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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Zwei Netzteile für tragbare Geräte. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile Basierend auf einem Netzwerkadapter von einem unnötigen veralteten Telefon mit der Funktion der automatischen Anrufer-ID, montiert auf dem Z80A-Mikroprozessor, können Sie ein einfaches Netzteil mit einem linearen Stabilisator herstellen, der zwei stabilisierte Ausgangsspannungen +5 V und +8 V mit a bereitstellt Gesamtlaststrom von bis zu 500 mA. Es kann zur Stromversorgung digitaler und analoger Geräte, zum Aufladen von Akkus mobiler Geräte und zum Betreiben von Kinderspielzeug verwendet werden. Das schematische Diagramm einer solchen Stromversorgung ist in Abb. dargestellt. 1.
Über die geschlossenen Kontakte des Schalters SA220 und den Schutzwiderstand R1 sowie die Sicherung wird der Primärwicklung des Netztransformators T1 die Netzspannung 1 V AC zugeführt. Der Sekundärwicklung dieses Transformators wird eine auf 11 V reduzierte Wechselspannung entnommen, die durch einen auf Schottky-Dioden VD1 - VD4 aufgebauten Brückengleichrichter gleichgerichtet wird. Der Einsatz solcher Dioden reduziert die Leistungsverluste am Diodengleichrichter und erhöht die Spannung am Filterkondensator C1 um ca. 7 V. Die selbstrückstellende Sicherung FU2 schützt den Abwärtstransformator vor Überlastung. Da das Netzteil in einem kompakten Gehäuse untergebracht war, wurde der maximale Laststrom für diesen Transformator von 0,8 A auf 0,5 A reduziert, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Die Dioden VD5, VD6 schützen Mikroschaltungen vor Schäden durch Rückspannung, die an den Ausgängen anliegen kann von Mikroschaltungen, wenn die Spannung an den Platten des Kondensators C7 schneller abnimmt als die Spannung am Ausgang des Stabilisators, beispielsweise aufgrund eines Kurzschlusses am Ausgang des Gleichrichters oder eines Kapazitätsverlusts des Kondensators C7. Der Varistor RU1 schützt den Transformator und die Schottky-Dioden vor Spannungsspitzen im Netz. Stromversorgung gemäß Diagramm in Abb. 1 enthält zwei Linearstabilisatoren, die auf den integrierten Schaltkreisen DA1 und DA2 montiert sind. Der erste liefert eine stabilisierte Ausgangsspannung von +5 V, der zweite eine stabilisierte Spannung von +8 V. Der Gesamtstrom der angeschlossenen Lasten kann 0,5 A erreichen. Bei höheren Strömen erwärmt sich die selbstrückstellende Polymersicherung FU1 und geht in einen hochohmigen Zustand über. Mit dem Schalter SB1 können Sie die der Last zugeführte Spannung wählen: +5 V oder + 8 V. In diesem Fall leuchtet die HL1-LED auf, wenn sich SB5 in der Position „+2 V“ befindet, wenn sie in der Position „+8 V“ steht ”-Position, dann leuchtet HL3 auf. Abgesehen vom maximal zulässigen Gesamtstrom der angeschlossenen Verbraucher gibt es auch keine Einschränkungen für den gleichzeitigen Einsatz von zwei Stabilisatoren. Beispielsweise kann man am Ausgang des „+5 V“-Kanals eine USB-Buchse installieren und über diese einen Pocket-Flash-Player, einen Handy-Akku oder einen Kamera-Akku laden und an diesem den „+8 V“-Kanal nutzen Zeit, das Radio einzuschalten. Dieses Netzteil verfügt über eine selbstwiederherstellende Sicherung mit einem Nennbetriebsstrom, der etwas über dem angegebenen Maximum von 0,5 A liegt. Tatsache ist, dass sich in einem kleinen Gehäuse bei einem solchen Strom der Abwärtstransformator merklich erwärmt, die Temperatur im kompakten Gehäuse steigt, was dazu führt, dass die selbstrückstellende Sicherung bei einem niedrigeren Strom auslöst. Wenn die Sicherung ausgelöst wird, bleibt die HL1-LED eingeschaltet und zeigt so an, dass Netzspannung anliegt. Ein Netzteil mit einer einstellbaren DC-Ausgangsspannung von 1 bis 9 V, aufgebaut nach der in Abb. gezeigten Schaltung. 2 ermöglicht den Anschluss einer Last mit einem Stromverbrauch von bis zu 1,6 A.
Das Gerät verfügt über einen Schutz gegen Überlast und Kurzschluss im Lastkreis sowie einen Schutz gegen Überspannung des Wechselstromnetzes. Dieses Netzteil funktioniert wie folgt. Die Netzwechselspannung wird über die Sicherung FU1 der Primärwicklung des Abwärtstransformators T1 zugeführt. Die auf 9 V reduzierte Wechselspannung wird einer der Sekundärwicklungen des Transformators entnommen und über eine der selbstheilenden Polymersicherungen FU2 oder FU3 einem auf Schottky-Dioden VD2 - VD5 aufgebauten Brückengleichrichter zugeführt. Gleichgerichtete Spannungswelligkeiten werden durch einen Oxidkondensator C5 mit hoher Kapazität geglättet. Anschließend wird die Spannung einem Kompensationsspannungsstabilisator zugeführt, der vollständig auf diskreten Komponenten basiert. Der einstellbare Kompensationsstabilisator wird in Hybridtechnologie implementiert – auf Feldeffekt- und Bipolartransistoren [1]. Seine Besonderheit ist eine sehr niedrige Sättigungsspannung (die Mindestspannung zwischen Eingang und Ausgang), die beim Test dieses Stabilisators mit einem Laststrom von 2 A 60 mV nicht überschritt. Dies ist zehnmal weniger als bei herkömmlichen Kompensationsstabilisatoren, zum Beispiel der beliebten Serie KR142ENxx, **78xx, und deutlich weniger (10...30-mal) als bei linearen Spannungsstabilisator-Mikroschaltungen mit einer niedrigen Mindestspannung zwischen Eingang und Ausgang. Die gleichgerichtete Spannung wird der Quelle eines leistungsstarken Feldeffekttransistors VT2 zugeführt. Da es viel einfacher ist, einen leistungsstarken N-Kanal-Feldeffekttransistor mit einer Gate-Source-Öffnungsspannung mit niedrigem Schwellenwert zu kaufen als einen P-Kanal-Feldeffekttransistor, musste dieser Transistor in den negativen Stromkreis eingebaut werden. Die Öffnungsspannung wird dem Gate dieses VT2 über R4 zugeführt, der mit dem gemeinsamen Pluspunkt des Stromkreises verbunden ist. Diese Methode zur Steuerung eines Feldeffekttransistors in einem Kompensationsstabilisator erfordert keine besonderen Maßnahmen zum Starten, was den Entwurf erheblich vereinfacht. Der Kompensationsstabilisator funktioniert wie folgt. Wenn die Eingangsspannung steigt oder der Laststrom abnimmt, steigt tendenziell auch die Ausgangsspannung an. Dies führt dazu, dass VT3 stärker öffnet und daher auch VT1 stärker öffnet, was unter Umgehung der Gate-Source-Schaltung VT2 die Öffnungsspannung von VT2 senkt, den Widerstand des Drain-Source-Kanals VT2 erhöht und die Ausgangsspannung erhöht des Stabilisators nimmt ab. Die Ausgangsspannung wird über einen variablen Widerstand R.9 eingestellt. Die Zenerdiode VD6 mit einer Stabilisierungsspannung von ca. 8,2 V schützt den Feldeffekttransistor vor Beschädigung. Mit dem Schalter SB2 können Sie den Ausgangsspannungsbereich 1...4 V oder 2,3...9 V wählen. Bei geöffneten SB2-Kontakten fungiert die rote HL4-LED als Referenzspannungsquelle, innerhalb derer die Ausgangsspannung eingestellt werden kann 2,3...9 V. Bei geschlossenen SB2-Kontakten wird die Siliziumdiode VD7 zur Referenzspannungsquelle und die Ausgangsspannung kann von 1 bis 4 V eingestellt werden. Dabei ist zu beachten, dass es relativ wenige Ausführungen von Labornetzteilen mit einer Ausgangsspannung von mindestens 1 V gibt. Ein Ausgangsspannungsvoltmeter wird auf dem PV1-Zifferblatt-Mikroamperemeter hergestellt. Schalter SB1 kann Wählen Sie den Schutzbetriebsstrom. Die grüne HL3-LED zeigt an, dass die selbstrückstellende Sicherung ausgelöst hat. Der Varistor RU1 schützt den Abwärtstransformator und den Diodengleichrichter vor Spannungsspitzen im Netz. Ultrahelle blaue LEDs HL1 und HL2 zeigen an, dass das Netzteil mit dem Netzwerk verbunden ist, und beleuchten außerdem die Voltmeterskala. Der im Netzteil verwendete Spannungsstabilisator (Abb. 2) kann mit geringfügigen Modifikationen in Netzteilen eingesetzt werden, die für eine Belastung von 10...15 A ausgelegt sind. Dazu ist es notwendig, zwei weitere gleiche Kondensatoren parallel zu C5 zu installieren, Schottky-Dioden für den entsprechenden Strom zu verwenden, zum Beispiel 16 Ampere MBR1645, montiert auf Kühlkörpern. Natürlich müssen alle Hochstromverbindungen mit „dicken“ Drähten hergestellt werden und der Abwärtstransformator muss über die entsprechende Gesamtleistung und eine Hochstrom-Sekundärwicklung verfügen. Über die Details von Strukturen. Festwiderstände können für kleine Allzweckwiderstände aller Art verwendet werden, zum Beispiel C1-4, MLT, C2-23 mit geeigneter Leistung. Trimmerwiderstand R7 (Abb. 2) – beliebig klein, vorzugsweise geschlossen. Anstelle des variablen Widerstands R9 wird ein Tuning SP4-1 in einem halbhermetischen Gehäuse verwendet. Eine gute Stabilität der Ausgangsspannung kann mit anderen ähnlichen Widerständen erreicht werden, beispielsweise SPZ-96, SP4-2M, SGTO-1 oder kleinen Drahtwiderständen. PPB-1A, PPB-ZA. Die Varistoren MYG10-471 können durch FNR-10K471, FNR-14K471, FNR-20K431, TNR10G471 ersetzt werden. Oxidkondensatoren sind importierte Analoga von K50-35, K50-68. Der Rest besteht aus Keramik für eine Betriebsspannung von mindestens 16 V, Typ K10-17, K10-50 oder in SMD-Ausführung zur Oberflächenmontage. Die Kondensatoren C8 - SP (Abb. 1) werden direkt an den Anschlüssen der Mikroschaltungen installiert. Anstelle von Dioden mit Schottky-Barriere 1N5819 können Sie ähnliche Dioden SM5819, MBRS140TR, MBRS140TRPBF, SR360, 1N5822 installieren. Die leistungsstarken Schottky-Dioden 1N5822 (Abb. 2) können durch Drei-Ampere-Dioden SB360, MBRS360T3, MBRD350, MBR340 und andere ähnliche ersetzt werden. Die genannten Arten von Schottky-Dioden werden in verschiedenen Gehäusen hergestellt. KD208A-Dioden können durch alle Dioden der Serien KD209, KD243, KD247, 1N4001 – 1N4007 ersetzt werden. Die Dioden 1N4148 können durch 1N914, 1SS176S oder eine der Serien KD510, KD521, KD522 ersetzt werden. Anstelle der Zenerdiode 1N4738A sind BZV55C-8V2, TZMC-8V2, 2S182K1, 2S182X, 2S182TS geeignet. LEDs können in jeder Art allgemeiner Anwendung eingesetzt werden, beispielsweise in Reihenschaltungen. KIPD21, KIPD40, KIPD66, L-1503. Anstelle des L7805ACV-Chips können Sie KR142EN5 A, B, MC7805, MC32267, LM330T-5,0, LM2940T-5,0, LM9073 und andere ähnliche installieren [2]. Anstelle des L7808CV-Chips eignen sich integrierte Stabilisatoren MC7808, UVI2940-8,0 und ähnliche mit einer Ausgangsspannung von +8 V und einem Laststrom von mindestens 0,5 A. Beide Mikroschaltungen sind auf einem gemeinsamen Kühlkörper aus einer Duraluminiumplatte 80x50x2 mm montiert. Die Kühlkörperflansche der Mikroschaltungen sind mit Glimmerdichtungen vom Kühlkörper isoliert. Dies geschieht, um versehentliche Kurzschlüsse zu verhindern. Darüber hinaus ist der Kühlkörper, der Teil der Gehäusewand ist, außen mit schwarzem Isolierlack beschichtet. Vor dem Lackieren wird die Metallplatte mit Schleifpapier bearbeitet und mit Aceton gereinigt. Als Lack können Sie schwarzen Nagellack oder Autolack verwenden. Anstelle des KT3102V-Transistors können Sie jeden der Serien KT3102, KT6111, SS9014, VS547 installieren. Anstelle des KT3107B reicht jeder der Serien KT3107, KT6112, SS9015, VS556. Transistoren verschiedener Serien weisen Unterschiede in der Pinbelegung auf. Anstelle des Transistors VT2 kommt ein leistungsstarker n-Kanal-Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate vom Typ IRL2505N zum Einsatz. Ein Transistor dieses Typs wird durch Logikpegelspannung gesteuert, hat einen offenen Kanalwiderstand von 0,008 Ohm, eine maximale Konstante Strom bei einer Temperatur von 25 °C 104 A (sollte als Gleichstrom für nicht mehr als 1 ms verstanden werden), maximale Drain-Source-Spannung 55 V, untergebracht in einem Metall-Kunststoff-Gehäuse. TO-220 In dieser Ausführung kann es beispielsweise durch IRL3705N, IRLZ44 ersetzt werden, oder Sie wählen ein passendes aus der Tabelle [3] aus. Der Feldeffekttransistor ist auf dem Kühlkörper installiert. Bei der Installation müssen geeignete Maßnahmen getroffen werden, um das Tor vor dem Ausfall der Torisolierung durch statische Elektrizität zu schützen. Die Pinbelegung der genannten Feldeffekttransistortypen ist Standard - Gate-Drain-Source. Es wird ein Miniatur-Mikroamperemeter aus der Aufnahme-/Wiedergabepegelanzeige eines alten Haushalts-Tonbandgeräts verwendet. Schalter - P2K, mit Positionsfixierung, freie Kontaktgruppen sind parallel geschaltet. Typ eines Abwärtstransformators. TP112-3-1 mit einer Leerlaufspannung an der Sekundärwicklung von ca. 11 V kann durch ersetzt werden. TP114-2, TP121-17. TPP112-6. Typ eines Abwärtstransformators. TPP-224M – aus einem alten Schaltnetzteil des sowjetischen Computers „Electronics MS“. Der Transformator verfügt über zwei Sekundärwicklungen, die für unterschiedliche Ströme ausgelegt sind. Weniger Schwachstromwicklung mit einer Leerlauf-Ausgangsspannung von ca. 5,5 V Wird zur Stromversorgung von Hintergrundbeleuchtungs-LEDs verwendet. Der Gleichrichter wird mit den Pins 6, 7 an die Sekundärwicklung angeschlossen. Mit einem solchen Transformator ist das Netzteil (Abb. 2) in der Lage, Spannungen von bis zu 6,5 V bei einem Laststrom von 1,6 A und bis zu 9.10 V zu liefern einen Laststrom von 0,5 A. Anstelle eines solchen Transformators können Sie einen einheitlichen Typ TPP115-6 oder TPP114-6 verwenden. Literatur 1. Butov A.L. Notstromversorgung für Pocket-Flash-Player. - Radioconstructor, 2009, Nr. 10, S. 17 -18.
Autor: Butov A.L.
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