Импульсный блок питания (см. рисунок) состоит из выпрямителей сетевого напряжения, задающего генератора, формирователя прямоугольных импульсов регулируемой ширины, двухкаскадного усилителя мощности, выходных выпрямителей и схемы стабилизации выходного напряжения.
Задающий генератор, выполненный на элементах микросхемы DD1.1, DD1.2 (К555ЛА3), вырабатывает прямоугольные импульсы частотой 150 кГц. На элементах DD1.3, DD1.4 собран RS-триггер, на выходе которого частота выходных сигналов составляет 75 кГц. На элементах DD2.1, DD2.2 (К555ЛИ1) реализован узел управления шириной коммутирующих импульсов. Регулировка ширины импульсов осуществляется через оптронную пару U1.1, U1.2. Выходной каскад формирователя коммутирующих импульсов собран на элементах DD2.3, DD2.4. Максимальная мощность на выходе формирователя импульсов 40 мВт.
Первый каскад усиления мощности выполнен на транзисторах VT1, VT2 (КТ645А), второй — на транзисторах VT3, VT4 (КТ828). Выходная мощность каскадов — 2 и 60…65 Вт соответственно. На транзисторах VT5, VT6, оптроне U1.1, U1.2 собрана схема стабилизации выходного напряжения. Если напряжение на выходе блока питания ниже нормы (12 В), стабилитроны VD19, VD20 (КС182+КС139) закрыты, транзистор VT5 закрыт, транзистор VT6 открыт, через светодиод оптрона U1.2 протекает ток, ограниченный резистором R14; сопротивление фотодиода оптрона U1.1 минимально. Сигнал, снимаемый с выхода элемента DD2.1 и подаваемый на входы схемы совпадения DD2.2 напрямую и через регулируемый элемент задержки (R3…R5, C4, VD2, U1.1) из-за малой величины RC-постоянной, поступает практически одновременно на входы схемы совпадения (элемент DD2.2). На выходе этого элемента формируются широкие управляющие импульсы. На первичной обмотке трансформатора Т1 (выходах элементов DD2.3, DD.2.4) формируются двуполярные импульсы регулируемой ширины.
Если по какой-либо причине напряжение на выходе блока питания увеличится сверх нормы, через стабилитроны VD19, VD20 потечет ток, транзистор VT5 приоткрывается, VT6 закрывается, уменьшается ток через светодиод оптрона U1.2, возрастает сопротивление фотодиода оптрона U1.1. Ширина управляющих импульсов уменьшается, происходит автоматическое регулирование выходного напряжения (мощности).
При коротком замыкании нагрузки светодиод оптрона U1.2 гаснет, сопротивление фотодиода оптрона U1.1 максимально, а ширина управляющих импульсов минимальна. Кнопка SB1 предназначена для запуска схемы при аварийной ситуации (отключении блока питания).
При максимальной ширине управляющих импульсов положительные и отрицательные импульсы не перекрываются во времени, поскольку между ними существует временной зазор, обусловленный наличием резистора R3 в RC- формирующей цепи. Тем самым
снижается вероятность протекания сквозных токов через выходные относительно низкочастотные транзисторы второго каскада усиления мощности, имеющие достаточно большое время рассасывания избыточных носителей на базовом переходе. В качестве транзисторов VT3, VT4 целесообразно использовать более современные высокочастотные с высокими коэффициентами передачи по току. Выходные транзисторы следует установить на ребристые теплоотводящие радиаторы с площадью теплосъема не менее 200 см2.
Каскады усиления мощности и схема формирования двуполярных импульсов получают питание от выпрямителей, выполненных на диодных мостах VD5…VD12 и элементах R9.R11, C6…C9, С12, VD3, VD4.
Трансформаторы Т1, Т2 выполнены на ферритовых кольцах К10х6х4,5 3000 НМ, Т3 — К28х16х9 3000 НМ. Первичная обмотка трансформатора Т1 содержит 165 витков провода ПЭЛШО 0,12, вторичные — 2х65 витков ПЭЛ-2 0,45 (намотка в два провода). Первичная обмотка трансформатора Т2 содержит 165 витков провода ПЭВ-2 0,15 мм, вторичные — 2х40 витков того же провода. Первичная обмотка трансформатора Т3 содержит 31 виток провода МГШД, продетого в кембрик и имеющего сечение 0,39 мм2, вторичная обмотка имеет 3х6 витков провода ПЭВ-2 1,27 мм (параллельное включение).
При подключении обмоток трансформаторов необходимо правильно их фазировать (начала обмоток показаны на рисунке звездочками).
Блок питания работоспособен в диапазоне изменения сетевого напряжения 130…250 В. Максимальная выходная мощность при симметричной нагрузке может достигать 60…65 Вт (стабилизированное напряжение положительной и отрицательной полярности 12 В и стабилизированное напряжение переменного тока частотой 75 кГц, снимаемые с вторичной обмотки трансформатора Т3). Напряжение пульсаций на выходе блока питания не превышает 0,6 В. Размеры блока 190х140х60 мм.
При налаживании блока питания сетевое напряжение на него подают через разделительный трансформатор или феррорезонансный стабилизатор с изолированным от сети выходом. Все перепайки в блоке допустимо проводить только при полном отключении устройства от сети. Последовательно с выходным каскадом на время налаживания устройства рекомендуется включить лампу накаливания 60 Вт на 220 В. Эта лампа защитит выходные транзисторы в случае ошибок в монтаже. Оптрон U1.1, U1.2 должен быть рассчитан на напряжение пробоя изоляции не менее 400 В. Работа устройства без нагрузки не допускается.
М.А. Шустов, г. Томск
Литература — Электрик № 4/2000
Загрузка...