Предлагаемый блок питания содержит минимум намоточных изделий, не боится перегрузок, обеспечивает гальваническую развязку нагрузки от сети, плавный пуск и стабилизацию выходного двуполярного напряжения. Устройство предназначено для нагрузок, требующих двуполярного напряжения питания. По сравнению с прототипом предлагаемый блок отличается простотой и применением более распространенных деталей.
Предлагаемый сетевой импульсный блок питания, отличающийся малой проходной емкостью, имеет небольшие габариты и может быть размещен непосредственно в отсеке для батареи. Кроме повышения экономичности эксплуатации мультиметра в стационарных условиях, с таким блоком питания возможны измерения в цепях, непосредственно связанных с сетью, без дополнительной погрешности.
Представленный вариант стабилизатора обеспечивает выходное напряжение в пределах 5...30 В при токе нагрузки до 5 А. Кроме микросхемы и регулирующего транзистора он содержит измерительный мост, образованный резисторами. Особенность моста в том, что через входящий в него резистор R7 протекает большая часть тока нагрузки. Требуемое выходное напряжение устанавливают подстроечным резистором R6, значение тока (в данном случае 5А), при превышении которого СН становится стабилизатором тока, — резистором R2.
Стабилизатор обеспечивает на нагрузке регулируемое напряжение от 15 до 38 В при номинальном входном напряжении с выпрямителя 42 В. Ток нагрузки — до 3 А. Коэффициент стабилизации — не менее 300, амплитуда пульсации выходного напряжения — не болев 5 мВ.
Предлагаемый импульсный стабилизатор напряжения от аналогичных устройств отличается простотой, хорошей повторяемостью и отсутствием регулировочных элементов. С указанными на схеме элементами выходное напряжение стабилизатора составляет около 5 В, а максимальный ток нагрузки — 0,5...0,7 А. Уровень пульсации при выходном токе 0,7 А — около 0,1 В и от нагрузки мало зависит. КПД стабилизатора — примерно 80...85%.
Несмотря на то, что сейчас появились микросхемы низковольтных (3...5 В) стабилизаторов напряжения с малым падением напряжения, они еще пока мало распространены, особенно среди радиолюбителей. А ведь низковольтные стабилизаторы сейчас приобретают особую актуальность. Почти все аудиоплейеры питаются от источника 3 В, многие современные радиоприемники также требуют этого напряжения, не говоря уже о микропроцессорах. Предлагаемые вниманию читателей устройства — попытка сделать подобные низковольтные стабилизаторы на доступных и недорогих элементах. Схемотехника стабилизаторов напряжения для питания устройств с низковольтным питанием имеет особенности. Например, наиболее эффективна простейшая защита стабилизаторов ограничением максимального тока нагрузки при низком выходном напряжении.
Падение напряжения на регулирующем транзисторе стабилизатора при замыкании на выходе мало отличается от рабочего и транзистор перегревается незначительно. Весьма актуально именно для низковольтных стабилизаторов уменьшение минимального напряжения между входом и выходом, поскольку при этом повышается не только экономичность аппаратуры, но и ее надежность. Например, если применить в трехвольтном стабилизаторе микросхему с падением напряжения на ней также три вольта, то питающий это устройство выпрямитель должен отдавать напряжение с учетом пульсаций около 9 В. Если это напряжение, вследствие пробоя микросхемы, попадет на нагрузку, весьма вероятно, что она выйдет из строя.
Основные параметры стабилизатора: Входное напряжение, В............................................................ 14...20; Выходное напряжение, В...........................................................12; Ток нагрузки, А.........................................................................0...0,5; Изменение выходного напряжения (ток нагрузки до 0,5 А), В.....< 0,1; Ток покоя, мА............................................................................15; Ток короткого замыкания, мА.....................................................<0,1.
Стабилизатор некритичен к разводке печатной платы и размещению деталей на ней. Поэтому монтаж его зависит главным образом от опыта самого конструктора и габаритов предварительно подобранных деталей. Ток короткого замыкания устройства равен нулю, а значит, исключает перегрев регулирующего транзистора при срабатывании защиты.
Особенность этого транзисторного компенсационного стабилизатора напряжения — применение в цепи обратной связи полевого транзистора VT3, который выполняет роль динамической нагрузки для транзистора VT2. Вследствие этого коэффициент стабилизации напряжения повышается: при изменении входного напряжения от 11 до 19 В выходное напряжение изменяется в пределах ±60 мВ. Номинальное значение выходного напряжения при использовании стабилитрона типа Д814Б равно 9 В.
Этот компенсационный стабилизатор, предназначенный для питания малогабаритной радиоаппаратуры, очень прост. Его отличает малое собственное потребление тока — всего 20...30 мкА. Выходное сопротивление стабилизатора — 0,5..1 Ом, коэффициент стабилизации — более 50, максимальный ток нагрузки — 50 мА.
Давно уже известен тот факт, что заряд электрохимических источников питания асимметричным током, при соотношении Iзар : Iразр = 10:1, в частности кислотных аккумуляторов, приводит к устранению сульфатации пластин в батарее, т.е. к восстановлению их емкости, что, в свою очередь, продлевает срок службы батареи. Не всегда есть возможность находиться возле зарядного устройства и все время контролировать процесс зарядки, поэтому зачастую либо систематически недозаряжают батареи, либо перезаряжают их, что, конечно же, не продлевает срок их службы.
Для питания ноутбуков от бортовой сети автомобиля выпускаются преобразователи напряжения, но они имеют достаточно высокую стоимость, от $50 и выше. Стоимость описываемого преобразователя на много ниже. Тем более, что большую часть деталей можно взять из старого блока питания от компьютера. Сборка займет пару вечеров. КПД этого преобразователя, при выходном токе 3А составляет 95%. При менее жестких режимах КПД может достигать 97%.
В качестве автономных источников питания широко применяются аккумуляторы и аккумуляторные батареи различных типов. В связи с этим возникает проблема их зарядки, так как для каждого из них требуется "свое" зарядное устройство. Кроме того, для увеличения срока службы некоторых аккумуляторов, например никель-кадмиевых, рекомендуется периодически проводить контролируемую разрядку с последующей полной зарядкой. Предлагаемое автором автоматическое устройство предназначено для зарядки и проведения циклов разрядка—зарядка большой номенклатуры малогабаритных аккумуляторов.
Используя пороговые свойства мощных полевых переключательных транзисторов, можно собрать простое устройство защиты от превышения питающего напряжения без стабилитронов, компараторов и других пороговых элементов. Такое устройство имеет малые габариты, поэтому его можно встраивать внутрь уже готовых приборов и изделий. Для уменьшения габаритов оно собрано на транзисторной сборке IRF7316, в состав которой входят два мощных полевых переключательных транзистора с p-канапом. Предельные значения параметров каждого из транзисторов: сопротивление открытого канала — 0,06 Ом, максимальный ток стока — около 4 А, максимальное напряжение исток-сток 30 В, затвор-исток 20 В, суммарная рассеиваемая мощность сборки — 1,3...2 Вт.
Особенность предлагаемого симисторного регулятора мощности — включение симистора в моменты перехода мгновенного значения сетевого напряжения через ноль. Мощность регулируется изменением числа полупериодов переменного напряжения, приложенных к нагрузке за определенный интервал времени. Такой регулятор пригоден только для регулирования мощности нагревательных приборов (Паяльника, обогревателя, кухонной плиты), обладающих значительной тепловой инерцией. для регулирования яркости освещения он не подходит, лампы будут сильно мигать.
Предлагается повышающий инвертор постоянного напряжения, обладающий неплохими характеристиками, несмотря на то, что в нём использован минимум элементов. За счёт пропорционального токового управления транзисторами существенно уменьшены потери на их переключение и повышен КПД преобразователя. В реальном устройстве он составил 82...85% притоке нагрузки 1 А.
