СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ ДЛЯ ПИТАНИЯ ТРАНЗИСТОРНОЙ АППАРАТУРЫ
Питание различной портативной транзисторной аппаратуры (приемников, магнитофонов и другой) в стационарных условиях наиболее целесообразно производить от сети переменного тока. Для этого необходимо иметь выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное. Кроме того, с целью обеспечения устойчивой работы радиоаппаратуры при различных переменных нагрузках и колебаниях сетевого напряжения, постоянное напряжение надо стабилизировать на нагрузке. Устройства, выполняющие эти функции и получившие широкое распространение для питания заводской и любительской транзисторной аппаратуры, принято называть стабилизированными выпрямителями.
В настоящей листовке описано несколько схем стабилизированных выпрямителей, которые обычно оформляются в виде самостоятельных блоков питания. Применение этих блоков позволит продлить срок службы батарей или аккумуляторов и наиболее полно использовать их в условиях, где применение сети переменного тока для питания радиоаппаратуры исключено.
Простой стабилизированный выпрямитель (рис. 1) очень удобен для питания портативных радиоустройств, потребляющих ток до 30 мА, при напряжении 9 В. Изменяя тип стабилитронов ДЗ, Д4 (Д808 или Д810), можно получить нужное напряжение в |. пределах 7 — 10,5 В.
Выпрямитель собран по обычной мостовой бестрансформаторной схеме. В двух смежных плечах моста включены стабилитроны ДЗ, Д4, осуществляющие, кроме выпрямления, и стабилизацию выходного напряжения. Такое сочетание выпрямительных (Д1, Д2) и стабилизирующих (ДЗ, Д4) диодов позволяет получить очень простой и компактный стабилизированный блок питания, содержащий небольшое число деталей. Конденсатор С1 выполняет функции безваттного ограничителя тока. Резистор R1 служит для разряда конденсатора С1 после выключения выпрямителя (цепь разряда: резистор R1, один из стабилитронов и диодов, нагрузка, резистор R2). Резистор R2 ограничивает импульс тока в момент включения выпрямителя, а конденсатор С2 уменьшает величины пульсаций на нагрузке.
Стабилизирующее действие такого выпрямителя объясняется тем, что в течение каждого полупериода переменного напряжения параллельно нагрузке (конденсатору С2) оказываются включенными неработающий стабилитрон и последовательно соединенный с ним работающий диод, сопротивление которого мало. Эти элементы совместно с конденсатором С1 и резистором R2 образуют диодный параметрический стабилизатор напряжения.
Такой простейший стабилизированный выпрямитель не боится коротких замыканий и хорошо зарекомендовал себя в работе. При сборке, с целью уменьшения величины пульсаций на нагрузке, следует подбирать стабилитроны с одинаковым стабилизирующим напряжением. Рабочее напряжение бумажного конденсатора CJ должно быть около 600 В. Учитывая, что выпрямитель имеет гальваническую, связь с сетью, надо исключить возможность его соприкосновения с деталями, находящимися под напряжением. Заземлять радиоустройство, работающее от такого выпрямителя, нельзя.
Лучшей фильтрацией и более высокой стабильностью выходного напряжения при изменении тока нагрузки от нескольких миллиампер до 250 мА обладает стабилизированный выпрямитель, выполненный по схеме рис. 2. Его выходное напряжение равно 9 В.
Он состоит из собственно выпрямителя, собранного по двухполупериодной схеме на диодах Д1, Д2 и стабилизатора компенсационного типа, представляющего собой эмиттерный повторитель (77), в котором опорное напряжение задается стабилитроном ДЗ. Работа такого стабилизатора основана на автоматическом изменении сопротивления регулирующего элемента — транзистора 77 при колебаниях входного напряжения или величины нагрузки. Действие схемы в упрощенном виде сводится к следующему.
Напряжение между эмиттером и базой транзистора 77 равно алгебраической сумме напряжений на стабилитроне ДЗ и нагрузке — гнездах Гн1, Гн2. Ес.чи, например, напряжение сети увеличивается или нагрузка уменьшается, то. напряжение на выходе будет стремиться увеличиться. Это приведет к уменьшению отрицательного смещения на базе транзистора 77, увеличению сопротивления участка эмиттер — коллектор и падения напряжения на нем, а следовательно, к уменьшению напряжения на выходе стабилизатора, которое восстановится до прежней величины, близкой к опорному напряжению на стабилитроне ДЗ.
Обратное явление происходит в случае уменьшения напряжения сети или увеличения тока нагрузки, при которых падение напряжения на регулирующем транзисторе уменьшается, а напряжение на выходе стабилизатора практически остается постоянным.
От рассматриваемого стабилизатора можно получить и стабилизированное напряжение 12 В при токе нагрузки до 250 мА. Для этого следует стабилитрон Д809 заменить стабилитроном Д813 и подобрать величину резистора R1 так, чтобы ток, протекающий через стабилитрон ДЗ стал равным 16 мА. Сердечник трансформатора Tpl собран из пластин УШ16, набор 20 мм. Обмотка 1а содержит 1440 витков провода ПЭВ-2 0,17; обмотка I6 — 1060 витков ПЭВ-2 0,13; вторичная обмотка II содержит 230+230 витков ПЭВ-2 0,27. В выпрямителе можно использовать силовые трансформаторы от заводских блоков питания к магнитофонам «Орбита-1», «Романтик», «Яуза-20» и других. Выпрямитель в этом случае собирается по мостовой схеме.
При монтаже стабилизированного выпрямителя транзистор 77 нужно установить на радиатор с общей рассеивающей поверхностью около 80 см2. Если все детали исправны и при сборке не допущено ошибок, какие-либо дополнительные работы по налаживанию (кроме установки тока через стабилитрон ДЗ) не требуются.
Большой практический интерес для радиолюбителей может представить схема питающего блока, приведенная на рис. 3. Такой блок позволяет с помощью ручного регулятора — переменного резистора R6 — устанавливать нужное стабилизированное напряжение в пределах от 3 до 15 В при токе нагрузки до 300 мА.
Выходное сопротивление блока всего 0,4 Ом. При выходном напряжении 10 В и токе нагрузки 20 мА коэффициент стабилизации равен 300; при 100 мА — 260; при 200 мА — 200 и при 300 мА — 80. Выпрямитель собран по обычной двухполупериод-ной схеме на диодах Д1, Д2 с емкостным фильтром (С1) на выходе. Транзистор T1 является регулирующим элементом, Т2 — управляющим. Стабилитроны ДЗ, Д4 включены последовательно. Напряжение на них подается через резисторы Rl, R2, причем резистор R1 и конденсатор С2 образуют сглаживающий фильтр, способствующий уменьшению величины пульсаций на нагрузке.
Опорное напряжение около — 15 В по дается на эмиттер транзистора Т2, стабилизируя его потенциал относительно общего плюсового провода стабилизатора.
Стабилитрон Д5 совместно с резисторами R4, R7 и частью переменного резистора R6 образует второй источник опорного напряжения. Таким образом, к переходу база — эмиттер транзистора Т2 приложено напряжение, равное алгебраической сумме падений напряжений на стабилитронах ДЗ, Д4, Д5, резисторе R7 и нижнем, по схеме, плече переменного резистора R6. Протекающий под действием этого суммарного напряжения коллекторный ток транзистора Т2 создает некоторое падение напряжения на нагрузочном резисторе R3. Это напряжение приложено ко входу регулирующего транзистора 77, включенного по схеме эмиттерного повторителя. Поэтому выходное напряжение на гнездах Гн1, Гн2 питающего блока определяется падением напряжения на резисторе R3.
Следует отметить, что напряжение на резисторе R3 является частью опорного напряжения на стабилитронах ДЗ, Д4, а именно, разностью между этим опорным напряжением и падением напряжения на участке эмиттер — коллектор транзистора Т2. Следовательно, дестабилизирующее влияние входного напряжения на цепь базы регулирующего транзистора 77 незначительно. Кроме того, оно приложено к этой цепи через весьма большое сопротивление коллектор — эмиттер транзистора Т2. Такое построение стабилизатора обеспечивает его высокие качественные характеристики при сравнительно простой схеме.
Стабилитрон Д5, стоящий в цепи базы транзистора 72, расширяет пределы регулирования выходного напряжения, так как в этом случае напряжение, снимаемое с делителя R5 — R7, может быть небольшим. Ток, протекающий через стабилитрон Д5, значительно меньше минимального паспортного тока стабилизации. Однако в связи с тем, что стабилитрон работает без нагрузки, при изменении режима стабилизатора ток через стабилитрон изменяется незначительно и напряжение на нем практически постоянно. Резистор R4 подбирают по максимальному коэффициенту стабилизации.
Работает такой стабилизатор следующим образом. При увеличении напряжения на выходе стабилизатора — гнездах. Гн1, Гн2 — увеличивается падение напряжения на нижнем плече делителя R5R6R7. Это приводит к увеличению отрицательного напряжения на базе транзистора Т2, так как напряжение на стабилитронах ДЗ, Д4 и Д5 остается неизменным. В результате этого коллекторный ток транзистора Т2 уменьшается и становится меньше падение напряжения на резисторе R3. Так как это напряжение является входным для транзистора 77, напряжение на выходе стабилизатора также уменьшится до первоначального значения.
Трансформатор Tpl выполнен на сердечнике Ш20 с толщиной набора 30 мм. Первичная обмотка на 220 В должна содержать 1440 витков провода ПЭЛ 0,18; вторичная — 120+120 витков провода ПЭЛ 0,38. Радиатор транзистора 77 должен обеспечить мощность рассеяния не менее 5 Вт. В случае применения радиатора меньших размеров необходимо пропорционально уменьшить ток нагрузки для выходных напряжений в пределах 3 — 7 В.
Конструктивное оформление стабилизированных выпрямителей может быть самым разнообразным и в основном зависит от области их применения и габаритов используемых электролитических конденсаторов.
Г-80778 от 23/XII-1976 г. Изд. № 2/907-3 Формат б0Х90 1/6
Ордена «Знак Почета» Издательство ДОСААФ СССР, 107066, Москва, Б-66, Новорязанская ул., д. 26
Типография Издательства ДОСААФ. Зак. 864
OCR Pirat
