Теперь разберем вопрос о предоконечном транзисторе VT3. (Кстати, старые радиолюбители называли предоконечный каскад, например радиопередатчика, словом "драйвер".) Мощность, которую он должен выдерживать зависит от коэффициента усиления регулирующего транзистора VT4. Ведь если управляющая электроника увидит, что он недодает нужного напряжения на выходе, то потребует от предоконечного транзистора вкачать тому в базу ток побольше. А разброс коэффициента усиления у рекомендованных транзисторов огромный. Так, для КТ803А заявлено от 10 до 70. Конечно, маловероятно, чтобы вам попался экземпляр с параметром, близким к минимуму. Но всё же конструктор, желающий создавать надежную аппаратуру, должен просчитывать самый худший вариант. То есть комбинацию из трех условий: 1 - минимальное выходное напряжение, 2 - максимальный ток нагрузки и 3 - минимальный коэффициент усиления VT4.
И хотя у автора уже более 20 лет надежно там работает КТ602 без радиатора со смехотворной мощностью в 0,85 Вт, это означает лишь то, что ему попался 2Т803А с коэффициентом усиления не ниже 45. Наш традиционный BD135 помощнее, но если h21э регулирующего транзистора окажется меньше 31, он не выдержит даже на самом хорошем радиаторе. BD237 может устоять при коэффициенте усиления сниженном до 26. И только применение советских КТ815 с любым буквенным индексом снимает все вопросы. Кстати, корпус и цоколевка у них такие же, как и у "бэдэшек". Само собой к VT3 должен быть привинчен небольшой ребристый радиатор или дюралевая пластинка размерами не менее 40х40х3 мм (для компактности ей можно придать П-образную форму).
В любом случае, и предоконечный, и основной регулирующий транзисторы после установки на радиаторы должны быть проверены до включения их в схему. Это не составит проблемы для собравших прибор "Деталь-тест", остальные же могут проверить их при помощи простой схемки. При исправном транзисторе лампочка должна зажигаться при замыкании выключателя и совсем не светиться при его размыкании. Номиналы резисторов некритичны и могут отличаться в полтора раза.
И снова о токоизмерительном резисторе. Автору не доводилось сталкиваться со случаем, когда сопротивление амперметра больше потребного сопротивления токоизмерительного резистора. Случай же этот кажется неудобным - обратная связь оказывается слишком сильной и на стабилизаторе тока не получится установить хотя номинальный максимальный ток нагрузки. Но, подумав, я понял, что проблема решается очень просто - добавлением подстроечного резистора R18. Его сопротивление на много порядков превышает сопротивление амперметра, так что шунт можете не пересчитывать. В этом случае R13 становится вообще не нужен. (Соответствующий раздел будет отредактирован в предыдущей статье).
После сборки стабилизатора тока подстроечник и переменный резистор регулировки тока устанавливаются в среднее положение. Выходные клеммы прибора закорачиваются и вращением подстроечника устанавливается ток в 1,2 - 1,5 А. Подстроечник удобно взять такой, который рассчитан не на впаивание в плату, а на самостоятельный монтаж на шасси. Например, такой, как на снимке ниже.
Для удобства дублирую здесь схему управляющей части блока питания.
СБОРКА И НАЛАДКА.
Сначала собираем выпрямительную часть, а также цепочку VD11, VD12, R17. Включаем, убеждаемся, что ничего не гудит и не дымится. Что в точке +20 В получается примерно такое напряжение (или сколько там около того получится с вашего трансформатора). Что на конденсаторах отрицательного выпрямителя С7, С8 есть отрицательное относительно общего провода напряжение порядка 14 В (опять-таки зависит от вашего трансформатора). Далее смотрим выход уже стабилизированного отрицательного напряжения - 2,4 В. Или - 3,3, если вы применили другие советские стабилитроны. Если этого пункта нет - значит в качестве стабилитрона включено что-то не то или не так.
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ. Проверяем напряжение на цепочке VD11, VD12 относительно шины +20 В. Должно быть порядка 1,2 В. Если не так - то один или оба диода или сгоревшие, или неправильно включенные.
Затем паяем транзисторы VT1 и VT2 вспомогательных стабилизаторов тока и их эмиттерные резисторы. Проверяем миллиамперметром, минус которого на общем проводе, токи стабилизаторов. На всякий случай, чтобы не сжечь прибор, если что-то не так, включайте его через резистор в 1-2 кОм. В случае явного (но не многократного!) выхода тока за указанные на схеме пределы - немного измените номиналы эмиттерных резисторов соответствующих транзисторов.
Паяем стабилитроны VD17, VD18, а также диоды VD15, VD16 и резистор R12. Включаем, убеждаемся, что на стабилитронах около +15 В. Замеряем напряжение на диоде VD15. Какой бы тип диода вы не взяли, оно не должно выходить за пределы 0,1 - 0,35 В. Это позволит вам уточнить, какое токоизмерительное сопротивление вам потребуется.
СТАБИЛИЗАТОРЫ. А теперь - паяйте все остальное, кроме микросхемы DA2. Ее ОУ, обслуживающие вспомогательные узлы, расположены на схеме снизу. Ими займемся потом. Также для дальнейшего налаживания вам понадобится лампочка на 6,3 В и ток 0,22 или 0,3 А с удобными проводами для подключения (можно припаять прямо к каплям припоя на самой лампочке).
Ставим ручку регулировки тока в среднее положение, и, вращая ручку регулировки напряжения, убеждаемся, что выходное напряжение регулируется в пределах где-то 0,5 - 8 В. Если выходное напряжение не снижается до 0,5 В, то подключаем к выходу лампочку в качестве нагрузки. Если в этом случае должная величина минимального напряжения получается, то причина, скорее всего, в большом начальном токе регулирующего транзистора. Ведь по справочнику он может доходить до чудовищных 5 мА! Так что просто уменьшайте сопротивление резистора нагрузки R12 и не забывайте брать резисторы уже большей мощности! В самом худшем случае сопротивление может дойти до 560 Ом и мощности в 1 Вт.
Если же стабилизатор напряжения не выдает ничего больше 0,5 В, то проверьте, не запирает ли систему стабилизатор тока. Например, отпаяв на время идущий от него VD13 (левый по схеме). Выяснив, в каком из стабилизаторов проблемы, проверьте, не забыли ли вы просто припаять какой-нибудь провод, например к переменным резисторам или в токоизмерительной цепи.
Когда все придет в норму, окончательно проверяем работу стабилизаторов. Ставим ручку регулировки тока в среднее положение или чуть больше, ручкой регулировки напряжения ставим 6 В. Подключаем лампочку, убеждаемся, что при ее подключении выходное напряжение сколько-нибудь заметно не проседает. Слегка меняя выходное напряжение наблюдаем изменение накала лампочки. Затем начинаем вращать влево ручку регулировки тока, уменьшая величину установленного тока защиты. Сначала это не будет оказывать никакого влияния, но когда ток защиты окажется меньше тока, потребляемого лампочкой, стабилизатор тока перехватит управление нагрузкой. И по мере дальнейшего уменьшения тока защиты яркость лампочки будет снижаться. Закоротите выходные клеммы прибора. Лампочка погаснет, но ток, показываемый амперметром, не должен заметно измениться.
АВТОМАТИКА. Впаиваем микросхему DA2 и разводим цепи индикаторных светодиодов. Повторяем ранее описанный эксперимент с лампочкой и убеждаемся, что работа стабилизаторов не нарушилась, а светодиоды правильно показывают переключение между режимами стабилизации напряжения или тока.
Соединяем выход автомата переключения пределов с каскадом управления реле. Включаем блок питания с нагрузкой в виде двухваттного резистора сопротивлением 240 - 560 Ом. Ручку регулировки тока - в среднее положение (чтобы защита не заперла схему, если ручка случайно окажется в крайнем левом положении). Вращая ручку регулировки напряжения по всему диапазону убеждаемся, что в районе 7 В реле переключается. Что напряжение на коллекторе (на радиаторе) регулирующего транзистора скачком повышается при регулировке вверх и снижается при переходе через порог переключения вниз. И что напряжение на выходе теперь регулируется в полном диапазоне - где-то до 15 В.
* * * * *
Вот вы и стали обладателями лабораторного блока питания. Не скажу, чтобы этот прибор открыл вам какие-то неведомые возможности - читатели, способные спаять такое, и без него как-нибудь извернулись бы и решили свои вопросы по электропитанию. Но в смысле удобства он даст вам новое "качество жизни". Еще бы разжиться осциллографом - и ваша физическая и радиолаборатория сможет уже считаться неплохо укомплектованной радиоизмерительными приборами. Конечно, существуют и другие приборы, полезные даже для радиолюбителя "средней руки", и которые, вполне годные для работы, можно сделать себе самому: милливольтметры, импульсные и низкочастотные генераторы, измерители RLC, ГИРы. Но это всё по потребности и сильно позже.
А сейчас - не то, чтобы полная инструкция, но некоторое описание его использования.
ОБЫЧНОЕ ПИТАНИЕ ЭЛЕКТРО- И РАДИОУСТРОЙСТВ.
Установите регулятором напряжения требуемую величину напряжения питания. Установите регулятором тока, хотя бы приблизительно по шкале под ручкой регулировки, максимальную ожидаемую величину нормального (не аварийного) тока, потребляемого питаемым устройством. Индикаторы прибора должны показывать работу в режиме стабилизации напряжения.
ЗАРЯДКА АККУМУЛЯТОРОВ.
Установите регулятором напряжения максимально допустимую величину напряжения зарядки аккумулятора. Установите регулятором тока, хотя бы приблизительно по шкале под ручкой регулировки, требуемую величину зарядного тока. Подключите аккумулятор и уточните регулировку тока по показаниям амперметра. В процессе зарядки индикаторы прибора должны показывать режим стабилизации тока, а при приближении к ее окончанию - режим стабилизации напряжения.
ПРОВЕДЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.
Чтобы избежать ненужных переключений прибора на второй предел, менее экономичный, установите напряжение чуть ниже предела переключения - 6 - 6,5 В. Установите регулятором тока, хотя бы приблизительно по шкале под ручкой регулировки, желаемый ток процесса электролиза. Погрузив электроды в ванну и подключив ее, уточните ток по показаниям амперметра. Если сопротивление гальванической ванны велико и нужный ток не достигается - то поднимите напряжение для получения желаемого тока и перехода блока питания в режим стабилизации тока.
Не допускайте перекрытия вентиляционных отверстий на днище и крышке прибора, особенно при работе с токами нагрузки, близкими к максимальному току в 2 А.
------------
В заключение - один эффектный эксперимент, показывающий разницу между режимами стабилизации напряжения и тока. Между источником с низким выходным сопротивлением в первом случае, и с очень высоким - во втором. Итак, берем две одинаковые лампочки от карманного фонарика и соединяем их последовательно. Регулятор тока на блоке питания угоняем вверх, чтобы он не мешался, и ставим напряжение, подходящее для одной лампочки. Естественно, обе лампы будут светиться вполнакала. Закоротив одну из них, мы увидим, что оставшаяся загорится в полный накал. Это - обычная физика, которую изучают в школах.
Уберем перемычку и теперь будем уменьшать ток защиты до тех пор, пока блок питания не перейдет в режим стабилизации тока. Снова закоротим одну из лампочек. И тут мы увидим, что яркость оставшейся совершенно не изменится!