выносной блок питания

Выносные сетевые блоки питания делятся на два вида — "универсальные" и специализированные. Типовая схема универсального блока изображена на рис. 1. Устройство содержит понижающий сетевой трансформатор Т1 с большим числом отводов во вторичной обмотке, переключатель SA1 выходного напряжения, диодный выпрямительный мост VD1 — VD4 (обычно из диодов 1N4001 на напряжение 50 В и ток 1 А), сглаживающий конденсатор С1, индикатор включения в сеть — светодиод HL1 с токоограничительным резистором R1, переключатель SA2 полярности выходного напряжения и набор выходных разъемов на конце выходного кабеля (на схеме условно показан только один из них — Х2). У других блоков питания число положений переключателя SA1 бывает меньшим, может отсутствовать индикатор включения в сеть.  Универсальные блоки питания рассчитаны на работу с различными нагрузками.

Специализированные блоки ориентированы на ту или иную конкретную нагрузку, поэтому не имеют отводов вторичной обмотки, переключателя полярности, выходной разъем только один, часто отсутствует индикатор включения.

Обычно надписи на шильдиках блоков питания обещают очень хорошие характеристики, не подтверждающиеся, однако, на практике. Автором были лабораторно сняты нагрузочные характеристики девяти типов выносных блоков питания (см. таблицу). Результаты испытаний представлены на рис. 2 — 8. Графики были сняты при пониженном напряжении сети — 205 В. Это близкое к минимальному значение, при котором источники питания еще должны нормально работать. Значения выходных напряжения и тока, указанные в таблице, соответствуют надписям на корпусе.

Какие выводы можно сделать из этих характеристик? Заявленные значения выходного напряжения обеспечиваются при выходном токе, значительно меньшем обещанного — в два раза и более. Минимальное напряжение (1,5 и 3 В) блоки питания фирмы FIRST дают при токе, равном лишь 5% от указанного номинала. При максимальном же токе нагрузки выходное напряжение меньше номинального в полтора-два раза (а для малых значений выходного напряжения — и более).

Характеристику универсального блока питания SLD MW108 удалось снять только для положения "12 В" переключателя выходного напряжения (рис. 7). За время измерений трансформатор разогрелся так, что начала плавиться наружная пластиковая изолирующая лента, намотанная поверх катушки (и это — при снятой крышке корпуса!). При подаче на первичную обмотку напряжения 150 В вместо номинальных 220 В трансформатор без нагрузки практически не нагревался. Это говорит о том, что трансформатор рассчитан неверно. Кроме того, выходное напряжение при увеличении тока нагрузки падает так быстро, что это свидетельствует о чрезмерно большом сопротивлении обмоток трансформатора.

Лучшими параметрами, прежде всего, наименьшим выходным сопротивлением, обладает блок питания PPI-1280-TUV, которым были укомплектованы активные громкоговорители для компьютера IBM PC. Выходное сопротивление блоков RW-900 и *28, рассчитанных, по утверждению продавца, только для питания игровых приставок "Dendy", существенно больше. При сравнении этих трех устройств, близких по заявленным характеристикам, становится очевидно — чем больше масса блока питания, тем меньше его выходное сопротивление, т. е. лучше нагрузочная способность.

Увеличить

На рис. 7 вместе с другими показана характеристика макетного образца самодельного выносного блока питания, собранного на базе стандартного трансформатора ТПП21 1 с включенными последовательно вторичными обмотками и диодного моста с конденсатором емкостью 1000 мкФ. Выходное сопротивление его существенно меньше, чем у RW-900 или *28, но и масса намного больше. Отметим, что в нижней строке таблицы указаны габариты и масса только трансформатора ТПП211.

При использовании выносных блоков питания надо иметь в виду, что рассмотренные графики рис. 2 — 7 иллюстрируют зависимости для среднего значения выходного напряжения. Реально на него наложено напряжение пульсаций, его форма при малом токе близка к пилообразной. На рис. 8 изображены зависимости размаха (двойной амплитуды) пульсаций от выходного тока для некоторых из испытанных устройств. Для блоков питания фирмы FIRST показаны зависимости для двух положений переключателя SA1 — верхняя кривая соответствует положению "12 В", нижняя — "6 В". Как видно из этих графиков, зависимость напряжения пульсаций от тока определяется в основном емкостью конденсатора фильтра.

Следует отметить, что номинальное напряжение оксидных конденсаторов, установленных в выносные блоки, часто не превышает 16 В (и даже 10 В для SLD MW108). Этого недостаточно для надежной работы блока на холостом ходе или при малом потребляемом токе. Сказанное подтверждают рис. 2 — 7. Отмечены случаи, когда конденсаторы выходили из строя. В блоках питания с выходным напряжением 12 В рекомендуется установить конденсаторы на номинальное напряжение не менее 25 В.

Даже при токе, равном всего 10% от максимального, напряжение пульсаций достигает 0,5 В, что слишком много для питания большинства видов бытовой радиоэлектронной аппаратуры, не имеющей встроенного стабилизатора в питающем узле. Поэтому использовать выносные блоки питания без многократного увеличения емкости фильтрующего конденсатора или без промежуточного стабилизатора напряжения практически нельзя.

Конструкция некоторых выносных блоков питания позволяет встроить в них простой стабилизатор весьма высокого качества, собранный на микросхемах группы КР142 и других.

Наиболее удобны для этой цели микросхемные стабилизаторы серий КР142ЕН5 и КР142ЕН8 [1]. Если требуемое выходное напряжение не совпадает с одним из стандартизованных значений, можно использовать микросхемы КР142ЕН12А или КР142ЕН12Б с резистивным делителем [2]. На выходе стабилизатора нужно включить оксидный конденсатор емкостью не менее 10 мкФ. Микросхему следует установить на теплоотводе, а для облегчения теплового режима в корпусе просверлить десяток вентиляционных отверстий диаметром 6 мм.

Определить принципиальную пригодность того или иного выносного блока питания для построения стабилизированного блока питания можно следующим образом. При необходимом токе нагрузки (он не должен превышать половины предельного, см. табл.) выходное напряжение выносного блока питания при минимальном напряжении сети должно быть больше требуемого значения на половину напряжения пульсаций плюс минимально допустимое напряжение на используемой микросхеме (около 2...2,5 В).

Практическим примером модернизации выносного блока питания может служить конструкция, описанная в [3], схема на рис. 10. Здесь удобно применить диодный мост и конденсатор С1, уже имеющиеся в выносном блоке питания. Еще один пример использования универсального блока представлен в [4].

ЛИТЕРАТУРА
1. Щербина А., Благий С. Микросхемные стабилизаторы серий 142, К142, КР142. — Радио, 1990, ╧ 8, с. 89, 90; ╧ 9, с. 73.
2. Нефедов А., Головина В. Микросхемы КР142ЕН12. — Радио, 1993, ╧ 8, с. 41.
3. Алексеев С. Зарядные устройства для Ni-Ca аккумуляторов и батарей. — Радио, 1997, ╧ 1, с. 44 — 46; ╧ 2, с. 44 — 46.
4. Долгов О. Зарядное устройство со стабилизированным током зарядки. — Радио, 1996, ╧4, с. 72.