Предлагаемый вниманию читателей блок предназначен для питания от сети транзисторного радиоприемника с номинальным напряжением 6 В и потребляемым током от 1,5 до 50…60 мА.

Блок питания для транзисторного радиоприемника

В отличие от других известных устройств подобного назначения его можно не отсоединять от сети: первичная обмотка понижающего трансформатора подключается к ней только при включении приемника. В момент выключения последнего трансформатор автоматически отключается от сети.

Принципиальная схема блока изображена на рис. 1. Он состоит из сетевого трансформатора Т1, двухполупериодного выпрямителя (VD1—VD4), стабилизатора напряжения (VD5, VT1, VT2) и узла автоматики. Последний включает в себя электронное реле (VT3, К2) с датчиком тока нагрузки блока (VD6), две батареи (GB1 и GB2) и реле К1.

Как видно из схемы, при установке разъемного соединителя ХР2 в розетку внешнего питания приемник подсоединяется к батарее GB1 через замкнутые контакты К1.2 реле К1 и диод VD6. При включении приемника протекающий через этот диод ток нагрузки создает на нем падение напряжения около 0,4 В, благодаря чему транзистор VT3 открывается. В результате реле К2 в его коллекторной цепи, питаемой суммарным напряжением батарей GB1, GB2, срабатывает и своими контактами К2.1, К2.2 подключает первичную обмотку трансформатора Т1 к сети.

С появлением постоянного напряжения на выходе выпрямителя срабатывает реле К1. Контактами К1.2 оно подключает приемник к выходу стабилизатора напряжения (VT1, VT2), а контактами К1.1 переключает коллекторную цепь транзистора VT3 на выход выпрямителя. Иными словами, с момента срабатывания реле К1 электронное реле и приемник переходят на питание от блока.

При выключении приемника, когда падение напряжения на диоде VD6 исчезает, транзистор VT3 закрывается, реле К2 отпускает и контактами К2.1, К2.2 отключает блок от сети. В результате отпускает реле К1, и приемник вновь подключается к батарее GB1, а электронное реле — к соединенным последовательно батареям GB1, GB2.

Стабилизатор напряжения на транзисторах VT1, VT2 и стабилитроне VD5 выполнен по традиционной схеме и каких-либо особенностей не имеет. Требуемое выходное напряжение 6,5 В (превышение 0,5 В необходимо для компенсации падения напряжения на диоде VD6) устанавливают подстроечным резистором R4.

Несколько слов о назначении остальных деталей блока. Конденсатор С1, шунтирующий сетевую обмотку трансформатора Т1, защищает приемник от импульсных помех из сети, конденсаторы С2 — С5 предотвращают возникновение так называемого мультипликативного фона, мешающего приему радиостанций при точной настройке на их частоту. Резистор R5 ограничивает ток через эмиттерный переход транзистора VT3. Светодиод HL1 — индикатор включения блока питания в сеть.

Необходимость применения двух батарей с суммарным напряжением 9В обусловлена тем, что доступных малогабаритных реле, надежно срабатывающих при 6…6.5 В и одновременно рассчитанных на коммутацию цепей с переменным напряжением 220 В, не существует. При повышении же напряжения до 9В появилась возможность использовать удовлетворяющие второму требованию реле РЭС22, РЭС32, среди которых есть и реле, срабатывающие при напряжении около 8 В.

Все детали блока, кроме трансформатора Т1. предохранителя FU1, светодиода HL1 и батарей GB1, GB2, смонтированы на печатной плате (рис. 2), изготовленной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Плата рассчитана на установку подстроечного резистора СП5-2, постоянных резисторов МЯТ, конденсаторов К73-17 (С 1). К50-16 (С6, С7) и КМ (остальные). При монтаже резистор R2 устанавливают перпендикулярно плате.

Печатные проводники, обозначенные цифрами 1—6, соединяют с выводами обмоток трансформатора Т1 и контактами реле К2 отрезками гибкого монтажного провода. Штриховыми линиями на чертеже показаны проволочные перемычки, штрихпунктирной — Г-образный теплоотвод транзистора VT1, согнутый из полосы листового алюминиевого сплава размерами 30x45x2 мм (размеры полки для крепления к плате — 30×12 мм).

Трансформатор Т1 — любой малогабаритный с вторичной обмоткой на 8…10В при токе нагрузки 100 мА. Реле К1 — РЭС60 исполнения РС4.569.435-02 или РС4.569.435-7 (сопротивление обмотки — 230…310 Ом, ток срабатывания — 22,5 мА). К2 — РЭС32 исполнения РФ4.500.335-01 или РЭС22 исполнения РФ4.523.023-01 (соответственно 157…210 Ом и 36 мА). Возможно также применение реле РЭС22 и РЭС32 с паспортами РФ4.500.129 и РФ4.500.341 соответственно.

Батарея GB1 составлена из четырех элементов 316 (зарубежные аналоги АА. R6, “Миньон”), GB2 — из двух таких же элементов. Возможно применение никель-кадмиевых аккумуляторов типа ЦНК- 0,45, ЦНК-0,5. В этом случае батарею GB1 следует составить из пяти аккумуляторов, а сам блок питания желательно дополнить устройством, автоматически включающим обе батареи на зарядку при уменьшении их суммарного напряжения ниже определенного уровня.

Вместо транзистора КТ815А (VT1) можно применить любой другой транзистор этой серии, вместо КТ315Б (VT2) — КТ315Г, КТ315Е, а вместо ГТ404Б (VT3) любой другой транзистор этой серии со статическим коэффициентом передачи тока h213 не менее 50. Диоды выпрямителя КД105Б (VD1—VD4) заменимы любыми другими с обратным напряжением более 50 В и прямым током не менее 100 мА. Вместо КД521А (VD7) можно использовать практически любой маломощный кремниевый диод, вместо Д310 (VD6) — Д311А. Подстроечный резистор СП5-2 (R4) заменим на СП5-3, СП5-ЗВ, СП5-16А. СП5-16В, СП4-1а.

При исправных деталях и отсутствии ошибок в монтаже налаживание блока сводится к установке подстроечным резистором R4 напряжения на эмиттере транзистора VT1, равного 6,5 В
Описанный блок питания можно приспособить и к аппаратуре с напряжением питания 3 В (таково оно у плейеров, диктофонов и многих современных приемников на микросхемах). Для этого необходимо поменять местами батареи GB1, GB2 и понизить примерно до 3,5 В (резистором R4) выходное напряжение стабилизатора, предварительно заменив стабилитрон КС133А на стабистор КС119А (его включают в полярности, обратной показанной на рис. 1 для КС133А).

Переменное напряжение на вторичной обмотке трансформатора Т1 в этом случае желательно понизить примерно до 6…7 В. Следует учесть, что некоторые модели плейеров и диктофонов потребляют ток более указанной в начале статьи величины, поэтому трансформатор питания и диоды выпрямителя необходимо выбирать исходя из характеристик реального аппарата.
Можно изготовить блок питания и на несколько напряжений питания. О том, что надо сделать, чтобы он сам в этом случае “определял”, какое напряжение установить на выходе для того или иного аппарата, как предотвратить излишнее потребление тока от батарей при эксплуатации блока с “цифровыми” приемниками в режиме включения от таймера, будет рассказано в одном из ближайших номеров журнала.

Как уже говорилось, на основе устройства, описанного в первой части статьи (см. “Радио”, 1996, № 10, с. 46, 47), можно изготовить блок с несколькими различными выходными напряжениями. В качестве примера на рис. 3 изображена принципиальная схема блока питания на два напряжения 3 и 6 В (для простоты левая часть схемы – трансформатор питания с замыкающими контактами реле К2 в цепи первичной обмотки, мостовой выпрямитель и конденсаторы фильтра – условно не показана).

От исходного варианта он отличается наличием еще одного реле (КЗ), еще одного подстроечного резистора (R6) и применением в стабилизаторе напряжения стабистора КС119А вместо стабилитрона КС133А. Кроме того, те же шесть элементов 316 сгруппированы в три батареи, что обусловлено необходимостью работы с аппаратурой, рассчитанной на питание напряжением 3 и 6 В. С питаемой аппаратурой блок соединяют с помощью пятиконтактного разъема и соответствующего кабеля.

В исходном (показанном на схеме) положении контактов реле стабилизатор напряжения подготовлен к работе с выходным напряжением 3 В, нагрузка подключена к батарее GB1, а электронное реле на транзисторе VT3 – к соединенным последовательно батареям GB1-GB3. При включении нагрузки (ее подсоединяют кабелем с вилками ХР2, ХРЗ) срабатывает реле К2 и подключает блок к сети. Далее срабатывает реле К1 и, в свою очередь, переключает нагрузку на питание от стабилизатора напряжения, а электронное реле на транзисторе VT3 – на питание непосредственно от выпрямителя.

При подключении к блоку аппарата с напряжением питания 6 В используют кабель с вилками ХР4, ХР5. Именно с его помощью блок и “определяет”, что напряжение на выходе необходимо увеличить до 6 В. Как видно из схемы, в вилке ХР4 контакты 4 и 5 соединены друг с другом перемычкой, поэтому при подключении кабеля к розетке XS1 подготавливается к работе цепь обмотки реле КЗ (ее нижний – по схеме – вывод соединяется перемычкой с общим проводом блока).

Кроме того, в этой вилке плюс напряжения питания подведен к контакту 1, поэтому при стыковке ее с розеткой XS1 нагрузка подключается к соединенным последовательно батареям GB1, GB2 с суммарным напряжением 6 В. После включения нагрузки последовательно срабатывают реле К2, К1, причем вместе с последним срабатывает и реле КЗ. Своими контактами К3.1 оно переключает базу транзистора VT2 с движка подстроечного резистора R6 на движок резистора R4, а контактами КЗ.2 переключает нагрузку с батарей GB1, GB2 на выход стабилизатора, который в этом случае стабилизирует напряжение около 6,5 В.

А теперь – о варианте блока для питания радиоприемников с синтезатором частоты. Как известно, такие приемники потребляют от источника питания ток в выключенном состоянии (он необходим для поддержания хода электронных часов и сохранения в памяти частот фиксированных настроек на выбранные радиостанции). Этот ток невелик (в зависимости от модели – от десятков до сотен микроампер), однако часть его течет через эмиттерный переход транзистора VT3, вызывая в его коллекторной цепи ток, в h213 раз больший (до нескольких миллиампер).

Иными словами, кроме небольшого тока, необходимого для нормального функционирования приемника, от батарей блока бесполезно потребляется значительно больший ток, который заметно сокращает срок их службы (конечно, если приемник остается подключенным к блоку питания длительное время).

Радикальный способ предотвратить лишний расход энергии батарей – разрывать коллекторную цепь транзистора VT3 на все время пока приемник выключен. Для решения этой задачи необходим датчик тока нагрузки с исполнительным устройством, которое реагирует на резкое увеличение тока нагрузки (включение приемника) и замыкает коллекторную цепь транзистора, а при снижении его до исходной величины (выключение приемника) размыкает ее.

Принципиальная схема блока питания приемника с синтезатором частоты, потребляющего при работе ток 35…70 мА, показана на рис. 4. Функции еще одного датчика тока нагрузки (наряду с VD6) и одновременно исполнительного устройства, коммутирующего коллекторную цепь транзистора VT3, выполняет низковольтное герконовое реле КЗ. Два других реле – К1 и К2 – выполняют те же функции, что и в ранее рассмотренных вариантах блока, однако первое из них должно в данном случае иметь три переключающие контактные группы.

Как видно из схемы, в исходном состоянии коллекторная цепь транзистора VT3 разомкнута, а приемник питается от батареи GB1 через контакты К1.2, К1.3, обмотку реле КЗ и включенный параллельно ей резистор R7 (сопротивление других шунтирующих ее цепей во много раз больше, поэтому их влиянием на результирующее сопротивление цепи можно пренебречь). При включении приемника (выключателем питания или исполнительным устройством встроенного таймера) срабатывает реле КЗ и своими контактами К3.1 соединяет нижний (по схеме) вывод обмотки реле К2 с коллектором транзистора VT3.

Одновременно часть тока нагрузки, ответвляющаяся в эмиттерный переход транзистора VT3. вызывает резкое увеличение коллекторного тока. В результате срабатывает реле К2 и своими контактами К2.1, К2.2 подключает блок питания к сети, а контактами К2.3 блокирует цепь питания своей обмотки.

Далее срабатывает реле К1. Контактами К1.1 и К1.2 оно, как и в предыдущих вариантах блока, переключает цепи питания приемника и каскада на транзисторе VT3, а контактами К1.3 фактически исключает обмотку реле КЗ и резистор R7 из цепи питания приемника (сопротивление резистора R6 на порядок больше), подсоединяя ее непосредственно к аноду диода VD6. В результате реле КЗ отпускает, его контакты К3.1 размыкаются, однако реле К2 остается включенным, так как замкнуты его контакты К2.3. С этого момента единственным датчиком тока нагрузки остается диод VD6.

При выключении приемника, когда ток через диод VD6 и эмиттерный переход транзистора VT3 уменьшается до долей миллиампера, реле К2, а за ним и К1, отпускают. Иными словами, блок возвращается в исходное состояние, в котором приемник и каскад на транзисторе VT3 питаются от батарей, коллекторная цепь этого транзистора разорвана, а обмотка реле КЗ включена в цепь питания приемника.

Реле КЗ в блоке питания по схеме на рис. 3 такое же, что и К1 (см. “Радио”, 1996, № 10), подстроечный резистор R6 того же типа, что и R4, розетка XS1 – ОНЦ-ВГ-4/5-16Р, вилки ХР2 и ХР4 – ОНЦ-ВГ-4/5-16В, вилки ХРЗ, ХР5 – соответствующие по стыковочным размерам гнездам внешнего питания аппаратов. Дополнительные детали блока можно смонтировать на печатной плате исходного варианта: реле КЗ устанавливают справа (по рис. 2) от К1, резистор R6 – над R4.

В качестве К1 в блоке питания по схеме на рис. 4 применимо реле РЭС22 или РЭС32 тех же исполнений, что и К2, но можно в дополнение к К1 (РЭС60) установить реле РЭС49 исполнения РС4.569.421-02 или РС4.569.421-08, включив их обмотки параллельно. Реле КЗ – герконовое РЭС55А исполнения РС4.569.600-09 (РС4.569.605) или РЭС55Б исполнения РС4.569.625-09. Если есть возможность, желательно отобрать экземпляр с возможно меньшим напряжением срабатывания.

Регулировка блока питания на два напряжения сводится к установке на эмиттере транзистора VT1 напряжений 3,5 и 6,5 В (превышение на 0,5 В необходимо, как уже говорилось, для компенсации падения напряжения на диоде VD6). Делают это при подключенном с помощью соответствующего кабеля эквиваленте нагрузки – резисторе сопротивлением, рассчитанным по формуле: Uном/Iн,

где Uном – номинальное напряжение питания нагрузки (3 или 6 В), а Iн – средний ток нагрузки (если он в миллиамперах, сопротивление получится в килоомах, а если в амперах, – то в омах).

Налаживание блока питания по схеме на рис. 4 также начинают с установки на эмиттере транзистора VT1 напряжения около 6,5 В. Далее подбирают такое минимальное сопротивление резистора R7, при котором реле КЗ еще надежно срабатывает при подключении эквивалента нагрузки. В заключение подбором резистора R6 добиваются надежного срабатывания реле К2 при включении приемника.

Подбирать резисторы R6, R7 желательно при напряжении батареи GB1, равном сумме минимально допустимого напряжения питания приемника (обычно 4,2…4,4 В) и падения напряжения на обмотке реле КЗ (около 1 В), т. е. 5,2…5,4 В. Сделать это можно, включив на время подбора вместо батареи GB1 источник питания с регулируемым выходным напряжением