Радио захранващ блок
Радио захранващ блок
Покупката на скъп внесен приемо-предавател по правило води до значителни материални разходи. Често не остават пари за закупуване на захранващ блок. И тогава щастливият радиолюбител се сблъсква с проблема за самостоятелно производство на захранването. На какви изисквания трябва да отговаря? На първо място, заедно с необходимата мощност, самоделното захранване трябва да има добра надеждност, така че вероятността от повреда на свързания трансивър да бъде минимална. Известно е, че надеждността зависи от комбинираната надеждност на всички структурни елементи и тяхното функционално значение. В захранването с променлив ток, модулът на регулатора на напрежението играе критична роля. Тази статия описва домашно захранващо устройство, чийто основен „акцент“ е стабилизаторната верига. Уредът работи без забележки от около шест месеца заедно с приемо-предавателя KENWOOD TS-570D. Наскоро, по време на летните горещини, той беше подложен на допълнителни тестове, работещи за около един ден при фиктивен товар при номинален ток.
Не по-малко важен проблем от избора на стабилизаторна верига е изчисляването и производството на силов трансформатор. Тази задача е почти винаги свързана с много трудности - необходимо е да се получи желязото с правилния размер, проводници с необходимото напречно сечение и най-важното да се произведе трудоемка намотка. Всички тези моменти предизвикват у радиолюбителите глухо отвращение от независимото производство на трансформатор и желание да се сдобият с готов. Това от своя страна отлага момента на излъчване на чисто нов приемо-предавател до задната горелка. Всъщност самоделният трансформатор не е толкова трудно нещо. Никога не знаеш какво можеш да направиш, докато не опиташ! От моя опит предпочитам да използвам W-образни плочи като сърцевина. Въпреки факта, че необходимите размери на трансформатора са малко по-големи, отколкото при тороидална сърцевина, технологичното удобство преобладава.
На първо място, трябва да прецените годността на съществуващото ядро или да разберете кое да търсите. След това изчислете диаметрите на проводника и броя на завъртанията на намотките и накрая правилно оценете получените резултати. Разглеждайки стария справочник, там можете да намерите следните приблизителни формули:
Трябва да се има предвид, че броят на завъртанията на първичната намотка на практика се оказва малко по-малък и на вторичния, в сравнение с изчисления. Първо обаче навийте първичната намотка с 20 до 30 процента марж. Резервът ще бъде полезен при допълнително регулиране на броя на завъртанията за оптимална работа на трансформатора. При навиване е препоръчително да се преброи броят на завъртанията за последваща корекция на изчисления параметър "N".
След като завършите грубата намотка на главната намотка, фиксирайте всички завои, сглобете магнитната верига и измервайте тока на първичната намотка на празен ход. Това измерване ще даде доста пълна информация за качеството на работата, извършена на този етап. Величината на измерения ток зависи от общата мощност на трансформатора или по-просто от размера на сърцевината му. За трансформатори с мощност 200 - 1000 W, токът на празен ход може да бъде от порядъка на 100 - 150 mA. Ако измереният ток е по-малък от тази стойност, това означава, че ефективността на трансформатора ще бъде под нормалната и няма да е възможно да се получи очакваната мощност от него. В този случай част от завоите трябва да се развият от намотката и измерването на тока трябва да се повтори отново.
За да се избегнат неочаквани проблеми, свързани с случайни междузавиващи къси съединения, препоръчително е да се направи първото измерване, като се свърже последователно с намотката мрежова крушка с мощност най-малко 100 W. Ако изградите графика на зависимостта на тока на празен ход от броя на завъртанията, тогава на тази графика можете да видите доста рязко прекъсване, което показва, че при определен брой завъртания дори лекото им намаляване води до рязко увеличаване на тока. Така че, оптималният брой завъртания може да се счита, когато текущата графика достигне малко ns до точката на прекъсването нагоре. Общият критерий за качеството на завършената първична намотка може да се счита за липсата на забележимо нагряване на сърцевината на трансформатора по време на работа без товар в продължение на няколко часа.
Бих искал да отбележа, че опитът за навиване на трансформатор по метода "от завой до завой" е много трудоемка задача. Напълно възможно е първичната намотка да се навива „насипно“. Модерните проводници за навиване с тяхната надеждна лакова изолация позволяват този метод на навиване. Необходимо е само да се следи равномерността на разпределението на завоите по повърхността на намотката, за да не се създават зони с увеличена потенциална разлика от завой до завой. И така, първичната намотка е завършена. Намотките са фиксирани, направени са гъвкави проводници и е положена изолация върху намотките от нетопим материал, който може да се използва като флуоропластична лента, взета от кондензаторите FT-3.
Сега трябва да екранирате намотката на мрежата. Най-добре е да направите това с тънко медно фолио, като го обвиете в един слой върху повърхността на новоизработената намотка на мрежата. Екраниращата намотка има само един извод. който след това е свързан към общата (наземна) захранваща шина. Екраниращата намотка никога не трябва да се затваря, в противен случай това би довело до смъртта на вашия трансформатор. Наложително е да се положи надеждна изолация между припокриващите се краища на фолиото. След като изолирате екраниращата намотка, можете да преминете към също толкова важен въпрос - навиване на вторична намотка с висок ток. Дизайнът му зависи от избора на токоизправителна верига. Ако планирате да използвате мостов токоизправител, тогава се навива обикновена намотка, която не се отваря. Ако в прозореца на трансформатора има достатъчно свободно пространство, препоръчително е да се използва парафазна изправителна верига с пълна вълна с два диода и съответно двойна вторична намотка със средна клема. Загубите в намотката и на токоизправителя в този случай ще бъдат по-малки, отколкото в първия случай.
За мощна вторична намотка обикновено се използва дебел меден проводник с диаметър няколко милиметра или медна пръчка. Това затруднява производството на ръчно навиване и може да повреди изолацията на подлежащите завои. В моя дизайн използвах един вид „лиц тел“ - сноп от няколко, сгънати заедно, проводници с диаметър около 0,8 мм. При този метод на навиване е важно да се следи паралелното разположение на отделните проводници на този пакет, за да не се появи появата на несъответстващ ток между отделните проводници на намотката.
Важен въпрос е за какво напрежение трябва да се изчисли вторичната намотка? Отговорът на него зависи от много фактори. Такива като свойствата на магнитната верига, капацитета на кондензатора на токоизправителния филтър, границите на възможните колебания в мрежовото напрежение, свойствата на стабилизатора на напрежението. На много от тези въпроси е по-лесно да се отговори с подходящи експерименти, отколкото да се опитаме да изчислим теоретично. Във всеки случай трябва да се съсредоточите върху стойността на коригираното напрежение от порядъка на 20 волта. Увеличаването на тази цифра е полезно за увеличаване на стабилността на изходното напрежение за сметка на повече пространство за напрежение за стабилизация. Това от своя страна обаче води до затягане на термичния режим на работа на трансформатора и стабилизатора, до необходимостта да се използват кондензатори на електролитни филтри за по-високо напрежение, тоест по-скъпи и извънгабаритни.
С една дума, тук е необходимо да се придържаме към правилото на "златната среда" и да не позволяваме да се постигнат необосновано високи параметри на натоварване, принуждаващи режимите на захранващите блокове. След пробна намотка на вторичната намотка, не забравяйте да проверите отново тока на празен ход на намотката на мрежата. Не трябва да се увеличава с повече от 5-10 mA. Освен това е желателно да се провери качеството на всеки етап от сглобяването на захранващото устройство, като се зареди на еквивалент, който може да служи като венец от подходящо свързани лампи с нажежаема жичка. Използвах стара 12-волтова крушка за автомобилни фарове с двете паралелно свързани бобини. Една лампа при това включване "изяжда" около 6А.
След като сглобихме токоизправителната верига заедно с филтърния кондензатор, измерваме товароносимостта, средното напрежение и пулсациите при номиналния ток на натоварване. Най-голям интерес представлява стойността на напрежението при минимум на периода на пулсации. Измерено с осцилоскоп, то трябва да бъде с поне три волта (минимален запас от стабилизация) повече от изходното напрежение на стабилизатора и в нашия случай ще бъде 13,8 + 3 = 16,8 V.
Важно е да изберете правилния капацитет на филтъра. Обикновено се избира около 100 000 микрофарада. Изпитвах трудности при придобиването на такъв кондензатор и придобих необходимия капацитет, като свързвах паралелно съществуващите кондензатори. Успях да ги поставя във всички кътчета на блока, залепвайки кондензаторите с разтопено лепило. Заключенията на едноименните полюси трябва да бъдат свързани с проводници в една точка, в непосредствена близост до изходния съединител. Можете да използвате кондензатор с по-малък капацитет, но е необходимо леко да увеличите напрежението на вторичните намотки, контролирайки пулсационното напрежение под товар, както е описано по-горе.
Когато сглобяването на трансформатора и токоизправителя най-накрая приключи, бях изправен пред трудния въпрос за избора на верига на регулатора на напрежението. От една страна, има много схеми с транзистори като регулиращ елемент, от друга страна, би било изкушаващо да се използва напълно интегриран регулатор. Последният вариант би бил за предпочитане както поради неговата технологичност, така и поради качествените параметри, гарантирани от микросхемата, ако не и цената.
По-рано и сега широко използвам микросхеми KR142EN12 в моите дизайни. Всички те са добри за тяхната цена, наличност и параметри, не се страхуват от късо съединение. Само токът е твърде малък. Само около два и малък ампер. Вносните аналози на нашите микросхеми LM317T са по-евтини, по-стабилни и по-мощни, държат три ампера, но все пак това далеч не е необходимо. Още по-рано, за да се увеличи мощността на стабилизаторите, свързах паралелно проводниците на две такива микросхеми. Максималният ток също се удвои точно.
В този случай отидох на експеримент и свързах паралелно цели девет микросхеми, като ги поставих равномерно върху общ радиатор. Според стандартната схема свързах два резистора към общия контролен щифт и включих лесна верига. Резултатите от тестове под товар напълно оправдаха моите предположения - отличните стабилизиращи свойства на веригата останаха същите като на отделна микросхема, а максималният ток се увеличи пропорционално на техния брой. Тази работа:
Предпазители F1, F2 за ток от 2,5 А. Предпазители F3, F4 за ток от 25 А. Кондензатор C5 - 100'000,0 μF при 25 V и C6 - 50,0 μF при 25 V. Всички диоди за необходимото напрежение при ток не по-малко от 30 А. Можете да използвате внесени 40HF20. Микросхемите, използвани в стабилизатора, трябва да бъдат тествани отделно преди инсталирането. Изходните напрежения на всяка микросхема могат да се различават с малко количество. Но умишлено не съм се стремял да избирам копия със същите параметри, аргументирайки се по следния начин - нека с ток от, да речем, два ампера, работи само една от деветте микросхеми. Но когато токът се повиши до повече от три ампера, зареденият чип ще се почувства претоварен. Вътрешната верига за защита от късо съединение ще започне да работи в него, тоест вътрешното му съпротивление плавно ще се увеличи и текущият ток ще бъде преразпределен към следващата микросхема. Това ще продължи, докато всички микросхеми бъдат включени в процеса на стабилизация на напрежението.
С по-нататъшно увеличаване на тока над номиналното ще се наблюдава бързо намаляване на изходното напрежение - функцията за защита от претоварване най-накрая ще работи. Такава схема, освен изключителната простота и минимумът на използваните елементи, има и друго предимство - най-добрият топлопренос на микросхемите, разпределени върху радиатора.
В моя дизайн използвах три радиатора във формата на игла от линейното сканиране на телевизори "Electronics 401", монтирани на обща алуминиева основа. Под радиаторите е монтиран охлаждащ вентилатор, за всеки случай, но не е нужно да го включвате - температурата на радиатора не е висока дори при интензивна работа на предаване. Настройката на изходното напрежение на такава схема може да се извърши в много широк диапазон - от два до няколко десетки волта. Таблицата показва средните стойности на съпротивлението на регулиращия резистор (променлив резистор 3,3 kOhm), в зависимост от необходимото изходно напрежение.