Данный блок питания представляет собой дальнейшее развитие идей и схемных решений, уже
опробованных мною ранее в различных конструкциях, в том числе и представленных на этом
сайте.
А предыстория такова - помешался тут местный народ на транзисторных усилителях мощности,
таких как KL400 и KL500... Недорого и сердито. Но вот потребляет KL500 35 ампер да плюс
собственно трансивер да ещё некоторый запас для мало ли чего, для той же УКВшки, например.
Итого 50 ампер надо блок питания иметь, как минимум.
Описываемый здесь блок питания был изготовлен мною для моего хорошего друга Дим Димыча,
aka UA1ZHO и теперь находится в его собственности.Схема: 
Принципы работы.
Так, рассмотрим работу схемы по-порядку... Сетевое напряжение поступает на схему через сетевой фильтр FL1, который предотвращает проникновение по цепям питания в аппаратуру связи высокочастотных помех из сети, а также и возможные наводки с со стороны передающей аппаратуры. Трансформатор Tr1 подключён к сети постоянно и выполняет функции "дежурки", обеспечивающей управление включением и отключением силовой части блока питания, а также формирование повышенного (+24в.) напряжения для питания опорного источника стабильного напряжения.В качестве стабилизатора +24в. используется микросхема 7824, включённая по стандартной схеме. При нахождении в верхем (по схеме) положении тумблера SW1, блок питания (далее - БП) находится в режиме ожидания включения. При этом подаётся питание на светодиод HL1 жёлтого цвета, который и индицирует этот режим. Для включения силовой части БП используется реле К1 с максимально допустимым током через контакты 30А, так как несмотря на используемый плавный запуск устройства, никакие контакты выключателя приемлемых габаритов долго не служат. Здесь же в качестве SW1 использован миниатюрный перекидной тумблер, уже стоявший штатно в используемом корпусе. При переключении SW1 в нижнее по схеме положение подается питание на катушку K1, которая своими контактами подаёт питание на Tr2 через резистор R3, ограничивающий пусковой ток трансформатора и ток зарядки конденсаторов сглаживающего фильтра. Одновременно подаётся напряжение на светодиод HL2 зелёного цвета, индицирующий режим включения. Выпрямитель силовой части собран по мостовой схеме, выбранной из-за того, что имеющийся трансформатор уже содержал одну обмотку на нужное напряжение. Зато пониженное, в отличие от выпрямителя со средней точной, обратное напряжение на диодах мостового выпрямителя позволило применить в выпрямителе низковольтные диоды Шоттки с малым падением. Все диоды шунтированы керамическими конденсаторами небольшой ёмкости для исключения мультипликативного фона. Реле K2 по достижении на выходе выпрямителя напряжения порядка 13в срабатывает и шунтирует контактами R3, переводя силовую часть в рабочий режим.Весь процесс запуска занимает время порядка одной секунды. С выхода выпрямителя через обмотку токового реле системы защиты напряжение подаётся на стоки параллельно соединённых транзисторов VT5-VT10, которые и являются силовым регулируемым элементом стабилизатора напряжения. Управление транзисторами осуществляется от источника опорного напряжения на микросхеме TL431, на которую через транзистор VT1 и R6 подаётся стабилизированное напряжение 24в. В результате опорное напряжение совершенно не зависит от напряжения на стоках силовых транзисторов и даже при существенной просадке этого напряжения выходное напряжение стабилизатора остаются очень стабильным и с низким уровнем пульсаций. Для включения стабилизатора необходимо кратковременно нажать кнопку SB2 "Start" чёрного цвета. Через последовательно включённые резисторы R4 и R17 напряжение питания (смещение) поступает на базу VT2. При этом последовательно открываются транзисторы VT2 и VT1, на микросхему стабилизатора поступает напряжения питания, транзисторы VT5-VT10 открываются и на выходе стабилизатора устанавливается напряжение, которое сохраняется и после отпускания кнопки SB2, так как выходное напряжение через диод VD2 поступает на базу VT2 , удерживая его в открытом состоянии. Выход стабилизатора на рабочий режим индицируется светодиодом HL3 красного цвета. Для отключения стабилизатора достаточно очень кратковременно нажать кнопку SB1 "Stop". Напряжение на базе VT2 становится равным нулю, при этом транзисторы VT2 и VT1 запираются, обесточивая параллельный стабилизатор, силовые транзисторы запираются и выходное напряжение стабилизатора снимается. Этот же процесс происходит ещё в трёх случаях: 1. При КЗ на выходе, так как выходное напряжение становится равным нулю и VT2 запирается. 2. При превышении тока через обмотку токового реле и срабатывании геркона SA2. 3. При увеличении сверх допустимого поля рассеяния силового трансформатора и срабатывании геркона SA1, закреплённого на его обмотке. Последняя ситуация возникает не только при превышении тока нагрузки сверх установленного предела, но также и при "перекосе фаз" в сети 220в и искажении формы сетевого напряжения. Для измерения тока нагрузки используется падение напряжения на уравнительных резисторах, включённых в истоки полевых транзисторов. Все напряжения суммируются и поступают на стрелочный измерительный прибор. Так как по пожеланию заказчика выходное напряжение БП сделано регулируемым в пределах 12-14в, то пришлось ввести в схему стрелочный вольметр, шкала которого для удобства отсчёта сделана растянутой. Это достигается при помощи стабилитрона VD1, включённого последовательно с прибором. На транзисторах VT3 и VT4 собрана схема управления вентиляторами обдува.На схеме показан лишь один кулер, но реально их установлено два в параллель. При нагреве сопротивление терморезистора R38, установленного на радиаторе рядом с силовыми транзисторами, уменьшается, VT3 открывается и когда ток через него достигнет тока срабатывания реле K3, последнее срабатывает и своими контактами включает вентиляторы. R26 ограничивает напряжение на кулерах для снижения скорости их вращения и соответственно - акустического шума.
Детали,конструкция и настройка.
Детали применены вполне доступные и недорогие. Сетевой фильтр FL1 - выдран из дохлой СВЧ печки
и допускает ток до 7.5А, чего вполне достаточно для данного БП.Tr1 - тансформатор неизвестного происхождения габаритной мощностью примерно 30 ватт, обеспечивает 25в переменного напряжения на вторичной обмотке и ток до 500мА. 
Вместо указанного на схеме выпрямительного моста Br1 можно применить любой подходящий мост
на напряжение не ниже 100в и ток 1А.При отсуствии моста выпрямитель можно выполнить на любых
подходящих диодах, например 1N4001.Электролитические конденсаторы С2,С3,С4,С6 - на напряжение 35в, С11,С12 - на 28в. Реле К1 - на напряжение срабатывания 27в и ток контактов не ниже 20А.К2 - автомобильное реле на напряжение 12в и имеющее две группы контактов (в параллель) на ток 10А каждый. Tr2 - трансформатор ОСМ-1 мощностью 630 ватт с перемотанной вторичной обмоткой. Обмотка выполнена двумя проводами ПЭВ-2 диаметром 2.2мм впараллель и обеспечивает 16в напряжения при отсуствии нагрузки. В качестве диодов мощного выпрямителя применены сдвоенные диоды Шоттки SBL3045C, используемые обычно в компьютерных блоках питания. Их можно заменить другими диодами Шоттки, имеющими ток не менее 30А на каждый диод и допустимое обратное напряжение не ниже 40в. Диоды выпрямителя уставновлены на небольшой плате из толстого стеклотекстолита и прижаты этой платой к боковой стенке корпуса через слюдяные прокладки.  Конструкция токового реле К4 показана на фото: два витка обмоточного провода диаметром 2.2мм, внутрь полученной катушки вставлен геркон, закреплённый внутри при помощи отрезка ПВХ трубки, изоленты и капли клея. Настройка реле на нужный ток осуществляется путём выдвигания геркона из катушки. 
Далее на фото представлен датчик поля рассеяния трансформатора. Это - обычный геркон от систем охранных сигнализаций. Точный момент срабатывания датчика определяется путём поиска
на обмотке трансформатора такого положения геркона, при котором датчик надёжно замыкает при достижении необходимого тока нагрузки.Геркон закрепляется на трансформаторе при помощи клея.
В качестве регулирующих транзисторов применены недорогие и доступные IRFZ44N
в корпусах ТО220. Мощность, рассеиваемая на транзисторах, невелика, так что шесть
транзисторов впараллель может показаться излишеством, но это сделано для разгрузки
по температуре каждого транзистора. Применив в качестве регулирующих транзисторы в корпусах
ТО3 или ТО247, можно вполне обойтись и вдвое меньшим их числом.Транзисторы установлены на общем плоском радиаторе через изолирующие прокладки из тонкой слюды, смазанной пастой КПТ-8. Эксперимент с установкой транзисторов через прокладки из силиконовой "резины" с треском провалился... Да-да, именно с треском, так как один из транзисторов не выдержал резкого нагрева при увеличении тока до 50А и пробился с характерным звуком.:) Транзисторы прижаты к радиатору небольшими отрезками стального уголка. Как показали эксперименты, при установке транзисторов "обычным" способом, то есть при помощи винта, вкручиваемого в отверстие, очень часто корпус слегка перекашивается, верхняя часть, где находится отверстие прижимается сильнее, чем нижняя, и результате теплопередача на радиатор значительно ухудшается. Низкоомные резисторы в истоках транзисторов - керамические, мощностью 5 ватт, установлены (приклеены) на общий радиатор.Там же, на радиаторе закреплён и терморезистор системы управления обдувом. Реле К3 - любое миниатюрное, на напряжение 12в. Светодиоды - любые подходящего цвета, кнопки SB1 и SB2 - без фиксации. Резистор R25 - МЛТ-2. R3 - керамический импортный, мощностью 15 ватт. Подстроечные резисторы - проволочные СП5-2, для надёжности контакта. Остальные детали - самые обычные, номиналы их указаны на принципиальной схеме. Правильно собранный БП начинает работать сразу. Выходное напряжение устанавливается равным 13в. при помощи подстроечного резистора R14. При этом R10 должен находится в среднем положении. При необходимости пределы регулировки выходного напряжения можно изменить путём подбора номинала R15. Затем нагружаем БП реостатом, устанавливаем ток нагрузки 50А и, регулируя положение геркона внутри катушки токового реле, добиваемся срабатывания защиты. Затем отключаем геркон токового реле, подключаем геркон датчика поля и, подбирая расположение его на обмотке трансформатора также добиваемся срабатывания защиты при токе 50А. Затем восстанавливаем соединение геркона токового реле. Может показаться, что обе системы просто дублируют друг друга и это явное излишество, но когда дело касается защиты, то лучше уж "перебдеть, чем недобдеть" (с) Не я... Точные показания измерительных приборов выставляются при помощи соответствующих подстроечных резисторов. И последний этап - настройка системы обдува. Она сводится к установке при помощи подстроечного резистора R33 включения вентилятора при достижении температуры радиатора порядка 50 градусов. При монтаже следует учитывать все известные рекомендации по изготовлению сильноточных БП и результаты прежде всего зависят именно от монтажа. Результат испытаний показан на фото ниже.  Ток нагрузки - 6А. Именно такой получается ток при максимальном сопротивлении моего реостата, который на 2.2 Ом.Выходное напряжение выставлено равным стандартному значению в 13.80в. 
Затем увеличиваем ток нагрузки до 42А. Такой ток получается при нахождении движка реостата
в минимальном положении, когда до КЗ остаётся лишь один виток проволоки.Выходное напряжение при этом остаётся равным 13.80в. И поверьте - и при 50А выходное напряжение будет точно таким же. При максимальном токе нагрузки входное напряжение до стабилизатора просаживается до 15в, (19в при отсуствии нагрузки), но на выходное напряжение это никак не влияет. БП испытан непрерывным током 30А в течение 10 часов, при этом температура радиатора не превышала 50 градусов благодаря наличию двух кулеров. Более всего грелся выпрямитель - до 70 градусов. Так что при повторении данной конструкции следует учесть этот опыт и вынести выпрямитель на общий с транзисторами радиатор, где он будет эффективно охлаждаться кулерами. Также БП был испытан током 42А в течение 2х часов. При этом температурная стабильность выходного напряжения оставалась очень высокой - уход составил две сотых вольта (0.02в). Прошу прощения за краткость описания, но очень похожие схемы уже публиковались мною. Отвечу на любые вопросы по данной конструкции...
UA1ZH © 2009
|
|---|
