3.2 ЛАБОРАТОРНЫЕ БЛОКИ ПИТАНИЯ

При настройке аппаратуры в радиолюбительской практике полезно иметь стабилизированные источники питания с плавной регулировкой выходного напряжения от нуля, что реализовано в описываемых далее устройствах. Максимальный выходной ток блоков - 1 А, для второго варианта ограничение тока может быть плавно установлено от единиц миллиампер до указанной величины. Блоки защищены от перегрузки и перегрева элементами использованной микросхемы КР142ЕН12А.

Принципиальная схема первого варианта блока приведена на рис. 95. Напряжение со вторичной обмотки трансформатора Т1 выпрямляется диодным мостом VD1, сглаживается конденсатором С3 и стабилизируется микросхемой DA1. Для уменьшения рассеиваемой на микросхеме мощности вторичная обмотка выполнена с отводами, выбираемыми переключателем SA1. В верхнем и среднем положениях SA1 (диапазоны выходных напряжений 13...20 и 6,5...13,5 В) включение микросхемы DA1 стандартно. На диапазоне О...7 В нижний по схеме вывод переменного резистора R3 подключен к

источнику питания -1,25 В, собранному на микросхеме DA2. В результате выходное напряжение микросхемы DA1 сдвинуто на 1,25 В вниз и регулируется от нуля.

В конструкции использован трансформатор ТН32, имеющий четыре вторичные обмотки по 6,3 В. Для источника отрицательного напряжения свободной обмотки нет, поэтому его выпрямитель собран по нестандартной схеме на диодах VD2 и VD3. Внешне она напоминает выпрямитель с удвоением напряжения, но ни один из выводов вторичных обмоток трансформатора Т1 не подключен к общему проводу.

При такой схеме выпрямителя напряжение на конденсаторе С7 примерно равно полной амплитуде (от пика до пика) напряжения относительно общего провода на том отводе вторичной обмотки, к которому подключен конденсатор С4. Поскольку с общим проводом при одном полупериоде соединяется один из выводов вторичной обмотки, а при следующем - другой, амплитуда напряжения на выбранном отводе зависит от положения переключателя SA2. В результате на диапазоне 0... 7 В напряжение на конденсаторе С7 соответствует по абсолютной величине напряжению на конденсаторе С6 (примерно 12... 15 В), составляет около 5 В при среднем положении SA2 и равно нулю при верхнем положении.

Интересна роль резистора R1. Для нормальной работы выпрямителей необходимо, чтобы токовая нагрузка моста VD1 по крайней

мере в два раза превышала нагрузку VD2, VD3, что и обеспечивает этот резистор. Без него после включения зарядившиеся до своих нормальных напряжений конденсаторы С3 и С7 начинают перезаряжаться - напряжение на конденсаторе СЗ медленно повышается, на конденсаторе С7 - падает.

Конденсаторы С1, С2, С5 и С6 устраняют высокочастотные помехи, возникающие в момент закрывания диодов, С8 уменьшает выходное сопротивление блока по переменному току и снижает выбросы напряжения на выходе в моменты переключения диапазонов. Диоды VD4 - VD6 защищают микросхемы при переходных процессах и в аварийных режимах.

Почти все элементы блока размещены на печатной плате из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (рис. 96). Использованы резисторы МЛТ, R3 - проволочный, типа ППЗ-40. Последовательно с ним можно установить еще один переменный резистор сопротивлением 51 Ом, что облегчит точную установку значения выходного напряжения. Оксидные конденсаторы - импортные аналоги К50-35, СЗ установлен параллельно печатной плате. Плата позволяет использовать и отечественные указанного типа, однако в этом случае в качестве СЗ придется установить четыре конденсатора 1000 мкфх40 В. Возможно использование и конденсаторов с осевыми выводами, для чего на плате предусмотрены соответствующие отверстия.

Остальные конденсаторы - КМ-6, К 10-17 или другие керамические. При монтаже блока были использованы диоды 1N4001 от разобранного импортного устройства, их вполне можно заменить на любые малогабаритные импульсные или выпрямительные диоды, например, КД103А или КД522Б. Вместо VD1 подойдет любой выпрямительный мост на выходной ток не менее 1 А, например, КЦ402 или КЦ405 с любыми буквенными индексами, кроме Ж и И. Мост можно собрать и из любых диодов на рабочий ток 1 А, например, КД243А -Ж (отечественный аналог диодов 1N4001 - 1N4007).

Микросхема DA1 установлена на игольчатый теплоотвод размерами 20 х 80 х 55 мм, он закреплен на печатной плате двумя винтами М2,5 и выступает за ее габариты.

Плата, трансформатор и остальные элементы устройства установлены в пластмассовую коробку размерами 70х95х150 мм. При этом теплоотвод расположен у боковой стенки большего размера. В ней напротив теплоотвода просверлено 35 вентиляционных отверстий диаметром б мм с шагом 10 мм.

Выключатель SA1 и предохранитель FU1 установлены на боковой стенке, микроамперметр РА1 (М4248 на 100 мкА), переключатель SA2 (ПГ2-17-ЗП4Н), резистор R3 и выходные гнезда - на крышке.

Настройка блока сводится к подбору резисторов R2, R4, R5 для получения на выходе напряжений, указанных на схеме у переключателя SA1. Если резисторы установлены с допуском 5%, то подбор может потребоваться только для R2, его удобно установить указанной на схеме величины и подбирать параллельно подключаемый ему резистор. Резисторы R6, R7 необходимы для точной установки выходного напряжения 0 В для случая, когда выходное напряжение микросхемы DA2 меньше (по абсолютной величине), чем DA1. При указанном сопротивлении R7 увеличение сопротивления резистора R6 на 1 Ом уменьшает напряжение на выходе блока на 0,5 мВ. Если такая точность установки нулевого напряжения не нужна или выходное напряжение микросхемы DA2 больше, чем DA1, вместо резистора R6 следует поставить перемычку.

Если не требуется регулировка выходного напряжения от нуля или микросхемы КР142ЕН18А нет, часть элементов устройства, расположенных по схеме рис. 95 ниже общего провода, не устанавливают.

Самостоятельно трансформатор для рассматриваемого блока удобно изготовить, используя в качестве основы трансформатор питания от лампового радиоприемника, радиолы или телевизора. Все вторичные обмотки такого трансформатора следует аккуратно смотать (они обычно намотаны поверх первичной). При этом следует подсчитать число витков накальной обмотки, она намотана самым

толстым проводом. После этого следует намотать изолированным проводом диаметром 0,7...0,9 мм три обмотки - первую (выводы 9 -13 на рис. 95) с вдвое большим числом витков, чем у накальной, и две с таким же, как накальная (выводы 7 - 8 и 14 -16). Если у используемого трансформатора две различных накальных обмотки, следует ориентироваться на обмотку с большим числом витков. Обмотка с меньшим числом витков служила для питания нити накала кенотрона, напряжение на ней - 5 В.

При изготовлении трансформатора для источника отрицательного напряжения лучше намотать еще одну обмотку проводом диаметром 0,15...0,3 мм с тем же, что и остальные, или несколько меньшим числом витков. В этом случае выпрямитель для него можно сделать по однополупериодной схеме, а стабилизатор - на микросхеме КР142ЕН12А. Из двух однотипных микросхем можно выбрать одну с меньшим напряжением стабилизации и установить ее на место DA1, резисторы R6 и R7 при этом становятся излишними.

Схема второго варианта блока питания приведена на рис. 97. Основное отличие от описанного выше блока заключается во введении операционного усилителя DA2 и установке микросхемы стабилизатора отрицательного напряжения -6 В вместо -1,25 В. Пока выходной ток достаточно мал и падение напряжения на токоизмерительном резисторе R2 меньше, чем установлено резистором R3, на

выходе 6 ОУ напряжение близко к напряжению на входе микросхемы DA1 (вывод 2), диод VD4 закрыт и ОУ не участвует в работе устройства. Если падение напряжения на R2 станет больше, чем на R3, напряжение на выходе DA2 снизится, откроется диод VD4, напряжение на выходе блока уменьшится до ограничения тока до установленной величины. Переход блока в режим стабилизации тока индицируется включением светодиода HL1.

Так как в режиме короткого замыкания напряжение на выходе ОУ должно быть меньше, чем -1,25 В, на величину падения напряжения на диоде VD4 и светодиоде HL1 (около 2,4 В в сумме), то напряжение отрицательного источника питания ОУ выбрано равным -6 В. Это напряжение необходимо при всех положениях SA2, пришлось переключать и вход выпрямителя VD2, VD3.

Микросхему КР1168ЕН6Б можно заменить на аналогичную с индексом А, на 79L06, а также на КР1162ЕН6А(Б), КР1179ЕН06, 7906, но у них габариты и расстояние между выводами больше (как у КР142ЕН12А), цоколевка совпадает. Микросхема К140УД6 заменима на КР140УД608, К140УД7, КР140УД708. Светодиод HL1 может быть любого типа красного свечения. В качестве R2 автор установил четыре параллельно соединенных резистора С2-29 2 Ом, 0,125 Вт. К точности этого резистора никаких требований нет, его можно изготовить и самостоятельно из отрезка высокоомного провода. Резистор R12 - СПЗ-19а. Остальные элементы - те же, что и в первом

варианте блока, аналогично и конструктивное оформление. Чертеж печатной платы приведен на рис. 98.

Сопротивления резисторов R3 и R4 могут отличаться от указанных на схеме в два раза, важно лишь, чтобы их соотношение было сохранено 1:10. Резистор R3 можно также заменить на два последовательно включенных, причем сопротивление второго должно составлять 5...10% от первого, это облегчит точную установку тока ограничения.

При настройке блока подбором резистора R7 устанавливают выходное напряжение 20 В и регулировкой R12 - О В. Поскольку эти регулировки взаимозависимы, их надо повторить несколько раз.

При пользовании источником в режиме стабилизатора тока переключатель SA2 следует устанавливать в положение, соответствующее минимальному напряжению, при котором в нагрузке обеспечивается необходимый ток. Блок будет стабилизировать ток и при положении SA2, обеспечивающем большее напряжение, но мощность, выделяемая на микросхеме DA1, может превысить предельно допустимую.