Блоки живлення з трансформаторами на частоту 50 Гц сьогодні практично здали свої позиції імпульсним з високою робочою частотою, які при тій же вихідній потужності мають, як правило, менші габарити і масу, більш високий ККД. Основні стримуючі фактори для самостійного виготовлення імпульсних блоків живлення радіоаматорами - труднощі з розрахунком, виготовленням або придбанням готового імпульсного трансформатора або ферритового муздрамтеатру для нього. Але якщо для збірки малопотужного імпульсного блоку живлення використовувати готовий трансформатор від комп'ютерного блоку живлення формфактору ATX, завдання значно спрощується.

У мене виявився в наявності несправний комп'ютерний блок живлення IW-ISP300J2-0 (ATX12V300WP4). У ньому був заклинений вентилятор, пробитий малопотужний діод Шотки, а більше половини всіх встановлених оксидних конденсаторів роздуті і втратили ємність. Однак чергове напруження на виході + 5VSB було. Тому було прийнято рішення, використовуючи імпульсний трансформатор джерела чергової напруги і деякі інші деталі, виготовити інший імпульсний джерело живлення з вихідною напругою 5 В при струмі навантаження до 2,5 А.

У блоці живлення ATX вузли джерела чергової напруги легко відокремити. Він дає напругу 5 В і розрахований на максимальний струм навантаження 2 А і більше. Правда, в старих блоках харчування цього типу він може бути розрахований на струм всього 0,5 А. При відсутності на етикетці блоку пояснювальній написи можна орієнтуватися на те, що трансформатор джерела чергової напруги з максимальним струмом навантаження 0,5 А значно менше трансформатора джерела на 2 А.

Схема саморобної імпульсного блоку живлення з вихідною напругою 5 ... 5,25 В при максимальному струмі навантаження 2,5 А зображена на рис. 1. Його генераторная частина побудована на транзисторах VT1, VT2 і імпульсному трансформаторі T1 за образом і подобою наявної в комп'ютерному блоці, з якого витягнули трансформатор.

Мал. 1.

Вторинні вузли вихідного блоку живлення (після випрямляча напруги +5 В) було вирішено не повторювати, а зібрати за традиційною схемою з інтегральним паралельним стабілізатором напруги в якості вузла порівняння вихідної напруги з зразковим. Вхідний мережевий фільтр зібраний з наявних деталей з урахуванням вільного місця для їх монтажу.

Змінна напруга мережі 230 В через плавку вставку FU1 і замкнуті контакти вимикача SA1 надходить на RLC фільтр R1C1L1L2C2, який не тільки захищає блок від перешкод з мережі живлення, але і не дає створюваним самим імпульсним блоком перешкод проникнути в мережу. Резистор R1 і дроселі L1, L2, крім того, зменшують кидок споживаного струму при включенні блоку. Після фільтра напруга мережі надходить на бруківці діодний випрямляч VD1-VD4. Конденсатор C9 згладжує пульсації випрямленої напруги.

На високовольтному польовому транзисторі VT2 зібраний генераторний вузол перетворювача напруги. Резистори R2-R4 призначені для запуску генератора. Сумарна потужність цих резисторів збільшена, оскільки друкована плата блоку харчування, з якого вони вилучені, під ними помітно потемніла в результаті перегріву. З тієї ж причини демпфуючий резистор R8 встановлений більшої потужності, а в якості VD6 застосований більш потужний, ніж в прототипі, діод.

Стабілітрон VD5 захищає польовий транзистор VT2 від перевищення допустимого напруги між затвором і витоком. На біполярному транзисторі VT1 зібраний вузол захисту від перевантаження і стабілізації вихідної напруги. При збільшенні струму витоку транзистора VT2 до 0,6 А падіння напруги на резисторі R5 досягне 0,6 В. Транзистор VT1 відкриється. В результаті напруга між затвором і витоком польового транзистора VT2 зменшиться. Це запобіжить подальше збільшення струму в каналі сток витік польового транзистора. У порівнянні з прототипом опір резистора R5 зменшено з 1,3 до 1,03 Ом, резистора R6 збільшено з 20 до 68 Ом, ємність конденсатора C13 збільшена з 10 до 22 мкФ.

Напруга з обмотки II трансформатора T1 надходить на випрямний діод Шотки VD8, розмах напруги на висновках якого близько 26 В. Пульсації випрямленої напруги згладжує конденсатор C15. Якщо з тих чи інших причин вихідна напруга блоку живлення прагне збільшитися, росте напруга на керуючому вході паралельного стабілізатора напруги DA1. Струм, поточний через випромінюючий діод оптрона U1, збільшується, його фототранзистор відкривається. Відкрився в результаті транзистор VT1 зменшує напругу між затвором і витоком польового транзистора VT2, що повертає вихідну напругу випрямляча до номінального значення. Ланцюг з резистора R16 і конденсатора C16 запобігає самозбудження стабілізатора.

Виготовлений джерело живлення оснащений стрілочним вимірником струму навантаження PA1, що значно підвищує зручність користування їм, оскільки дозволяє швидко оцінити струм, споживаний навантаженням. Шунтом для микроамперметра PA1 служить омічний опір обмотки дроселя L4. Світлодіоди HL1 і HL2 підсвічують шкалу мікроамперметра.

На вихідні роз'єми XP2 і XS1 напруга надходить через фільтр L5C19. Стабілітрон VD9 з діодом VD10 запобігають надмірне підвищення вихідної напруги при несправності ланцюгів його стабілізації.

Робоча частота перетворювача - близько 60 кГц. При струмі навантаження 2,3 А розмах пульсацій випрямленої напруги на конденсаторі C15 - близько 100 мВ, на конденсаторі C18 - близько 40 мВ і на виході блоку живлення - близько 24 мВ. Це дуже непогані показники.

ККД блоку живлення при струмі навантаження 2,5 А - 71%, 2 А - 80%, 1 А - 74%, 0,2 А - 38%. Струм короткого замикання виходу - близько 5 А, споживана від мережі потужність при цьому - близько 7 Вт. Без навантаження блок споживає від мережі близько 1 Вт. Вимірювання споживаної потужності і ККД проводилися при харчуванні блоку постійною напругою, рівним амплітуді мережевого.

При тривалій роботі з максимальним струмом навантаження температура всередині його корпусу досягала 40 ° С при температурі навколишнього повітря 24 ° С. Це значно менше, ніж у численних малогабаритних імпульсних джерел живлення, що входять в комплекти різних побутових електронних приладів. При струмі навантаження, що дорівнює половині заявленого максимального значення, вони перегріваються на 35 ... 55 ° С.

Більшість деталей описуваного блоку живлення встановлені на платі розмірами 75 × 75 мм. Монтаж - двосторонній навісний. В якості корпусу застосована пластмасова розподільна коробка розмірами 85x85x42 мм для зовнішньої електропроводки. Блок у відкритому корпусі показаний на рис. 2, а його зовнішній вигляд - на рис. 3.

Мал. 2.

Мал. 3.

При виготовленні блоку слід звернути особливу увагу на фазировку обмоток трансформатора T1, початок і кінець жодної з них не повинні бути переплутані. Застосований трансформатор 3PMT10053000 (від згаданого вище комп'ютерного блоку живлення) має також призначену для випрямляча напруги -12 В обмотку, яка в даному випадку не використана. Замість нього можна застосувати майже будь-який подібний трансформатор. Для орієнтування при підборі трансформатора привожу значення індуктивності обмоток використаного: I - 2,4 мГн, II - 17 мкГн, III - 55 мкГн.

Як PA1 застосований мікроамперметр M68501 (індикатор рівня від вітчизняного магнітофона). Врахуйте, що мікроамперметра цього типу різних років випуску мають дуже великий розкид опору вимірювального механізму. Якщо встановити потрібний межа вимірювання підбіркою резистора R13 не вдається, потрібно включити послідовно з дроселем L4 дротяний резистор невеликого опору (орієнтовно 0,1 Ом).

При градуюванні микроамперметра несподівано з'ясувалося, що він дуже чутливий до статичної електрики. Піднесений пластмасова лінійка могла відхилити стрілку приладу до середини шкали, де вона могла залишитися і після того, як лінійка була прибрана. Усунути це явище вдалося видаленням наявної плівковою шкали. Замість неї була приклеєна липка алюмінієва фольга, якій були обклеєні і вільні ділянки корпусу. Екран з фольги слід з'єднати проводом з будь-яким висновком микроамперметра. Можна спробувати обробити корпус микроамперметра антистатичним засобом.

Надруковану на принтері паперову шкалу приклеюють на місце видаленої. Зразок шкали зображений на рис. 4. Як бачите, у цього микроамперметра вона помітно нелінійна.

Мал. 4.

Резистор R1 - імпортний невозгораемий. Замість такого резистора можна встановити дротяний потужністю 1 ... 2 Вт. Вітчизняні металлоплёночние і вуглецеві резистори в якості R1 не підходять. Решта резистори загального застосування (С1-14, С2-14, С2-33, С1-4, МЛТ, РПМ). Резистор R19 для поверхневого монтажу припаяний безпосередньо до висновків розетки XS1.

Оксидні конденсатори - імпортні аналоги К50-68. Використання конденсаторів C15, C18, C19 з номінальною напругою 10 В замість часто застосовуються в імпульсних блоках харчування оксидних конденсаторів на напругу 6,3 В значно підвищує надійність пристрою. Плівковий конденсатор C2 ємністю 0,033 ... 0,1 мкФ призначений для роботи на змінному напрузі 275 В. Решта конденсатори - імпортні керамічні. Конденсатори C14, C17 припаяні між висновками відповідних оксидних конденсаторів. Конденсатор C20 встановлений всередині штекера ХР2.

Потужна збірка діодів Шотки S30D40C взята з несправного комп'ютерного блоку живлення. В даному пристрої вона може працювати без тепла. Замінити її можна на MBR3045PT, MBR4045PT, MBR3045WT, MBR4045WT. При максимальному струмі навантаження корпус цієї збірки нагрівається до 60 ° С - це найгарячіший елемент в пристрої. Замість діодним збирання можна застосувати два звичайних діода в корпусі DO-201AD, наприклад, MBR350, SR360, 1N5822, з'єднавши їх паралельно. До них з боку висновків катодів потрібно прикріпити додатковий мідний тепловідвід, показаний на рис. 5.

Мал. 5.

Замість діодів 1N4005 підійдуть 1N4006, 1N4007, UF4007, 1N4937, FR107, КД247Г, КД209Б. Діод FR157 можна замінити на FR207, FM207, FR307, PR3007. Один з перерахованих діодів підійде і замість КД226Б. Заміною діода FR103 може служити будь-який з UF4003, UF4004, 1N4935GP RG2D, EGP20C, КД247Б. Замість стабілітрона BZV55C18 підійдуть 1N4746A, TZMC-18.

Світлодіоди HL1, HL2 - білого кольору світіння з вузла підсвічування РКІ стільникового телефонного апарату. Їх приклеюють до мікроамперметра ціанакрілатним клеєм. Транзистор KSP2222 можна замінити будь-яким з PN2222, 2N2222, KN2222, SS9013, SS9014, 2SC815, BC547 або серії КТ645 з урахуванням відмінностей в призначенні висновків.

Польовий транзистор SSS2N60B витягнутий з несправного блоку живлення і встановлений на ребристий алюмінієвий тепловідвід з площею охолоджуючої поверхні 20 см2, причому всі висновки транзистора повинні бути електрично ізольовані від тепловідведення, при роботі блоку живлення з максимальним струмом навантаження цей транзистор нагрівається всього до 40 ° С. Замість транзистора SSS2N60B можна застосувати SSS7N60B, SSS6N60A, SSP10N60B, P5NK60ZF, IRFBIC40, FQPF10N60C.

Оптрон EL817 можна замінити іншим четирёхвиводним (SFH617A-2, LTV817, PC817, PS817S, PS2501-1, PC814, PC120, PC123). Замість мікросхеми LM431ACZ підійде будь-яка функціонально аналогічна в корпусі ТО-92 (TL431, AZ431, AN1431T).

Всі дроселі - промислового виготовлення, причому магнітопроводи дроселів L1, L2, L4 - H-образні ферритові. Опір обмотки дроселя L4 - 0,042 Ом. Чим більше цей дросель за розміром, тим менше буде нагріватися його обмотка, тим точніше буде вимірювати струм навантаження мікроамперметр PA1. Дросель L5 намотаний на кільцевому магнітопроводі, чим менше опір його обмотки і чим більше її індуктивність, тим краще. Дросель L3 - надіта на висновок загального катода діодним збирання VD8 ферритовая трубка довжиною 5 мм.

Штекер XP2 з'єднаний з конденсатором C19 здвоєним багатожильним проводом 2 × 2,5 мм 2 довжиною 120 см. Розетка XS1 USB-AF закріплена в отворі корпусу пристрою клеєм.

Перше включення виготовленого пристрою в мережу змінного струму виробляють без навантаження через лампу розжарювання потужністю 40 ... 60 Вт на 235 В, встановлену замість плавкої вставки FU1. Попередні випробування під навантаженням виконують, замінивши FU1 лампою розжарювання потужністю 250 ... 300 Вт. Нитки ламп розжарювання при нормальній роботі блоку живлення не повинні світитися. Безпомилково виготовлене з справних деталей пристрій починає працювати відразу.

При необхідності підбіркою резистора R13 можна встановити показання амперметра. Підбираючи резистор R14, встановлюють вихідна напруга блоку живлення рівним 5 ... 5,25 В. Підвищена напруга компенсує його падіння на проводах, що з'єднують блок з навантаженням.

Виготовлений джерело живлення можна експлуатувати спільно з допрацьованим USB-концентратором [1], до якого можна буде підключити до чотирьох зовнішніх жорстких дисків типорозміру 2,5 дюйма, що працюють одночасно. Потужності буде досить і для харчування, наприклад, таких пристроїв, як [2].

література

1. Бутов А. Доопрацювання USB-концентратора. - Радіо, 2013, № 11, с. 12.

2. Бутов. Перетворювач напруги 5/9 У для харчування радіоприймачів. - Радіо, 2013, № 12, с. 24, 25.

Автор: А. Бутов, с. Курба Ярославської обл.

Можливо, вам це буде цікаво: