В настоящее время для питания радиоэлектронной аппаратуры широкое распространение получили сетевые адаптеры отечественного и импортного производство компактные малогабаритные блоки питания, выпрямленного и сглаженного от пульсаций питающего напряжения; часть из них имеет встроенный стабилизатор, но всего лишь на одно выходное напряжение: адаптеров, имеющих 4…6В выходных стабилизированных напряжения, в настоящее время не существует.
Выпрямители на 4…6В напряжений содержат внутри трансформатор с отпайками, выпрямитель и конденсатор, поэтому уровень пульсаций на выходе большой. От такого адаптера питание радиоаппаратуры из-за фоно затруднено, а питание генераторов передатчиков вообще невозможно. Многие адаптеры не обеспечивают на выходе паспортные напряжения при колебаниях токах нагрузки, трансформаторы разогреваются из-за неверного расчета.
Сетевой адаптер со стабилизированным выходом
В статье приведено описание сетевого адаптера, обеспечивающего 6 стабилизированных выходных напряжений (3; 4,5; 6; 7,5; 9; 12В) с током нагрузки до 300 мА и максимальной пульсацией до 2 мВ. Этот сетевой адаптер предназначен для питания генераторов, радиомикрофонов, передатчиков, другой связной аппаратуры, а также бытовой электроники (радиоприемников, диктофонов, плейеров, игрушек и т.п.). При колебаниях питающего напряжения и потребляемого тока адаптер обеспечивает высокую стабильность выходного напряжения.
Для удобства эксплуатации введены сервисные узлы устройства сигнализации внутреннего состояния адаптера. С помощью миниатюрного школьного знакосинтезирующего индикатора типа АЛС-362Б1, содержащего 4 светодиода, отображаются 4 состояния: нормальная работа выпрямителя, нормальная работа стабилизатора, перегрузка и перегорание сетевого предохранителя.
При перегрузке пульсирует светодиод, выходное напряжение отключается, ток уменьшается вплоть до исчезновения перегрузки, после чего сетевой адаптер автоматически восстанавливает работу. Создать в малогабаритном корпусе этот удобный прибор удалось благодаря новой схемотехнике, а также применению миниатюрных радиокомпонентов. Переделке был подвергнут импортный сетевой адаптер на 6 выпрямленных напряжений, который имеет все вышеперечисленные недостатки.
Переходной ступенчатый сетевой адаптер
На рис.1 показана схема адаптера. Через выключатель SA1, гасящие конденсаторы C1, С2 и впаиваемый предохранитель FU1 напряжение —220В поступает на первичную обмотку трансформатора Т1, выполненного на кольцевом ленточном магнитопроводе типа ОЛ20/32-16 из пермаллоя марки 50НП; он имеет коэффициент трансформации 1:1. После моста VD1 получается сглаженное напряжение 15 В, которое поступает на стабилизатор DA1, а затем на усилитель мощности на транзисторе VT3.
Светодиод VD4 подтверждает наличие стабилизированного напряжения. Резистором R10 настраивают уровень срабатывания перегрузки: он должен превышать максимальный выходной ток в 1,5…2,2 раза. Когда сработает защита от перегрузки, светодиод VD3 светит, а VD4 гаснет; на выходе напряжение падает почти до нуля, а ток нагрузки составляет 7 мА. При этом срабатывает предупредительная сигнализация, собранная на транзисторах VT1 и VT2, и светодиод VD5 мигает.
Для отвода тепла транзистор VT3 установлен на радиаторе (рис.2). При перегорании предохранителя FU1 все светодиоды гаснут, о VD2 начинает светиться. Если нет возможности намотать трансформатор, можно обойтись и без него. Для этого нужно соединить точки 1′-3′ и 2-‘4′, а между точками 1′-2’ включить намотанный из нихрома резистор сопротивлением 50 Ом. Схема по-прежнему будет работать без гальванического разделения от питающей сети. Но, поскольку пластмассовый корпус радиоаппарата является хорошим изолятором, это не нарушает нормальной работы изделия.
Для нового адаптера из старого использованы печатная плата с вилкой XI и Х2 для включения в сеть —220 В. Остается переключатель на 6 положений и гнездо выходного напряжения ХЗ. Существующий трансформатор исключен, а печатные дорожки на плате уничтожены скальпелем. Монтаж внутри адаптера навесной и осуществляется с помощью перемычек из провода МГТФ-0,7 мм или телефонного. По этой причине на монтажной плате (рис.3) указаны перекрещивающиеся провода, что не должно смущать радиолюбителя, так как до появления печатных плат всю радиоаппаратуру изготавливали таким способом.
Чертеж монтажной платы приведен в масштабе 1:1. При использовании другого исходного адаптера потребуется соответствующая корректировка. Из-за дефицита места использованы импортные электролитические конденсаторы типа К57-35 как малогабаритные; по этой причине применена микросхема DA1 типа К142ЕН2А в корпусе 402.16-2 как более плоская. Эту микросхему приклепывают к медному уголку толщиной 0,5 мм (рис.4), который служит также радиатором; микросхему устанавливают вертикально и приклепывают к плате.
В адаптере имеется и переключатель напряжения сети 110/220 В, который в этой схеме служит для включения в сеть 220 В. Для этого его необходимо демонтировать с задней крышки и перенести на боковую сторону, укрепив двумя небольшими скобами. В схеме применены резисторы типа МЛТ, R9 типа С2-ЗЗН-0,125 Вт; все радиокомпоненты, кроме C1, С2, VD1, устанавливают вертикально, что экономит место. Под выводы элементов в нужном месте платы сверлят отверстия диаметром чуть меньше диаметра выводов для придания жесткости крепления.
Для закрепления индикатора HL1 (рис.5) использован пластмассовый прямоугольный корпус электролитического конденсатора типа К53-21 на 100 мкФ х 16 В, так как его габариты подходят. Для этого нужно высверлить “внутренности” конденсатора, надфилем проточить прямоугольное окно для индикатора, в которое с натягом вставить индикатор. После подпайки к нему соответствующих проводов его заливают клеем (БФ-2; “Суперцемент”, “Момент” и др.), а для крепления этого индикатора к адаптеру в корпус заливают два небольших луженых проводника 0.1мм. После затвердения клея эти два проводника нагретым паяльником вплавляют в корпус адаптера (рис.6).
Трансформатор изготавливают следующим образом. На тороидальный сердечник ОЛ 20/32-16 из пермаллоя 50НП наматывают два слоя фторопластовой ленты для предотвращения пробоя изоляции провода первичной обмотки трансформатора на сердечник; эту ленту можно заменить на конденсаторную или телефонную типа КТН. С помощью шпули наматывают 475 витков первичной обмотки проводом ПЭВ-2 диаметром 0,25.
Затем двумя слоями изоляции изолируют первичную обмотку, наматывают вторичную обмотку, состоящую из такого же количества витков и на выводы вешают бирки. Собранный трансформатор следует прикрепить внутри адаптера к верхней крышке. Для этого из луженой проволоки диаметром 1 мм делают две скобы, которые накладывают на края трансформатора, а их концы разогретым паяльником вплавляют в корпус крышки, получается жесткая конструкция. Важно при этом, чтобы две скобы для исключения КЗ не замыкались друг с другом. Выводы трансформатора впаивают в монтажную плату.
Радиатор для охлаждения транзистора VT3 (рис.2) изготавливают из меди (алюминия, дюраля и т.п.) толщиной 0,3 мм. Транзистор крепят к радиатору винтом М3х4. Для улучшения теплоотдачи можно рекомендовать смазать радиатор под транзистором пастой КПТ-8. Для дополнительного отвода тепла сверлом 0,3 мм в нижней крышке сверлят два отверстия. При сборке нужно следить за тем, чтобы не замкнуть на радиатор выводы сетевой вилки. Для крепления конденсаторов С1 и С2 следует по их бокам просверлить в плате по два отверстия, пропустить провод диаметром 0,5 мм и снизу запаять их концы.
При отсутствии индикатора HL1 типа АЛС-362Б1 сигнализацию можно сделать на светодиодах россыпью, используя подходящий корпус. Перед настройкой следует на монтажной плате перемычками соединить выводы 1 -7 индикатора HL1 с соответствующими выводами монтажной платы (рис.3). При отсутствии Т1 следует изолированной нихромовой проволокой диаметром 0,15 мм намотать на резисторе МЛТ- 0,5-1 МОм сопротивление 50 Ом и его концы впаять в соответствующие точки платы.
Правильно настраиваем сетевой адаптер
Чтобы точно настроить сетевой адаптер необходимы следующие приборы: ЛАТР, ламповый вольтметр, тестер, осциллограф. Вместо резисторов R13…R19 следует впаять потенциометр на 22 кОм, а в разъем включить ламповый вольтметр и осциллограф. Для исключения срабатывания защиты вместо R10 впаять потенциометр на 15 кОм, и его движок поставить на минимум. Через ЛАТР подать переменное напряжение 220 В, на выходе получить напряжение 12 В.
Затем выпаять потенциометр настройки выходного напряжения, замерить его сопротивление и снова впаять в схему. Таким же образом нужно проверить все остальные напряжения (9; 7,5; 6; 4,5; 3 В) и впаять близкие по номиналу постоянные резисторы.
Светодиоды VD3 и VD4 должны светить. В выходной разъем адаптера ХЗ включить нагрузку в виде проволочного потенциометра на 1 кОм, например, типа СПЗ-40 и последовательно с ним – тестер для проверки тока нагрузки.
Изменяя ток нагрузки от 10 до 300 мА, а также сетевое напряжение на ±10%, проверить стабильность выходного напряжения и уровень пульсаций. Для уменьшения пульсаций можно увеличить емкость конденсаторов С3 и С6.
Следующий этап настройка защиты от перегрузки. Следует учитывать, что при снижении выходного напряжения уменьшается также ток срабатывания защиты. Если при 12В он равен 660 мА, то при 3 В – 350 мА. Поэтому можно ограничиться настройкой защиты на 12 и 3В.
Заключительный этап – проверка узла предупредительной сигнализации.
Для этого следует вместо R7 впаять потенциометр на 47 кОм, а вместо R8 потенциометр на 1 кОм и последовательно с ним включить тестер. На выходе стабилизатора выставить 12В; вращая потенциометр нагрузки, добиться срабатывания защиты. Затем потенциометром R7 установить нужную частоту пульсации светодиода VD5, а резистором R8 ток 3 мА через светодиод.
При снижении тока нагрузки сигнализация отключается. Впаять на место R7 и R8 резисторы нужной величины. Выпаять из схемы FU1 – светодиод VD2 должен засветить, а остальные погаснуть. В заключение к адаптеру следует подключить радиоприемник. Если при работе радиостанций наблюдается фон, то следует соответственно между выводами 3′ и 4′ Т1 и “+” и “-” выпрямителя VD1 включить конденсаторы емкостью до 0,1 мкФ фон исчезнет.
Окончательная проверка адаптера состоит в технологическом «прогоне», когда на несколько часов к нему подключают реальную нагрузку, например, тот же радиоприемник. Ток потребления желательно установить максимальный: при этом выявляются скрытые дефекты.
