Особую актуальность приобретает использование отечественных разработок в области электроники, так как позволяет снизить зависимость от зарубежных поставок компонентов и устройств. Импульсные блоки питания занимают ведущее место среди источников питания различной радиоэлектронной аппаратуры. Связано это со стремлением современной техники к минимизации массогабаритных параметров, удешевлению, использованию дискретных компонентов – все это ведет к постепенному отказу от использования габаритных сетевых трансформаторов.
В журнале "Радио" неоднократно публиковались статьи по импульсным источникам питания с типовыми, уже ставшими классическими схемами. Не исключением также стал источник вторичного электропитания ИВЭП-1215 отечественного производства в г. Чебоксары, построенный по типовой схеме.
Данный источник питания относится к обратноходовым, которые состоят из импульсного трансформатора, ШИМ (широтно-импульсная модуляция) – контроллера, цепи обратной связи, цепи входного выпрямителя. Принцип его работы основан на преобразовании сетевого напряжения в постоянное, а затем дальнейшее преобразование постоянного напряжения в последовательность импульсов высокой частоты. Особенностью данного источника вторичного электропитания является отсутсвие компенсации обратной связи (усилитель ошибки) в виде дополнительной обмотки трансформатора. Работа ШИМ-контроллера сводится к решению включить или не включить ключ в начале каждого рабочего цикла. Источник вторичного электропитания предназначен для обеспечения электропитания потребителей напряжением 12В и номинальном токе 1,5А внутри помещения в круглосуточном режиме работы.
На печатной плате расположены винтовые клеммники Х1 для подключения к сети 220В, клеммник Х2 для подключения нагрузки. Там же расположен предохранитель F1 в цепи 220В номиналом 2А. На передней панели размещен световой индикатор HL1 «+12В», который красным свечением индицирует наличие выходного напряжения. Кроме того конструкция может предусматривать регулирование выходного напряжения с помощью подстроечного резистора R6. Данную функцию рекомендовано применять при достаточно большой длине линии питания потребителя, чтобы избежать значительной просадки напряжения.
Далее по схеме идет терморезистор VR1, который ограничивает импульс зарядного тока Х-конденсатора С2 до безопасного для диодного моста VD1-VD4 значения, совместно с конденсатором С1 образует RC-фильтр, служащий для уменьшения импульсных помех, проникающих в сеть. Емкость Х-конденсатора в сетевых фильтрах выбирается в пределах от 0,1 до 2 мкФ, в зависимости от мощности блока питания, частоты и уровня помех. Дроссели L1 и L2 предназначены для снижения уровня синфазных (несимметричных) помех. Диапазон возможных значений индуктивности дросселей составляет от 1,0 мГн до 22 мГн.
Микросхема TNY278PN (IC1) включает в себя генератор, контроллер, цепи запуска и защиты, а также мощный MOSFET транзистор. ШИМ-контроллер перобразует постоянное напряжения в последовательность импульсов высокой частоты. В конце каждого импульса индукция рассеяния трансформатора Т1 провоцирует бросок тока через транзистор, который сглаживает демпфирующая цепь R1C3VD5. Изменение номинала конденсатора C5 в пределах 0,1-10 мкф на контакте BP/M микросхемы IC1 дает возможность устанавливать необходимый уровень тока через силовой транзистор микросхемы.
Выходной выпрямитель собран на диоде Шотки VD6. Шунтирование диода VD6 конденсатором C6 и резистором R3 позволяет решить две важные задачи: защиту от перенапряжения и фильтрацию шумов. Цепь обратной связи, состоящая из элементов R5, R4, VD7 и U1 совместно с микросхемой IC1 обеспечивает стабилизацию выходного напряжения при изменении тока нагрузки и сетевого напряжения. Величина резистора R5 рассчитывается исходя из условий протекающего тока через VD7 на уровне 0,5 mA. Резистор R4 ограничивает максимальный ток во время изменения нагрузки. Цепь индикации включения выполнена на светодиоде HL1 и токоограничивающем резисторе R7. Защита от короткого замыкания выполнена на быстровосстанавливающемся диоде VD8.
Печатная плата изготовлена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1...1,5 мм. Микросхему ШИМ можно установить в панель ("кроватку"). Резисторы и диоды в высоковольтной части припаивают в вертикальном положении к плате.
Высокочастотный трансформатор изготовлен на основе двух частей магнитопровода E20/10/6 (B66311-G-X187) выполненного из магнитомягкого оксидно-керамического ферритового материала N87 (MnZn) с начальной магнитной проницаемостью Al=2200 нГн/вит². Трансформатор должен быть сконструирован так, чтобы он никогда не входил в насыщение с целью ограничения перегрузки MOSFET-транзистора, увеличивая тем самым надежность. Расчет основных характеристик данного трансформатора будет выполнен в одной из следующих статей.