабилизированные и нет, с защитой и без.

Но мне пришлось создавать свой собственный, надёжный, стабильный и дешёвый. Преимуществом этого блока является его простота и полное отсутствие радиопомех, свойственных импульсным блокам питания, а также крепление фланца коллектора мощного регулирующего транзистора непосредственно к шасси — дюралевой пластине размером 245✕155 мм и толщиной 10 мм, что обеспечивает хороший теплоотвод и упрощает конструкцию.

Предлагаю данный блок питания для повторения радиолюбителями, имеющими трансиверы любых марок и типов с напряжением питания 13,8 В и выходной мощностью до 120 Вт, и гарантирую её отличную и качественную работу. Все применяемые в схеме радиокомпоненты имеются в широкой розничной продаже. Силовой трансформатор может быть любого типа габаритной мощностью не менее 300 Ватт, но лучшим выбором является тороидальный.


Изображение

Переменное напряжение величиной 18 Вольт с вторичной обмотки силового трансформатора поступает на выпрямительные диоды VD1—VD4 типа Шоттки, расположенные попарно на двух изолированных от корпуса радиаторах. Диоды VD1, VD2 крепятся к радиатору непосредственно, а диоды VD3, VD4 через слюдяные прокладки и изолирующие шайбы. Вместо диодов можно применить полевые МОП-транзисторы по схеме http://radon.org.ua/index.php?option=com_content&view=article&id=5531:2015-02-15-09-25-42&catid=42:2010-10-25-20-23-44&Itemid=64

Изображение

Схема стабилизатора работает следующим образом. Выпрямленное напряжение с минуса конденсатора С1, ёмкость которого может быть вдвое больше, поступает на эмиттер регулирующего транзистора VT1 типа TIP35C в корпусе TO-218 или TO-247, а через резистор R1 и предохранитель FUSE на вход микросхемы интегрального стабилизатора типа LM79M12 в корпусе TO-220 Plastic Package, в опорный вывод которого включен обычный не яркий зелёный светодиод, выполняющий роль стабилитрона с напряжением стабилизации около 1,8 В.

При малой нагрузке выходной ток стабилизатора обеспечивает сама микросхема, поскольку падения напряжения на резисторе R1 недостаточно для отпирания транзистора VT1. При увеличении нагрузки транзистор VT1 отпирается и через него начинает протекать ток в β (бета) раз больший тока через микросхему. Электролитический конденсатор С2 устраняет переходные процессы и сглаживает пульсации выходного напряжения, его желательно зашунтировать керамическим конденсатором ёмкостью 0,1 мкФ.

Монтаж силовых цепей стабилизатора (на схеме они выделены жирными линиями) необходимо производить многожильным медным проводом сечением 4 мм² уделяя особое внимание качеству паек и комплектующих элементов. Зачищенные выводы силовых проводов и выводы соответствующих деталей прикладывают один к другому и плотно обматывают в один слой тонким медным проводом без изоляции, делая так называемый бандаж, после чего смачивают флюсом Ф3 и паяют хорошо прогретым 90-Ваттым паяльником не экономя припой.

Показанные точками на схеме соединения деталей необходимо спаивать между собой без применения длинных проводников. Катод светодиода припаивают непосредственно к первой ножке (GND) интегрального стабилизатора, анод припаивают к плюсу конденсатора C2 и выходной клемме. Выводы светодиода необходимо изгибать не ближе 3 мм от корпуса, чтобы не передавать механическое напряжение на кристалл. Интегральный стабилизатор LM79M12 (фото ниже) следует применять в изолированном корпусе и крепить к шасси рядом с транзистором VT1.

Изображение

Применение диодов VD1—VD4 типа Шоттки обусловлено малым прямым падением напряжения, раза в три меньшим, чем у обычных кремниевых диодов, что уменьшает их нагрев и увеличивает КПД выпрямителя. Вместо четырёх отечественных диодов КД2998Г в мостовом выпрямителе, он ещё называется «мост Греца», можно использовать три импортные сборки диодов Шоттки, такие как MBR30100CT (30 А ✕ 100 В) включённые по приведённой ниже схеме. Они тоже должны крепиться к радиаторам с использованием термопроводящей пасты.


Изображение Изображение

Правильно собранная схема стабилизатора в наладке не нуждается. Во избежание больших бросков тока при включении блока питания в сеть, что может вызвать перегорание сетевого предохранителя или пробой выпрямительных диодов, в цепь первичной обмотки силового трансформатора последовательно с предохранителем следует включить полупроводниковый термистор NTC типа SCK-105 (10 Ом, 5А).

Такой же термистор (http://radiocom.dn.ua/image/data/pdf/NTC-MF72.pdf) но сопротивлением от 20 Ом и выше на рабочий ток 2 А можно включить последовательно с лампой накаливания 220 В в светильнике или последовательно с люстрой из нескольких ламп для продления срока службы спиралей, как минимум вдвое.

Изображение Изображение Изображение

Охлаждение радиаторов диодов, силового трансформатора и всего внутреннего пространства стабилизатора производится с помощью кулера ⌀80—90 мм на рабочее напряжение 24 В питаемого непосредственно с выхода выпрямителя и включаемого контактами биметаллического термостата типа JUC-31F-70-H с температурой замыкания контактов 70 °C прикреплённого к радиатору между диодами VD1, VD2.

Изображение Изображение

При длительной работе на передачу, когда силовой трансформатор уже нагрелся, но кулер ещё не включился, можно применить схему двухуровневого охлаждения, приведённую ниже. В обычном режиме на кулер подаётся напряжение 12 В и он работает на пониженных оборотах, охлаждая внутреннее пространство блока. При нагреве радиаторов термостат срабатывает и на кулер подаётся напряжение 24 В, увеличивая его обороты до максимальных.

Изображение Изображение

Для защиты трансивера от аварийного превышения выходного напряжения стабилизатора можно применить классическую схему на тиристоре, подключаемую параллельно клеммам питания трансивера, срабатывание которой закорачивает цепь и вызывает перегорание предохранителя на шнуре питания трансивера, обесточивая его.


Изображение

Однако себе такую защиту принципиально не делал, полагаясь на качество применённых деталей, надёжность схемы и Божью милость, подобно архитектору, смело стоящему под спроектированным и построенным им мостом, когда по нему торжественно проходит тяжёлый транспорт. С 2010 года работает у меня этот блок питания, и никаких проблем с ним никогда не возникало. Главное, чтобы выходное напряжение выпрямителя в холостом режиме не превышало 23—24 Вольта, а мощность рассеиваемая транзистором VT1 была не больше 120 Ватт.

Но для большей уверенности, наглядности и успокоения души, каждый раз при включении блока питания в сеть следует обязательно посмотреть сперва на показания вольтметра, контролирующего выходное напряжение, и лишь убедившись, что оно соответствует номинальному, только тогда можно смело включать сам трансивер.

Взвесив обстоятельства эксплуатации блока питания радиолюбителями разной квалификации в разных условиях, решил разработать схему защиты трансивера от пробоя силового транзистора при аварийном превышении тока нагрузки, перегреве или некачественном образце. Данный принцип защиты может быть применён также в параметрических стабилизаторах собранных по иным схемам. Быстродействие этой защиты как минимум на порядок выше, чем на тиристоре.

Изображение

Все дополнительные элементы схемы выделены цветом. Защита работает следующим образом. При пробое силового регулирующего транзистора TIP35C транзистор IRFR9024 запирается, что приводит к запиранию транзистора SUP70N03 и прекращению подачи напряжения с минуса выпрямителя на стабилизатор. Трансивер мгновенно обесточивается. Схема защиты собирается навесным монтажом в разрыве синего минусового провода идущего от минуса конденсатора C1 к эмиттеру транзистора VT1.

Транзистор SUP70N03 крепится к небольшому радиатору, изолированному от шасси. Вместо него можно использовать любой мощный ключевой полевой транзистор с сопротивлением сток-исток в открытом состоянии (Drain-Source On-State Resistance) не более 0,01 Ом и напряжением затвор-исток не менее 20 В, например FDP6035AL, IPD09N03LA, APM3055L, HUF75307D3, NTD4815NH. При параллельном включение двух транзисторов дополнительный радиатор может не понадобиться.

Конденсатор 47 мк необходим для запуска схемы при включении блока, он создаёт отпирающий импульс на затворе IRFR9024. Далее происходит уже самозапуск схемы защиты по триггерному эффекту. Применение оксидно-полупроводникового конденсатора типа К53-18 обусловлено сохранением его параметров при длительном отсутствии на нём напряжения и малой реактивностью. Транзистор IRFR9024 можно заменить на 2SJ598 или 2SJ176.

Изображение Изображение

Улучшенная схема защиты представлена на рисунке ниже. Она работает по тому же принципу, что и предыдущая, но не содержит дефицитный и не всегда надёжный электролитический конденсатор. В предыдущей схеме при включении блока зарядка электролитического конденсатора 47 мк приводила к открыванию транзистора VT3 и последующему открыванию транзистора VT2, что не всегда вело к срабатыванию защиты и появлению напряжения на выходе стабилизатора по причине зависимости от наявности и величины выходной нагрузки.

Изображение

В улучшенной схеме первым открывается транзистор VT2 подавая напряжение на схему стабилизатора. При выключении блока на конденсаторе C1 остаётся напряжение, которое при следующем быстром включении, например, при пропадании и появлении электропитания, не позволяет защите срабатывать и появляться напряжению на выходе стабилизатора. Поэтому для ускорения разряда конденсатора C1 необходимо параллельно ему включить резистор номиналом несколько килоом или маломощную лампочку накаливания на 24—28 Вольт, или подключать их через кнопку «разряд» на передней панели. Монтаж схемы защиты показан на фото ниже.

Изображение

На фото внизу показан блок стабилизатора до установки защиты в ракурсе, доступном для визуального ознакомления с его внешней и внутренней конструкцией, и представления о его компоновке. Однако каждый может «слепить» его по-своему, главное не отступать от схемы, рекомендаций по монтажу, использовать качественные и проверенные детали, надёжный и компактный монтаж.

Измерительные приборы на передней панели блока типа М4203, причём контролировать ток не имеет особого смысла, поскольку все стоваттные трансиверы не потребляют больше 25 Ампер. Важнее контролировать входное и выходное напряжение стабилизатора двумя вольтметрами со шкалой, соответственно, 30 V и 15 V.


Изображение
__________________________________________________
Юрко СТРЕЛКОВ-СЕРГА (UT5NC)


Последний раз редактировалось Yurko 21 сен 2017, 17:42, всего редактировалось 36 раз.

Вернуться к началу
СообщениеДобавлено: 19 сен 2016, 09:58 
Не в сети

Зарегистрирован: 21 фев 2016, 08:19
Сообщения: 38
Откуда: Винница
Цитата:
в опорный вывод... включен обычный не яркий зелёный светодиод, выполняющий роль стабилитрона с напряжением стабилизации около 1,8 В

Если есть сомнения в надёжности зелёного светодиода, от которого напрямую зависит величина выходного напряжения стабилизатора, могу посоветовать включить параллельно ему другой светодиод с несколько большим напряжением свечения или такой же, но с последовательно включённым диодом. Тогда, при выходе из строя основного светодиода засветится дублирующий, при этом выходное напряжение стабилизатора лишь немного увеличится. Выведя дублирующий светодиод на переднюю панель, мы получим индикатор аварийного состояния и сигнал к ремонту схемы.


Последний раз редактировалось Yurko 28 апр 2017, 07:49, всего редактировалось 4 раза.

Вернуться к началу
СообщениеДобавлено: 26 окт 2016, 14:08 
Не в сети

Зарегистрирован: 26 окт 2016, 13:52
Сообщения: 2
А как его модернизировать в двухполярный стабилизатор?


Вернуться к началу
СообщениеДобавлено: 27 окт 2016, 12:14 
Не в сети

Зарегистрирован: 21 фев 2016, 08:19
Сообщения: 38
Откуда: Винница
Oleg писал(а):
А как его модернизировать в двухполярный стабилизатор?

Честно говоря, даже не задумывался, не было такой необходимости. В сети можете найти множество других схем биполярных стабилизаторов. Будет время, может подумаю...


Последний раз редактировалось Yurko 20 фев 2017, 09:28, всего редактировалось 1 раз.

Вернуться к началу
СообщениеДобавлено: 27 окт 2016, 18:50 
Не в сети

Зарегистрирован: 26 окт 2016, 13:52
Сообщения: 2
Благодарю вас за ответ. Попробую TIP36 поставить в положительное плечо и заменить 7912 на 7812. По идее должно получиться. Извините еще один вопрос: усилитель на полевиках, представленный вами, какой ток потребления у него на полной мощности.


Вернуться к началу
СообщениеДобавлено: 28 окт 2016, 11:28 
Не в сети

Зарегистрирован: 21 фев 2016, 08:19
Сообщения: 38
Откуда: Винница
Oleg писал(а):
усилитель на полевиках... какой ток потребления у него на полной мощности

Ток потребления любого усилителя, не учитывая ток покоя, зависит от сопротивления нагрузки, то есть от сопротивления колонок, а также от спектра воспроизводимых сигналов. Чем больше низких частот (басов) тем больший ток потребления. Рассчёт силового трансформатора, выпрямителя, конденсаторов фильтра, стабилизатора, соединительных проводов, необходимо проводить с учётом на максимальный ток. Его значение определяют просто по закону Ома, как отношение напряжения питания (например, плюсового) к омическому сопротивлению колонки, включаемой на выход усилителя. Например, напряжение питания 25 Вольт, сопротивление колонки 4 Ома. Делим 25 на 4 и получаем ток 6,25 Ампера. Это и будет максимальный рассчётный ток, который сможет потреблять и отдавать усилитель. Соответственно, максимальная отдаваемая статическая мощность усилителя будет равна произведению напряжения питания на ток в нагрузке и составит в нашем случае 25✕6,25 = 156 Ватт. Средняя отдаваемая звуковая мощность при этом будет примерно в 3,14 раза меньше, то есть около 50 Ватт, что вполне достаточно для дребезжания окон и затыкания ушей в квартире. В разрыв колонки, для её защиты от пробоя выходных транзисторов, можно включить предохранитель на 6 ампер. В реальности, источники питания должны рассчитываться как минимум на 20% большую мощность от потребляемой.


Вернуться к началу
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему  Ответить на тему  [ 6 сообщений ] 

Часовой пояс: UTC+03:00


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 0 гостей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  
cron


Создано на основе phpBB® Forum Software © phpBB Limited
Русская поддержка phpBB