В статье рассказано о маломощном блоке питания с импульсным стабилизатором напряжения на специализированной микросхеме МС34063. В сравнении с линейными стабилизаторами импульсные обладают большим КПД, меньшими массой и габаритными размерами, но вместе с этим имеют и некоторые недостатки, один из основных — повышенный уровень пульсаций выходного напряжения.
Предлагаемый блок питания можно использовать для питания различных бытовых устройств многофункциональных телефонных аппаратов, игровых приставок, плейеров, квартирных звонков и т. д., где использование импульсного стабилизатора сделает сетевой блок питания не только более экономичным, но и значительно облегчит его температурный режим. Он обеспечивает выходное напряжение 3,3…9 В при токе до 0,5 А. Амплитуда пульсаций выходного напряжения не превышает 30 мВ при максимальном токе нагрузки. Импульсный стабилизатор блока питания имеет защиту от перегрузки по току и от появления на выходе повышенного напряжения. Этот стабилизатор может быть использован как при конструировании новых источников питания, так и для замены линейных стабилизаторов в ранее изготовленных, например, с применением популярных в прошлом трансформаторов ТВК-110ЛМ, ТВК-110Л2 от лампово-полупроводниковых телевизоров. Во вновь изготавливаемых блоках питания использование импульсного стабилизатора напряжения позволит применить понижающий трансформатор с меньшими мощностью и габаритными размерами. Схема блока питания показана на рис.1.
Напряжение сети через плавкую вставку FU2 и кнопочный выключатель SB1 поступает на первичную обмотку понижающего трансформатора Т1. Снимаемое с его вторичной обмотки напряжение переменного тока через самовосстанавливающийся предохранитель FU1 поступает на мостовой диодный выпрямитель VD1. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживает конденсатор СЗ. Конденсаторы С1, С2, С4-С6 подавляют импульсные помехи, поступающие из сети, и предотвращают проникновение таких помех в сеть от импульсного стабилизатора. Он выполнен на специализированной интегральной микросхеме МС34063АР, которая включена по стандартной схеме понижающего стабилизированного преобразователя напряжения. Эта микросхема работоспособна при входном напряжении до 40 В и максимальном токе выходного транзистора до 1,5 А. При этом собственный потребляемый ток составляет 4…8 мА. Микросхема содержит узел защиты от перегрузки и короткого замыкания в цепи нагрузки. Резистор R1 выполняет функции датчика тока для этого узла. Частоту преобразования задают конденсатором С7. Выходное напряжение зависит от соотношения сопротивлений резисторов R4 и последовательно соединенных резисторов R2, R3 и его можно изменять в пределах 3,3…9 переменным резистором R2. Дроссель L1 — накопительный, двухзвенный фильтр низких частот на дросселях L2, L3 и конденсаторах С8-С13 сглаживают пульсации выходного напряжения. Светодиод HL1 сигнализирует о его наличии. Стабилитрон VD3 (напряжение стабилизации 11 В) защищает нагрузку от повреждения высоким напряжением при неисправности стабилизатора. При превышении выходным напряжением 11 В ток через стабилитрон резко возрастает и самовосстанавливающийся предохранитель FU1 скачкообразно переходит в состояние высокого сопротивления и ограничивает протекающий ток.
Все детали, кроме трансформатора Т1, держателя плавкой вставки FU2 и выключателя SB1, размещены на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рис.2.
Если вы модернизируете готовый блок питания, то, возможно, подойдет уже используемый сетевой понижающий трансформатор, необходимо только, чтобы он обеспечивал напряжение на вторичной обмотке 12…20 В и выходную мощность 8…10 Вт.
Постоянные резисторы — С1-14, С2-23, С1-4, МЛТ, МОН, переменный — СПЗ-9, подойдут СП4-1, ППБ-1А. Применять переменные резисторы серии СП-1 нежелательно из-за невысокой надежности. Оксидные конденсаторы — К50-35 или импортные аналоги, остальные — керамические К10-17, КМ-5. Самовосстанавливающийся предохранитель FU1 — MF-R050, LP60-050. Диодный мост D3SBA10 можно заменить на любой из КЦ422, DB101 — DB107, RB151-RB157 или на четыре диода, например, 1N4001-1N4007. Диод 1N5819 заменим диодами 1N5817, 1N5818, четырьмя такими диодами можно заменить диодный мост, при этом экономичность блока питания повысится. Взамен стабилитрона 1N5348 подойдут защитные диоды 1,5КЕ10, 1,5КЕ11. Светодиод может быть любого цвета свечения (немигающий) серий КИПД21, КИПД40, L-53.
Все дроссели намотаны проводом ПЭВ-2 0,56, L1, L2 содержат по 40 витков провода на магнитопроводе типоразмера К17,5×8,2×5 мм из феррита 2000НМ. Перед намоткой магнитопроводы обматывают лакотканью или в три слоя липкой лентой (скотчем). Дроссель L3 содержит 6 витков сложенного вдвое провода, намотанного на магнитопроводе диаметром 10 мм и длиной 11 мм из феррита 600НН или 400НН (от магнитной антенны переносного радиоприемника). Если микросхема DA1 будет значительно разогреваться, то для облегчения ее теплового режима работы и, следовательно, повышения надежности устройства в целом желательно приклеить небольшой теплоотвод из медной или латунной пластины размерами 60×4,5×0,5 мм. Ее изгибают буквой «П» и приклеивают к нижней части корпуса микросхемы клеем АлСил-5 или «Радиал». Склеиваемые поверхности предварительно подготавливают в соответствии с инструкцией по применению клея.
При входном напряжении преобразователя 12 В, выходном напряжении 5 и выходном токе 0,5 А потребляемый от выпрямителя ток не превышает 0,27 А. Это подтверждает, что КПД импульсного стабилизатора выше аналогичного на микросхеме КР142ЕН5А. Если необходим источник питания с фиксированным выходным напряжением, переменный резистор на плате заменяют проволочной перемычкой, а требуемое сопротивление резистора R3 находят из выражения Uвых = 1,25(1+R4/R3). При этом стабилитрон (или защитный диод) следует установить с напряжением стабилизации на 1…2 В больше выходного напряжения.
Радио №10, 2008г.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DA1 | DC/DC импульсный конвертер | MC34063A | 1 | |||
| VD1 | Диодный мост | D3SBA10 | 1 | |||
| VD2 | Диод Шоттки | 1N5819 | 1 | |||
| VD3 | Диод | 1N5348 | 1 | |||
| С1, С2, С4, С5, С10, С11, С13 | Конденсатор | 0.22 мкФ | 7 | |||
| С3 | Электролитический конденсатор | 2200 мкФ 35 В | 1 | |||
| С6 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 1 | |||
| С7 | Конденсатор | 470 пФ | 1 | |||
| С8, С9, С12 | Электролитический конденсатор | 330 мкФ 16 В | 3 | |||
| R1 | Резистор | 0.2 Ом | 1 | 1 Вт | ||
| R2 | Переменный резистор | 1.5 кОм | 1 | |||
| R3 | Резистор | 560 Ом | 1 | |||
| R4 | Резистор | 3.6 кОм | 1 | |||
| R5 | Резистор | 8.2 кОм | 1 | |||
| HL1 | Светодиод | DB-433BG | 1 | |||
| FU1 | Предохранитель | 0.5 А | 1 | |||
| FU2 | Предохранитель | 0.16 А | 1 | |||
| L1, L2 | Катушка индуктивности | 300 мкГн | 2 | |||
| L3 | Катушка индуктивности | 1 | ||||
| T1 | Трансформатор | 1 | ||||
| SB1 | Выключатель | 1 | ||||
| XP1 | Вилка сетевая | 1 | ||||