Сетевой блок питания для мультиметра

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.



Ток, потребляемый переносным цифровым мультиметром (например, М8*), М838, М890, MY68 и др), обычно не превышает 10 мА. В таких приборах в качестве автономного источника питания используют, как равило, гальванические батареи или аккумуляторы на напряжение 9 В ("Крона" или 6F22) При ежедневной работе прибора батарея (при емкости 170...250 мА-ч) может разрядиться менее чем за месяц.
Для питания цифровых мультиметров от сети переменного тока необходимо, чтобы проходная емкость между первичной и вторичной цепями блока питания была минимальной, а сопротивление изоляции значительно превышало входное сопротивление прибора.
Тогда возможны измерения и в цепях, имеющих связь с питающей сетью, без возникновения дополнительных погрешностей la рис. 1 представлена схема такого блока питания.

Основные технические характеристики:
Номинальное выходное напряжение, В 9
Ток нагрузки, мА, не Более 10
Частота преобразования, кГц, 200-250
Амплитуда пульсаций, мВ при токе 10 мА, не более 100
Относительная нестабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки в пределах 0 - 100мА, не более, % 2
Относительная нестабильность выходного напряжения при изменении входного напряжения в пределах 170...240 В при токе нагрузки 1 (10) мА, % 0,6 (1) Проходная емкость пф, 5
Сопротивление изоляции между первичной к вторичной цепями, МОм, не менее 500



В устройстве применен выпрямитель с гас щим конденсатором на диодном мосте VD1. Выпрямленное напряжение (его значение на конденсаторе фильтра С2 ограничено напряжением стабилизации стабилитрона VD2 — примерно 15 В) питает микросхему DD1 — четыре триггера Шмитта 2И-НЕ На них собран генератор импульсов (DD1.1) и усилитель мощности (DD1.2—DD1.4). Особенность генерагора — небольшой потребляемый ток в режиме холостого хода. При частоте 200 кГц микросхема потребляет около 1 мА. Трансформатор Т1 служит для развязки между первичной и вторичной цепями. Вторичная обмотка трансформатора Т1 подключена к удвоителю напряжения (С6, С7, VD3 и VD4). Выходное напряжение стабилизирует стабилитрон VD5. На рис. 2 представлена зависимость выходного напряжения от тока нагрузки.
При разработке этой конструкции минимизировано число используемых деталей и упрощено изготовление разделительного трансформатора. Этим же обусловлено использование удвоителя напряжения во вторичной цепи;



мостовой выпрямитель потребовал бы увеличения числа витков во вторичной обмотке трансформатора Т1 Плату с преобразователем размещают в батарейном отсеке мультиметрв (рис. 3), а элементы С1, R1 и R2 — в корпусе сетевой вилки (рис. 4). Чертеж печатной платы и расположение элементов показаны на рис. 5.
Конденсаторы С1 — К73-17, СЗ—С7 — керамические КМ-4, КМ-5, КМ-6, К10-17 или аналогичные импортные; полярные конденсаторы С2, С8 — оксидные, любые малогабаритные.



Стабилитрон VD2 — любой с напряжением стабилизации 12... 15 В и допустимым током не менее 20 мА. Диоды КД522А можно заменить диодами серии КД521 или аналогичными малогабаритными импульсными диодами с допустимым средним прямым током не менее 20 мА. Стабилитрон VD5 — любой с напряжением стабилизации 9 В и допустимым током не менее 20 мА.
HEF4093 или их отечественный аналог К561ТЛ1.



Обмотки трансформатора Т1 наматывают на кольцевом магнитопроводе размерами 10x6x5 мм из феррита 2000НМ. Острые грани кольца аккуратно стачивают мелкой наждачной бумагой. Кольцо обматывают двумя-тремя слоями ленты ФУМ толщиной 0,1 и шириной 10 мм. Такую ленту обычно использую т для уплотнения резьбовых соединений при проведении сантехнических и авторемонтных работ, приобрести ее можно в хозяйственном магазине. Лента ФУМ изготовлена из фторопласта-4Д, который по физическим характеристикам практически не отличается от хорошо известного фторопласта-4, обладающего хорошими диэлектрическими свойствами. Обмотки наматывают "внавал" с противоположных сторон ферритового кольца.
Они содержат по 30 витков провода ПЭЛ 0,12. Для намотки можно использовать и провод марки ПЭЛШО, проходная емкость при этом несколько уменьшится.
Полезно проверить сопротивление изоляции между первичной и вторичной цепями при напряжении 1000 В.
Важно обеспечить надежную фиксацию шнура питания в мультиметре, чтобы исключить его случайное выдергивание.



Налаживание устройства удобно производить с лабораторным блоком питания, который подключают к контактам монтажной колодки на плате устройства.
На выходе блока питания устанавливают напряжение 12... 15 В и с помощью осциллографа контролируют импульсное напряжение на выводах 4 10 или 11 DD1.
Амплитуда импульсов должна быть соответственно 9... 12 В, а период — 4...5 мкс.
Если период не укладывается в указанный интервал, его подстраивают изменением параметров элементов R3, С4.
Далее устройство отключают от блока питания и подключают к сети 220 В согласно схеме через элементы С1, R1 и R2. Следует помнить, что первичные цепи устройства не имеют гальванической развязки от сети, поэтому при налаживании нужно соблюдать особую осторожность Цифровым мультиметром измеряют напряжение на выходе устройства без нагрузки и с нагрузкой сопротивлением 910 Ом.
Разность его значений не должна превышать 2 %. В противном случае возможно, что емкость конденсаторов С1, С5 или С6 далека от номиналов. Затем с помощью осциллографа измеряют напряжение пульсаций, оно не должно превышать 0,1 В при нагрузке 910 Ом.
Если все-таки оно больше, нужно увеличить емкость конденсатора С7 или подобрать другой тип конденсатора.



При использовании элементов для поверхностного монтажа (SMD компоненты) размеры устройства можно значительно уменьшить; его внешний вид представлен на рис. 6, 7. Параметры блока питания не отличаются от предыдущего варианта. Элементы С1, R1 и R2 расположены на печатной плате. Объем такого блока питания приблизительно в два раза меньше объема батареи "Крона".



В качестве DD1 используется CD40106BM (6 триггеров Шмитта с инверсией), поэтому схема несколько изменена (рис. 8). Чертеж печатной платы и расположение элементов показаны на рис. 9. Конденсаторы СЗ—С7 и резистор R3 — типоразмера 1206. Диоды VD3, VD4 и мостового выпрямителя VD1 — BAS32 или аналогичные. В остальном элементы и налаживание не отличаются от предыдущего варианта преобразователя От редакции. Для повышения надежности рекомендуем использовать конденсатор К73-17на номинальное напряжение 630 В.
Разместив описанный здесь преобразователь питания полностью в блок-вилке, можн повысить эксплуатационную безопасность.

Источник: "Журнал Радио"