Схема даже выпрямительной части лабораторного блока питания буквально нашпигована остроумными техническими решениями. Поэтому, чтобы сэкономить место в основной статье, объясню кое-что уже сейчас. Кроме того, в статье будет еще несколько заданий по добыванию деталей для блока питания.
СГЛАЖИВАЮЩИЙ КОНДЕНСАТОР.
Мы сейчас впервые сталкиваемся с достаточно серьезными токами нагрузки, при которых становится ясно, что реальный конденсатор не так уж близок к идеальному. Помимо емкостного, он имеет еще и заметное активное сопротивление. Особенно современные малогабаритные конденсаторы, ведь их малые размеры покупаются малой толщиной фольги их обкладок. При больших токах заряда-разряда конденсатор заметно нагревается, в нем возникают внутренние падения напряжения, изменяющие направление электрохимических процессов в нем. В таком режиме электролитические конденсаторы быстро теряют емкость, вздуваются.
Выход в том, чтобы распараллелить ток на несколько параллельно включенных конденсаторов. В нашем блоке питания главная сглаживающая батарея будет состоять из трех конденсаторов на 2200 мкф и на напряжение не ниже 40 - 50 В. Хотя настраивать блок и пользоваться для не слишком мощных нагрузок можно поначалу и двумя. Также реально полезной вещью для качественного сглаживания, облегчения режима работы электролитов и их долговечности, является подключение к ним керамического конденсатора небольшой емкости, который возьмет на себя импульсные и высокочастотные составляющие.
ПИТАНИЕ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОНИКИ.
Пульсации напряжения выпрямителя зависят от соотношения емкости сглаживающей батареи конденсаторов и потребляемого тока. Ток нагрузки нашего блока питания достигает достаточно значительной величины, так что даже запроектированная нами батарея будет изрядно разряжаться между импульсами выпрямленного тока.
Чтобы питать точную управляющую электронику напряжением с небольшими пульсациями она отделена от силового выпрямителя дополнительным диодом VD7. После него стоит еще один конденсатор на 2200 мкф. Емкость втрое меньше, чем в главной сглаживающей батарее. Но ток потребления по этой цепи в десятки раз ниже, чем максимальный ток нагрузки блока питания! Вот почему уровень пульсаций здесь будет стабильнее и ниже, чем в силовой цепи.
АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ПРЕДЕЛОВ.
Для подобных блоков питания самым тяжелым режимом является малое выходное напряжение и максимальный ток нагрузки. Хотя именно такие вещи бывают востребованы довольно часто. Скажем, если вы хотите что-то вырезать из большого куска пенопласта с помощью накаливаемой током нихромовой струны. В этом случае почти вся мощность выпрямителя бесполезно превращается в тепло, нагревающее регулирующий транзистор VT4. Это вынудит вводить более жесткие ограничения на ток нагрузки при малых выходных напряжениях.
Проблема решается снижением напряжения выпрямителя при малых выходных напряжениях переключением вторичных обмоток трансформатора. Вот на фото показан один из старых советских блоков питания. Как вы видите, на нем сначала нужно установить переключателем диапазон нужных вам выходных напряжений, а потом уже ручкой плавно настроить требуемое значение.
Это очевидно неудобно. Кроме того, наш блок питания будет способен работать и в режиме стабилизации силы тока, например, при зарядке аккумуляторов. И вот представьте себе: аккумулятор подзарядился, напряжение на нем поднялось, для продолжения зарядки надо бы прибавить напряжения, но на включенном переключателем пределе это уже невозможно.
Автор применил компромиссное решение - пределов изменения напряжений всего лишь 2. Однако это дает как-никак примерно полуторакратный выигрыш, а также возможность полностью автоматизировать переключение пределов при помощи реле. Оно включается транзистором VT5 по сигналу от ОУ-компаратора.
Автор в своей статье про электромагнитные реле не просто так накачивал вас данными по РЭС-9. Это реле с довольно мощными контактами нам подойдет в самый раз. Оно имеет 2 группы контактов на переключение. Мы их просто соединим в параллель, что обеспечит вполне посильный им режим работы, отличную надежность и долговечность.
Из этой серии нам в самый раз подойдут реле с сопротивлением обмотки около 500 Ом, у которых ток срабатывания - около 30 мА. Значит, напряжение срабатывания около 15 В. С выпрямителя мы будем иметь порядка 20 В, что обеспечит четкое, надежное срабатывание реле с должным быстродействием и давлением контактов даже при нестабильном напряжении сети. Так что записывайте или распечатывайте:
Старые серии:
РС4.524.200
РС4.524.201
Новые серии:
РС4.529.029-00
РС4.529.029-01
РС4.529.029-07
РС4.529.029-09
Если вы не найдете такого реле, то его можно заменить РЭС-6. Эти реле близки к РЭС-9 по характеристикам и отличаются только конструктивным исполнением.
РФ0.452.113 (имеет 2 группы на замыкание)
РФ0.452.104 (более прожорливо, чем другие реле из предложенного списка - ток срабатывания 50 мА)
ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ ДИОДЫ.
Для основных выпрямителей нам будет нужно полдесятка диодов на максимальный ток не ниже 3 А и обратное напряжение не ниже 80 В. Из старых советских диодов это могут быть: КД202 с буквенными индексами В, Д, Ж, а также любые из серии Д231. Эти диоды будут установлены попарно на радиаторы-теплоотводы. Годятся также импортные диоды SR510. Это диоды с барьером Шоттки, отличающиеся меньшим падением напряжения на них. Так что они могут обойтись без радиатора.
Для вспомогательного выпрямителя, гашения ЭДС самоиндукции реле и других целей нужно также полдесятка диодов на ток не ниже 0,3 А и обратное напряжение не ниже 50 В. Сгодятся даже древние советские Д226 с любым буквенным индексом. Думаю, это вы подберете без труда.
Естественно, во избежание дальнейших проблем, выбранные диоды следует прозвонить на исправность.
Так что читатели теперь будут заняты изрядным объемом подготовительных работ. И да, когда определите сопротивление приготовленного вами амперметра, запишите его где-нибудь - оно нам еще понадобится.