Як зібрати лабораторний блок живлення з принтера

Наша сеть партнеров Banwar

В останні десятиліття електронна техніка розвивається настільки швидко, що апаратура застаріває набагато раніше, ніж виходить з ладу. Як правило, застаріла апаратура списується і, потрапляючи в руки радіоаматорів, стає джерелом радіодеталей.
Частина вузлів цієї апаратури цілком можливо використовувати.

В один з візитів на радіоринок вдалося практично за безцінь купити кілька друкованих плат від списаної апаратури (рис. 1). У комплекті до однієї з плат йшов і трансформатор харчування. Після пошуків в Інтернеті вдалося встановити (імовірно), що все плати - від матричних принтерів EPSON. Крім безлічі корисних деталей, на платі змонтований непоганий двоканальний джерело живлення. І якщо плату не передбачається використовувати для інших цілей, на основі його можна побудувати регульований лабораторний блок живлення. Як це зробити, розказано нижче.

Джерело живлення містить канали +24 В і +5 В. Перший побудований за схемою понижуючого широтно-імпульсного стабілізатора і розрахований на струм навантаження близько 1,5 А. При перевищенні цього значення спрацьовує захист і напруга на виході стабілізатора різко падає (струм короткого замикання - приблизно 0,35 А). Орієнтовна навантажувальна характеристика каналу показана на рис. 2 (крива чорного кольору). Канал +5 також побудований за схемою імпульсного стабілізатора але, на відміну від каналу +24 В. по так званій релейного схемою. Харчується цей стабілізатор з виходу каналу +24 В (розрахований на роботу від джерела напруги не нижче 15 В) і струмового захисту не має, тому при короткому замиканні виходу (а таке в практиці радіоаматора не рідкість) може вийти з ладу.

І хоча ток стабілізатора обмежений в каналі +24 В, при короткому замиканні ключовий транзистор приблизно за секунду нагрівається до критичної температури. Схема стабілізатора напруги + 24В показана на рис. 3 (літерні позиційні позначення і нумерація елементів відповідають нанесеним на друкованій платі). Розглянемо роботу деяких його вузлів, що мають особливості або ставлення до переробки. На транзисторах Q1 і Q2 побудований силовий ключ. Резистор R1 служить для зменшення потужності, що розсіюється на транзисторі Q1. На транзисторі Q4 побудований параметричний стабілізатор напруги живлення генератора, що задає, виконаного на мікросхемі, позначеної на платі як ЗА (далі будемо розглядати її як DA1).

Ця мікросхема - повний аналог знаменитої з комп'ютерних блоків живлення TL494 [1]. Про її роботі в різних режимах написано досить багато, тому розглянемо лише деякі ланцюга. Стабілізація вихідної напруги здійснюється наступним чином: на один з входів вбудованого компаратора 1 (висновок 2 DA1) через резистор R6 подається зразкове напруга з внутрішнього джерела мікросхеми (висновок 14). На інший вхід (висновок 1) через резистивний дільник R16R12 надходить вихідна напруга стабілізатора, причому нижнє плече дільника підключений до зразкового напруги компаратора струмового захисту (висновок 15 DA1). Поки напруга на виводі 1 DA1 менше, ніж на виводі 2, ключ на транзисторах Q1 і Q2 відкритий.

Як тільки напруга на виводі 1 стає більше, ніж на виводі 2, ключ закривається. Зрозуміло, процес управління ключем визначається роботою генератора, що задає мікросхеми. Струмовий захист працює аналогічно, за винятком того, що на струм навантаження впливає вихідна напруга. Датчиком струму є резистор R2. Розглянемо струмовий захист докладніше. Зразкове напруга подається на інвертується вхід компаратора 2 (висновок 15 DA1). У його формуванні беруть участь резистори R7. R11, а також R16. R12. Поки струм навантаження не може перевищувати максимальні напруга на виводі 15 DA1 визначається дільником R11R12R16.

Резистор R7 має досить великий опір і на зразкове напруга майже не впливає. При перевантаженні вихідна напруга різко падає. При цьому зменшується і зразкове напруга, що викликає подальше зниження струму. Вихідна напруга знижується майже до нуля, і оскільки тепер послідовно з'єднані резистори R16, R12 через опір навантаження підключаються паралельно R11, зразкове напруга, а отже, і вихідний струм також різко зменшуються. Так формується навантажувальна характеристика стабілізатора +24 В.

Вихідна напруга на вторинної (II) обмотці понижувального трансформатора харчування Т1 має бути не нижче 29В при струмі до 1,4 А. Стабілізатор напруги + 5В виконаний на транзисторі Про і інтегральному стабілізаторі 78L05, позначеному на платі як SR1. Опис аналогічного стабілізатора і його роботи можна знайти в [2]. Резистори R31, R37 і конденсатор С26 утворюють ланцюг ПОС для формування крутих фронтів імпульсів.
Для використання джерела живлення в лабораторному блоці потрібно випиляти з друкованої плати ділянку, на якому розміщені деталі стабілізаторів (на рис.1 відділений світлими лініями).

Щоб можна було регулювати вихідну напругу стабілізатора +24 В, його слід трохи доопрацювати. Для початку слід від'єднати вхід стабілізатора +5 В, для чого необхідно випаять резистор R18 і перерізати друкований провідник, що йде до висновку емітера транзистора Q6. Якщо джерело +5 В не потрібен, його деталі можна видалити. Далі слід випаять резистор R16 і підключити замість нього змінний резистор R16 * (як і інші нові елементи, він зображений на схемі потовщеними лініями) номінальним опором 68 кОм.

Потім треба випаять резистор R12 і припаяти його із зворотного боку плати між висновком 1 DA1 і мінусовим висновком конденсатора С1. Тепер вихідна напруга блоку можна змінювати від 5 до 25 В. Знизити нижня межа регулювання приблизно до 2В можна, якщо змінити порогове напруга на виводі 2 DA1. Для цього слід випаять резистор R6, а напруга на висновок 2 DA1 (близько 2 В) подати з підлаштування резистора R6 'опором 100 кОм, як показано на схемі зліва (навпроти колишнього R6).

Цей резистор можна припаяти з боку деталей прямо до відповідних висновків мікросхеми. Є й інший варіант - замість резистора R6 впаяти R6 "номіналом 100 кОм, а між виведенням 2 мікросхеми DA1 і загальним проводом припаяти ще один резистор - R6" 'номіналом 36 кОм. Після цих переробок слід змінити струм захисту стабілізатора. Випаявши резистор R11, впаяти на його місце змінний R11 * номінальним опором 3 кОм з включеним в ланцюг движка резистором R11 ". Валик резистора R1 V можна вивести на лицьову панель для оперативної регулювання струму захисту (приблизно від 30 мА до максимального значення, рівного 1,5 А).

При такому включенні зміниться і навантажувальна характеристика стабілізатора: тепер при перевищенні струму навантаження стабілізатор перейде в режим його обмеження (синя лінія на рис. 2). Якщо довжина проводу, що з'єднує резистор R11 'з платою, перевищує 100 мм, бажано паралельно йому на платі припаяти конденсатор ємністю 0,01 мкФ. Також бажано забезпечити транзистор Q1 невеликим теплоотводом. Вид на доопрацьовану плату з регулювальними резисторами показаний на рис. 4.

Такий блок живлення можна експлуатувати з навантаженням, некритичною до пульсацій напруги, які при максимальному струмі навантаження можуть перевищувати 100 мВ. Істотно знизити рівень пульсацій можна, додавши нескладний компенсаційний стабілізатор, схема якого представлена ​​на рис. 5. В основі стабілізатора - широко поширена мікросхема TL431 (її вітчизняний аналог - КР142ЕН19). На транзисторах VT2 і VT3 побудований регулюючий елемент. Резистор R4 тут виконує ту ж функцію, що і R1 в імпульсному стабілізаторі (див. Рис. 3).

На транзисторі VT1 зібраний вузол зворотного зв'язку з падіння напруги припаяти з боку деталей прямо до відповідних висновків мікросхеми. Є й інший варіант - замість резистора R6 впаяти R6 "номіналом 100 кОм, а між виведенням 2 мікросхеми DA1 і загальним проводом припаяти ще один резистор - R6" 'номіналом 36 кОм.

Після цих переробок слід змінити струм захисту стабілізатора. Випаявши резистор R11, впаяти на його місце змінний R11 * номінальним опором 3 кОм з включеним в ланцюг движка резистором R11 ". Валик резистора R1 V можна вивести на лицьову панель для оперативної регулювання струму захисту (приблизно від 30 мА до максимального значення, рівного 1,5 А). При такому включенні зміниться і навантажувальна характеристика стабілізатора: тепер при перевищенні струму навантаження стабілізатор перейде в режим його обмеження (синя лінія на рис. 2). Якщо довжина проводу, що з'єднує резистор R11 'з платою, перевищує 100 мм, бажано паралельно йому на платі припаяти конденсатор ємністю 0,01 мкФ. Також бажано забезпечити транзистор Q1 невеликим теплоотводом. Вид на доопрацьовану плату з регулювальними резисторами показаний на рис. 4.

Такий блок живлення можна експлуатувати з навантаженням, некритичною до пульсацій напруги, які при максимальному струмі навантаження можуть перевищувати 100 мВ. Істотно знизити рівень пульсацій можна, додавши нескладний компенсаційний стабілізатор, схема якого представлена ​​на рис. 5. В основі стабілізатора - широко поширена мікросхема TL431 (її вітчизняний аналог - КР142ЕН19). На транзисторах VT2 і VT3 побудований регулюючий елемент. Резистор R4 тут виконує ту ж функцію, що і R1 в імпульсному стабілізаторі (див. Рис. 3). На транзисторі VT1 зібраний вузол зворотного зв'язку з падіння напруги на резисторі R2. Ділянка колектор емітер цього транзистора необхідно підключити замість резистора R16 в схемі на рис. 3 (зрозуміло, змінний резистор R16 'в цьому випадку не потрібний).

Працює цей вузол наступним чином. Як тільки напруга на резисторі R2 перевищить приблизно 0,6 В, транзистор VT1 відкривається, що викликає переключення компаратора мікросхеми DA1 в імпульсному стабілізаторі і, отже, закривання ключа на транзисторах Q1,02. Вихідна напруга імпульсного стабілізатора зменшується. Таким чином, напруга на цьому резисторі підтримується на рівні близько 0,65 В. При цьому падіння напруги на регулюючому елементі VT2VT3 дорівнює сумі падіння напруги на резисторі R2 і напруги на емітерний перехід транзистора VT3. т. е. близько 1,25 ... 1,5 В в залежності від струму навантаження.

У такому вигляді блок живлення здатний віддавати в навантаження струм до 1,5 А при напрузі до 24В, при цьому рівень пульсацій не перевищує декількох мілівольт. Слід зазначити, що при спрацьовуванні захисту по струму рівень пульсацій збільшується, оскільки мікросхема DA1 компенсаційного стабілізатора закривається і регулюючий елемент відкритий повністю.

Друкована плата для цього стабілізатора не розроблялася. Транзистор VT3 повинен мати статичний коефіцієнт передачі струму Ь21Е не менше 300, а VT2 - не менше 100. Останній необхідно встановити на тепловідвід з площею охолоджуючої поверхні не менше 10 см².
Налагодження блоку харчування з таким доповненням полягає в підборі резисторів вихідного дільника R5- R7. При самозбудженні блоку можна шунтировать емітерний перехід транзистора VJ1 конденсатором ємністю 0,047 мкФ. Кілька слів про стабілізаторі каналу +5 В.

Його можна використовувати як додаткове джерело, якщо в трансформаторі Т1 є додаткова обмотка на 16 ... 22 В. В цьому випадку знадобиться ще один випрямляч з фільтруючим конденсатором. Оскільки цей стабілізатор не має захисту, навантаження до нього повинні бути підключені через додатковий пристрій захисту, наприклад, описане в [3], обмеживши ток останнього до 0.5 А. У статті описаний найпростіший варіант переробки, але можна ще поліпшити характеристики джерела, доповнивши компенсаційний стабілізатор власної регульованою захистом по струму, наприклад, на операційному підсилювачі, як це зроблено в [4].