Небольшие размеры устройства достигнуты благодаря тому, что в нем применены малогабаритные детали. Транзисторы рассеивают мало тепла: когда через них протекает ток, они полностью открыты. Источник не критичен к замыканию выхода.
Схема блока питания изображена на рис. 1. Рабочие точки транзисторов VT1, VT2 резисторами R1, R3, R5, R7 выведены на границу режима отсечки. Транзисторы ещё закрыты, но увеличена проводимость участка коллектор-эмиттер, и даже небольшой рост напряжения на базе приведет к открытию транзисторов: т. е. уменьшены напряжения со вторичных обмоток трансформатора Т1, необходимые для управления. Чтобы создать условия для автогенерации, следовало бы ещё больше увеличить проводимость транзисторов, однако сделать это путем дальнейшего повышения напряжения на базе нельзя, потому что проводимость при этом окажется различной для разных транзисторов и будет изменяться по мере изменения температуры. Потому применены резисторы R2, R6, включенные параллельно транзисторам.
Pucунок 1 — Сетевой блок питания
При включении источника питания сглаживающий конденсатор С1 заряжается через резистор R4, защищающий диодный мост VD1 от перегрузки. Подача входного напряжения вызывает появление напряжения на выходе запускающего делителя, образованного резисторами R2 и R6.Это напряжение приложено к колебательному контуру из первичной обмотки трансформатора Т1 и конденсатора С2. Во вторичной обмотке II наводится импульс ЭДС. Мощность этого импульса достаточна для введения транзистора VT1 в насыщение, потому что в начальный момент ток через него не проходит из-за самоиндукции трансформатора Т1. Затем начинает поступать ток со вторичной обмотки II, удерживающий транзистор VT1 в открытом состоянии. Транзистор VT2 в течение этого полупериода колебательного процесса полностью закрыт. Его удерживает в таком состоянии ЭДС, наводимая во вторичной обмотке III. После зарядки конденсатора С2 ток, проходящий через транзистор VT1, прекращается и он закрывается.
Во втором полупериоде колебательного процесса в контуре (Т1, С2) ток в начальный момент, когда ещё транзисторы закрыты, проходит через второе плечо запускающего делителя (параллельно включенные резистор R6 и участок коллектор-эмиттер транзистора VT2). Аналогично открывается транзистор VT2 и далее удерживается в полностью открытом состоянии. После разрядки конденсатора С2 ток через транзистор VT2 прекращается и он закрывается, Таким образом, ток через транзисторы проходит лишь в том случае, когда они полностью открыты и имеют минимальное сопротивление участка коллектор-эмиттер, поэтому мощность тепловых потерь мала.
Высокочастотные колебания выпрямляют диоды VD2, VD3, пульсации сглаживает конденсатор СЗ. Выходное напряжение поддерживается постоянным стабилитроном VD4. К выходу источника питания можно подключать нагрузку с потребляемым током до 40 мА. При большем токе увеличиваются низкочастотные пульсации и уменьшается выходное напряжение.
Незначительный нагрев транзисторов, не зависящий оттока нагрузки, объясняется тем, что в этом устройстве возможно прохождение сквозного тока через транзисторы, когда первый транзистор ещё не успел полностью закрыться, а второй уже начал открываться.
Источник питания можно использовать вплоть до замыкания выхода, ток которого равен 200 мА.
Трансформатор выполнен на кольцевом ферритовом магнитопроводе К10Х6Х5 1000НН. Обмотки I, II, III, IV содержат соответственно 400, 30, 30, 20+20 витков провода ПЭЛШО 0,07 Для повышения надежности необходимо изолировать обмотки одну от другой трансформаторной бумагой. Магнитопровод можно применять любой с близкой начальной проницаемостью и размерами. Конденсатор С2 — КМ-4 или любой другой указанной емкости на номинальное напряжение не менее 250 В. При отсутствии малогабаритных высоковольтных конденсаторов на месте С1 допустимо использовать пять включенных параллельно конденсаторов КМ-5 группы Н90 емкостью 0,15 мкф. Хотя в справочниках указано, что их номинальное напряжение 50 В, практически большинство из них выдерживает постоянное входное напряжение. Их пробой не вызовет каких-либо серьезных последствий, потому что резистор R4 сработает как предохранитель. Конденсатор СЗ — К53-16 или любой малогабаритный с емкостью и номинальным напряжением не ниже указанных на схеме. Все резисторы — С2-23, МЛТ или другие малогабаритные. Теплоотводы для транзисторов не требуются.
Рабочая частота преобразования около 100 кГц при токе, потребляемом нагрузкой, 50 мА. Чем больше рабочая частота переключения транзисторов, тем меньшую индуктивность может иметь колебательный контур, а следовательно, и меньшие размеры трансформатора и всего источника питания.
Правильно собранный блок питания должен сразу заработать. Но, если транзисторы сильно нагреваются (а это значит, они полностью не открываются), подбирают резисторы R3, R7 и пропорционально им R1, R5. Выходное напряжение может быть иным. Для этого следует изменить число витков обмотки IV и заменить VD4 другим стабилитроном. Если потребуется иметь несколько значений выходного напряжения, применяют ряд стабилитронов, включенных последовательно.
Источником можно питать устройства, выполненные на цифровых микросхемах, и другую малочувствительную к помехам аппаратуру. Для питания радиоприемников он не пригоден из-за больших шумов. Помехи, излучаемые в эфир и наводимые в сеть, слабые, потому что мощность источника мала. Экраном устройства служит корпус от батареи "Крона". Более подробные сведения о различных вариантах источника питания см. в [1-3].
На рис. 2 представлен чертеж печатной платы. Плата выполнена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита или гетинакса.
Pucунок 2
Ее можно изготовить без травления, удаляя резцом фольгу по линиям. Транзисторы следует устанавливать один чуть выше другого, чтобы их корпусы не соприкасались. Цифрами обозначены отверстия, соответствующие номерам выводов трансформатора Т1 (см. рис. 1). Выводы 1 и 4 запаяны в одно отверстие. Конденсатор С1 расположен над диодным мостом. Сетевые провода закреплены скобой, впаянной в плату. Трансформатор Т1 надет на штырь из проволоки, запаянный в плату, На этот штырь нужно надеть изоляционную трубку. Выходная колодка припаяна короткими толстыми проводами к выводам стабилитрона. Резисторы и диоды установлены вертикально.
Собранный блок изолируют бумагой или пленкой от металлического корпуса батареи "Крона", в котором его размещают.
При монтаже и налаживании устройства следует соблюдать общеизвестные меры предосторожности работы с сетью напряжением 220 В.
ЛИТЕРАТУРА
1. Солонин В. Ю. Преобразователь напряжения. Описание изобретения к авторскому свидетельству № 1368950. — Бюллетень "Открытия, изобретения, …", 1988,N 3.
2. Солонин В.Ю. Преобразователь постоянного напряжения. Описание изобретения к авторскому свидетельству № 1379911. — Бюллетень "Открытия, изобретения, …", 1988, N 9.
3. Солонин В.Ю. Преобразователь напряжения. Описание изобретения к авторскому свидетельству № 1354360. — Бюллетень "Открытия, изобретения, …", 1987,N 43.
В. СОЛОНИН, г. Конотоп Сумской обл., Украина
(P 2/99)