Питание "малышек" и мобилок в авто
26.02.2017 10:43| Уголок радиоконструктора |
Юрий ВИНОГРАДОВ
В последнее время в продаже появились маломощные радиостанции, работающие в диапазоне 433...434 МГц. В их числе и миниатюрная (чуть больше пачки сигарет) радиостанция Apollo. По своим возможностям и удобству пользования (69 каналов, персональный вызов в системе CTCSS, звонки, "замки" и др.) она может быть отнесена к самой современной связной аппаратуре. Небольшая "дальнобойность" Apollo (по паспорту — 2 мили) во многих случаях оказывается вполне достаточной.
Среди возможных применений этой радиостанции — оперативная связь в группе автомобилей. Однако штатный источник питания — три элемента АА — не может обеспечить достаточно продолжительную работу в режиме обязательного в таких случаях непрерывного контроля эфира. Даже работая только на прием, радиостанция израсходует гальваническую батарею емкостью 400 мА·ч за -16...60 ч, а аккумуляторы (750 мА-ч) потребуют перезарядки через 30... 100 ч. Ток, потребляемый станцией в режиме непрерывного приема, — 18...25 мА, в режиме контроля эфира — 7...15 мА, а при передаче — 110... 120 мА. Пониженное энергопотребление станции в режиме контроля эфира достигается тем, что активная работа приемника перемежается паузами. Но это не влияет на оперативность связи: длительность паузы меньше длительности вызывного сигнала корреспондента и его появление в эфире обнаруживается незамедлительно.
На рис. 1 показана схема устройства, формирующего нужное для питания радиостанции Apollo напряжение от автомобильного аккумулятора. В основе устройства — эмиттерный повторитель, выполненный на составном транзисторе VT1. Напряжение 5,6 В на его базе задает опорный стабилитрон VD1. Напряжение на эмиттере VT1 будет ниже напряжения на базе и окажется в пределах 3,6...4,5 В.
Важнейшее требование к стабилизатору, питающему дорогостоящий аппарат, — надежность. Здесь она достигается тем, что каждый элемент ставится в режим, далекий от предельно допустимого. Так, напряжение на коллекторе транзистора VT1 ниже максимального примерно в 8 раз, ток в стабилитроне VD1 меньше в 5 раз, а коллекторный ток транзистора даже в режиме передачи не достигает и 0,051Кmax- Достаточный запас имеется и по рассеиваемой на VT1 мощности.
Но и это не все. На случай пусть и маловероятного пробоя транзистора VT1 или обрыва стабилитрона VD1 (в обоих этих случаях напряжение на выходе преобразователя увеличилось бы до совершенно недопустимых 11...12 В) в устройство введены транзистор VT2, стабилитрон VD2 и подстроечный резистор R3. Эти элементы образуют структуру, функционирующую подобно сильноточному стабилитрону. Если резистором R3 выставить на базе транзистора VT2 напряжение, близкое к открыванию перехода база-эмиттер, то при аварийном повышении напряжения на выходе в коллекторе VT2 возникнет ток, сжигающий предохранитель FU1. Итак, даже при пробое транзистора VT1 или обрыве опорного стабилитрона VD1 напряжение питания радиостанции увеличится лишь на несколько десятых долей вольта, да и то на короткое время.
В качестве VD1 может быть взят практически любой стабилитрон, имеющий напряжение стабилизации, близкое к 5,6 В. Но поскольку разброс по этому параметру довольно велик (см. таблицу), стабилитрон рекомендуется подобрать. Можно применить два стабилитрона, включенных последовательно, например, КС133А и КС119А. Для небольшого увеличения напряжения стабилизации последовательно со стабилитроном можно включить германиевый или кремниевый диод (германиевый увеличит напряжение на выходе стабилизатора на 0,3...0,4 В, кремниевый — на 0,6...0,7 В). Составной стабилитрон может иметь лучшую термостабильность, поскольку отрицательный температурный коэффициент напряжения (ТКН) одной его составляющей может быть компенсирован положительным ТКН другой.
Резистор R1, ограничивающий аварийный ток, — МЛТ-1. Правда, в аварийном режиме на нем будет рассеиваться мощность, значительно превышающая 1 Вт, но за малые доли секунды до момента пережигания предохранителя он не успеет даже нагреться. Резистор можно изготовить из отрезка провода ПЭНХ (нихром) диаметром 0,15 и длиной 10... 15 см, намотав его на подходящую болванку — сожженный предохранитель или высокоомный резистор.
Малогабаритный предохранитель FU1 типа ВП1-2 впаивают непосредственно в плату. Нужды в быстрой его замене нет, поскольку этому должно предшествовать выяснение причин случившегося.
Устройство смонтировано на плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (рис. 2). Отверстия МЗ в плате служат для крепления транзисторов (КТ972А крепится "лицом" к плате), а отверстия 0 2,1 — для крепления самой платы в корпусе размерами 48x44x13 мм, склеенном из листового полистирола толщиной 2 мм. Такую конструкцию можно вставить непосредственно в радиостанцию на освободившееся от штатной батареи место.
Порог срабатывания защиты от перенапряжения выставляют резистором R3 при отключенной нагрузке. Начинают с того, что движок этого резистора устанавливают в нижнее (по схеме) положение. Убедившись в том, что напряжение на выходе находится в пределах 3,6...4,5 В, а потребляемый от источника +12 В ток не превышает 17...20 мА (суммарный ток в стабилитронах VD1 и VD2), перемещают движок резистора R3 до момента начала роста потребляемого тока (открывается транзистор VT2). Чуть вернув назад движок R3 (закрыв тем самым транзистор VT2), оставляют его в этом положении.
Во всех режимах работы радиостанции и во всем диапазоне рабочей температуры напряжение на выходе стабилизатора должно оставаться в пределах 3,2...4,5 В, а напряжение включения транзистора VT2 — не более 5,5 В. Ток, потребляемый самим устройством, не должен превышать 20...22 мА.