Универсальные БП с защитой от перегрузок и К.З.

Предлагаю несколько несложных схем универсальных блоков питания для наладки, проверки и ремонта различного радио и электрооборудования. Предлагаемые блоки питания двухполярные, но можно использовать, конечно, и только один канал. Все блоки содержат схемы защиты от перегрузки и короткого замыкания (К.З.) на выходе. Здесь представлены разные варианты схем защиты – схема на реле, тиристоре и вообще без реле и тиристоров. Даны также варианты использования так называемых «составных» транзисторов для значительного увеличения выходного тока блока питания, которые можно использовать и в других схемах.

Блок питания с плавной регулировкой выходного напряжения

Блок питания выдает двухполярное напряжение от 1 до 15..18 В при токе нагрузки до 1 А и содержит схему защиты от перегрузки и короткого замыкания на выходе. Им удобно пользоваться при наладке радиосхем и аппаратуры, так как практически исключается возможность вывода из строя различных активных элементов схемы (транзисторов, микросхем и т.д.) при случайной переплюсовке или неправильном монтаже, а также случайных коротких замыканий.

Принципиальная схема блока представлена на рисунке ниже

Схема БП с плавной регулировкой выходного напряжения
Рис.1

При изготовлении блока питания у меня стояла задача сделать его размеры минимально возможными, что послужило причиной достаточно плотной компоновки элементов внутри корпуса. Тем не менее этот блок питания используется  уже 3 года и работает без каких либо нареканий. Управляющие транзисторы практически не греются и не требуют, поэтому, применения больших теплоотводов. В качестве теплоотвода используется корпус блока, сделанный из пластин фольгированного двухстороннего текстолита. Транзисторы (VT1) крепятся к задней стенке через изоляционные прокладки из слюды.

Фото БП с плавной регулировкой выходного напряжения

В целях экономии места, также, применяется один вольтметр и один амперметр на оба канала. При помощи переключателя типа П2К они могут подключаться к выходу одного из каналов. Применение на выходе постоянно включенного амперметра очень удобно, так как позволяет в любой момент контролировать потребление тока налаживаемой схемы или устройства и, таким образом, вовремя заметить отклонения от нормального режима работы.

Схемы коммутации измерительных приборов переключателями типа П2К:

Схемы коммутации измерительных приборов переключателями типа П2К

Фото БП с плавной регулировкой выходного напряжения

В качестве индикаторов рабочего режима и срабатывания защиты от перегрузки или короткого замыкания используются светодиоды соответственно зеленого и красного цвета свечения подключенные на выходе схемы последовательно с резисторами 2 кОм. (подключение светодиодов показано на принципиальной схеме блока питания).

Фото БП с плавной регулировкой выходного напряжения

Никакого налаживания собранная схема блока питания не требует. Подстроечным резистором R3  устанавливается порог срабатывания схемы защиты. Для этого к выходу каждого канала подключается нагрузка (резистор), соответствующая нужному току, например 0,9А и поворотом движка резистора R3  добиваются срабатывания реле. Чтобы вернуть блок питания в рабочий режим после срабатывания защиты, нужно на несколько секунд выключить блок питания. В схеме можно применить любые другие реле с рабочим напряжением 6 – 12 В и соответствующей группой контактов, например РЭК-53. Тиристоры КУ202 могут быть с любой буквой, можно поставить и КУ101, 104, 105.  Операционный усилитель К153УД5 можно заменить на другой, из серии К140 (например К140УД7, К140УД8).

Простой блок питания с дискретным переключением

Эта схема проще, но также содержит узел защиты от перегрузки и К.З. на выходе. Выходное напряжение здесь задается дискретно, при помощи подключения опорных стабилитронов на разное напряжение стабилизации

Схемы блока питания с дискретным переключением
Рис. 2

Характеристики:
— Uвых = 6 … 25 В (зависит от примененных стабилитронов);
— Iмакс (без теплоотводов) = 200 мА. При применении теплоотводов и «составных» регулирующих транзисторов (описаны далее) – до 2 .. 3 А;
— Уровень пульсаций — около 1 мВ;
— Кстаб = 700.

Стабилитроны VD2 – VD5 задают нужные значения выходного напряжения и переключаются при помощи подходящего кнопочного или галетного преключателя на нужное количество позиций. Ниже приведена примерная таблица соответствия типа стабилитрона и выходного напряжения блока:

Стабилитрон

Uвых, В

КС133

3, 3

КС156

5,6

КС168, Д814А

7

Д814 В

9

Д814Д, КС107А

12

Если нет стабилитрона на более высокие напряжения, можно использовать последовательное включение двух или трех. Например два включенных последовательно стабилитрона типа Д814А (или КС168) дадут напряжение стабилизации около 15 В. И так далее.  Напряжение на входе (с трансформатора и выпрямителя, как и в схеме на рис.1) должно быть на 3 … 9 В больше выходного. Резисторы R4, R6 подбираются из расчета: Uвых. среднее х 100 (значение получается в Омах).

Блок питания защищает от перегрузки и К.З. как нагрузку, так и сам себя. Защита отключает оба канала при превышении тока даже в одном из них. В отключенном состоянии блок может находиться сколь угодно долго, для включения его нужно на несколько секунд выключить. Схема защиты (выделена на рис.2 пунктирной линией) может быть собрана и без тиристора, как показано на рис.3. В этом случае при срабатывании защиты блок питания будет переходить в рабочее состояние сам, без выключения, после устранения причины перегрузки.

Рис. 3, 4, 5

При использовании для транзисторов VT1 и VT4 радиаторов площадью 100 … 200 кв. см. выходной ток блока может быть до 1 А. Транзистор VT1 можно заменить на П201 – П203, КТ816, КТ626, КТ837, а VT4 на КТ817, КТ605АМ, КТ805АМ, КТ603, КТ801. Чтобы значительно повысить выходной ток (до 2 … 3 А) можно заменить эти транзисторы на «составные», то есть состоящие из соответствующих пар. Как это сделать, показано на рис.4. Транзисторы в паре обозначены буквами «а», «б», «в» и «г». При этом транзистор, обозначенный буквой «а» может быть типа :    
— П213 – П217,  КТ806,  КТ814,  КТ816,  КТ818;
«б» :    — КТ203Б, КТ626Б,В;  КТ209Г-М;
«в» :   — П702, КТ805А, КТ803А, КТ817, КТ819;
«г» :   — КТ315Г, КТ342А, КТ605А, КТ603А, КТб08А-Б.
Любой из вариантов составного транзистора VT1 может работать совместно с любым вариантом составного VT4.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
Рисунок 1.
D1 x2 Микросхема К153УД5 2
VT1 x2 Биполярный транзистор КТ805АМ 2
VT2 x2 Биполярный транзистор КТ837А 2
VS1 x2 Тиристор & Симистор КУ202И 2
D1-D4 x2 Диод Д242 8
VD5 x2 Светодиод АЛ307В 2 Или любой другой зеленый
VD6 x2 Диод Д223 2
VD7 x2 Стабилитрон Д814А 2
VD8, VD9 x2 Стабилитрон Д814В 4
VD10 x2 Светодиод АЛ307Б 2 Или любой другой красный
С1 x2 Электролитический конденсатор 2000 мкФ 2
C2 x2 Конденсатор 200 пФ 2
C3 x2 Конденсатор 4700 пФ 2
С4 x2 Электролитический конденсатор 500 мкФ 2
С5 x2 Электролитический конденсатор 200 мкФ 2
R1, R12 x2 Резистор 2 кОм 4 0.5 Вт
R2 x2 Резистор 2 Ом 2 2 Вт
R3 x2 Подстроечный резистор 4.7 кОм 2
R4, R5 x2 Резистор 300 Ом 4 0.5 Вт
R6 x2 Резистор 910 Ом 2 0.5 Вт
R7 x2 Резистор 100 Ом 2 0.5 Вт
R8 x2 Резистор 3.9 кОм 2 0.5 Вт
R9 x2 Подстроечный резистор 1.5 кОм 2
R10 x2 Резистор 1 кОм 2 0.5 В
R11 x2 Резистор 510 Ом 2 0.5 Вт
Амперметр 1-3 А 2
Вольтметр 15-30 В 2
Трансформатор 2×15 В 1
SA1 Выключатель 1
FU1 Предохранитель 1 А 1
Рисунок 2.
VT1 Биполярный транзистор КТ814Б 1
VT2 Биполярный транзистор КТ315Б 1
VT3 Биполярный транзистор КТ361Б 1
VT4 Биполярный транзистор КТ815Б 1
VS Тиристор & Симистор КУ101А 1
VD1 Диод Д220 1
VD2, VD2.1 Стабилитрон КС133А 1
VD3, VD3.1 Стабилитрон КС156А 1
VD4, VD4.1 Стабилитрон КС168А 1 Можно Д814А
VD5, VD5.1 Стабилитрон Д814В 1
VD6, VD6.1 Стабилитрон Д814Д 1 Можно КС107А, на схеме показан VD6, VD6.1
С1, С2 Электролитический конденсатор 500 мкФ 25 В 2
С3, С4 Электролитический конденсатор 100 мкФ 16 В 2
R1, R4, R6 Резистор 1 кОм 3 0.5 Вт
R2, R5 Резистор 510 Ом 2
R3 Резистор 3.3 кОм 1
Сдвоенный галетный переключатель Пять положений 1
Рисунок 3.
Биполярный транзистор КТ814Б 1
Диод Д220 1
Резистор 4.7 кОм 1
Резистор 5.1 кОм 1
Рисунок 5.
VD1-VD8 Диод Д242 8
С1, С1 Электролитический конденсатор 2000 мкФ 25 В 2
Трансформатор 1
FU1 Предохранитель 1 А 1