Источник питания на базе импульсного компьютерного БП (5-15В, 1-10А)

Предлагаемое устройство, помимо неплохих технических характеристик, привлекательно тем, что за его основу взят импульсный блок питания отслужившего свой срок IBM-совместимого персонального компьютера. При этом отпадает необходимость в приобретении многих специфических радиоэлементов, изготовлении импульсных трансформаторов и дросселей.

Описываемый блок позволяет питать стабилизированным напряжением радиолюбительские конструкции и заряжать стабильным током различные аккумуляторные батареи.

Основные технические характеристики

• Входное напряжение, В 220;
• Выходное стабилизированное напряжение, В 5 - 15;
• Напряжение пульсаций при токе 5 А, мВ, не более 25;
• Выходной стабилизированный ток, А 1 -10.

Блок питания оснащен цифровой шкалой для индикации выходного напряжения и тока нагрузки, имеет регуляторы выходного напряжения для грубой и точной установки, регулятор ограничения выходного тока, индикатор максимального тока, предохранитель для защиты выходных цепей в случае неправильной полярности включения заряжаемого аккумулятора.

Рис. 1. Внешний вид импульсного блока питания на базе блока питания персонального компьютера.

Принципиальная схема

Рис. 2. Принципиальная схема импульсного блока питания.

Принципиальная схема устройства изображена на рис. 1, где "БП ПК" - импульсный блок питания компьютера; "Приставка" - устройство индикации с узлом стабилизации тока нагрузки.

В блок питания компьютера необходимо внести некоторые изменения. Его узел управления обычно выполнен на специализированной микросхеме (ШИ-контроллере) TL494 или её аналогах МВ3759, КА7500, КР1114ЕУ4.

На вывод 1 этой микросхемы подан сигнал обратной связи с выходных выпрямителей напряжений "+5В" и "+12В", а на вывод 2 - образцовое напряжение от внутреннего стабилизатора с вывода 14. Обратную связь от источника напряжения "+5В" следует отключить, удалив резистор R4 (здесь и далее нумерация элементов условная), а R6 и R8 заменить резисторами указанных на схеме номиналов.

Вместе с переменным резистором R1 они образуют делитель напряжения обратной связи, благодаря чему становится возможной регулировка (грубая) выходного напряжения блока. Его точное значение устанавливают переменным резистором R2, подключённым к выводу 2 ШИ-контроллера.

Блок питания оснащен встроенным вентилятором, питающимся от источника напряжения 12 В. Так как выходное напряжение будет меняться в широких пределах, вентилятор необходимо подключить через гасящий резистор R7 к выпрямителю, питающему ШИ-контроллер не меняющимся напряжением около 24В.

К выходу "+12В" нужно добавить резистор R5, который обеспечит устойчивую работу блока питания в отсутствие нагрузки при низком выходном напряжении.

Желательно также поменять местами выпрямительные диоды источников "+5В" и "+12В", потому что в первом из них применены более мощные диоды.

Стабилизатор выходного тока собран на операционном усилителе DA1. На его неинвертирующий вход подано напряжение с резистора R17, включенного в минусовый провод выходной цепи блока питания. На инвертирующий вход DA1 поступает образцовое напряжение с переменного резистора R4, которым задают уровень стабилизации тока.

Резистор R9 и конденсатор С2 в цепи ООС, охватывающей ОУ, обеспечивают устойчивость работы этого узла. Через диод VD1 напряжение обратной связи поступает на вывод 3 ШИ-контроллера.

Светодиод HL1 - индикатор максимального тока, он светится при токе нагрузки, близком или равном заданному значению.

Измеритель напряжения и тока выполнен на АЦП DA3, включенном по типовой схеме, и цифровых индикаторах HG1 - HG4. Режим его работы выбирают переключателем SA1. Контактная группа SA1.1 коммутирует измеряемое напряжение, SA1.2 -запятые цифровой шкалы.

В положении переключателя "U" на вход АЦП поступает выходное напряжение блока питания через предохранитель F1 и резистивный делитель R11-R13, благодаря чему при перегорании предохранителя индикатор показывает О В. В режиме контроля тока (переключатель в положении I) АЦП измеряет падение напряжения на датчике тока - резисторе R17.

Напряжение питания "+5В" стабилизировано интегральным стабилизатором DA1, напряжение "-5В" - параметрическим стабилизатором VD3, R8, подключённым через диод VD2 к выпрямителю отрицательного напряжения импульсного блока.

Наладка устройства

Налаживание блока питания начинают с проверки пределов регулирования выходного напряжения (переключатель SA1 - в положении "U") по образцовому вольтметру. Стабилизатор тока на это время отключают, отпаяв провод, идущий от вывода 3 печатной платы к выводу 3 ШИ-контроллера. Если необходимо, пределы корректируют подбором резисторов R4 и R8.

Затем к блоку подсоединяют нагрузку с током потребления 5 - 10 А, переводят переключатель в положение "I" и по образцовому амперметру подстроечным резистором R12 устанавливают необходимое показание.

Далее, переключив индикатор на измерение напряжения, корректируют его показания по образцовому вольтметру подстроенным резистором R9. После этого восстанавливают цепь обратной связи стабилизатора тока, переключают индикатор на измерение тока и, изменяя сопротивление нагрузки, убеждаются в работоспособности стабилизатора. При необходимости границы интервала регулирования тока устанавливают подбором резисторов R1 nR4.

При нагрузке током 15 А и напряжении 15 В, может несколько увеличивался нагрев обмотки дросселя L2 в импульсном блоке питания. Этот недостаток можно устранить, перемотав его обмотку проводом вдвое большего сечения.

При зарядке батареи аккумуляторов стабильным током сначала следует установить регуляторами R1 и R2 напряжение окончания зарядки, а затем, подключив батарею, переменным резистором R4 - требуемый ток. Во время зарядки должен светиться светодиод HL1. По её окончании, когда напряжение на батарее возрастет до заданного значения, ток уменьшится, светодиод погаснет и блок питания перейдёт в режим стабилизации напряжения, в котором она может находиться длительное время. Таким образом, нет необходимости контролировать процесс зарядки и момент её окончания, не нужно отключать батарею по окончании зарядки.

Детали

Детали устройства индикации с узлом стабилизации тока нагрузки вместе с переменными резисторами R1, R2, R4 и гнездами X1 и Х2 смонтированы на печатной плате, закрепленной с помощью резьбовых стоек и винтов на передней стенке блока. На ней же (за печатной платой) установлен без изолирующей прокладки интегральный стабилизатор напряжения DA1.

В блоке питания применены постоянные резисторы МЛТ, переменные СПЗ-9а, подстроенные СПЗ-38.

Резистор R3 выполнен из трех отрезков константанового провода диаметром 1 и длиной примерно 50 мм, согнутых в виде П-образных скоб и припаянных к соответствующим печатным проводникам платы. Отклонение сопротивления этого резистора от указанного на схеме значения (0,01 Ом) не должно превышать ± 20 %.

Конденсаторы С1, С3 - К50-35, С9 -г- Cl 1 - К73-17, остальные - КМ.

Диод VD1 - любой германиевый.

Операционный усилитель DA2 - КР140УД608 с любым буквенным индексом, КР140УД708.

Цифровые индикаторы HG1 -к HG4 - АЛС324Б, АЛСЗЗЗБ, АЛС321Б.

Переключатель SA1 - кнопочный малогабаритный для печатного монтажа В170G или аналогичный.

Предохранитель F1 - плоский автомобильный на ток 10 А.

Чертёж монтажной платы приведён в журнале "Радио", № 10 за 2004 год.

Источник: Ходасевич А. Г, Ходасевич Т. И., Зарядные и пуско-зарядные устройства, Выпуск 2.