4. Выбор и расчет источника питания

Подавляющее большинство ра­диолюбительских конструкций полу­чает питание от электросети через блок питания. Он обычно содержит сетевой трансформатор Т1 , диодный выпрямитель VD1—VD4 и оксидный сглаживающий конден­сатор большой емкости С1.

Стабилизатор напряжения, если он имеется, включается между выхо­дом выпрямителя и нагрузкой. На­пряжение на его выходе, как правило, меньше , и на стабилизаторе тра­тится заметная мощность.

Начнем с расчета сетевого транс­форматора. Его габариты и масса полностью определяются той мощ­ностью, которую должен отдавать блок питания. Если вторичных обмоток несколько, то на­до просуммировать все мощности, потребляемые по каждой из обмо­ток, и мощность потерь на диодах выпрямителя

От сети трансформатор будет потреблять мощность, несколько боль­шую рассчитанной, что связано с по­терями в самом трансформаторе Различают "потери в меди" на на­грев обмоток при прохождении по ним тока — это обычные потери, вы­званные активным сопротивлением обмоток, и "потери в железе", вы­званные работой по перемагничиванию сердечника и вихревы­ми токами в его пластинах. Отношение потребляемой из сети к отдаваемой мощ­ности равно КПД трансфор­матора. КПД маломощных трансформаторов невелик и составляет 60...65%, возрастая до 90% и более лишь для трансформаторов мощностью несколько сотен ватт. Теперь можно определить пло­щадь сечения центрального стержня сердечника (проходящего сквозь ка­тушку), пользуясь эмпирической формулой:

В обозначениях магнитопровода уже заложены данные для опре­деления сечения. Например, Ш25х40 означает ширину централь­ной части Ш-образной пластины 25 мм, а толщину набора пластин 40 мм. Учитывая неплотное приле­гание пластин друг к другу и слой изоляции на пластинах, сечение сердечника можно оценить 8,8...9 см², а мощность намотанно­го на нем трансформатора — в 65...80 Вт

Площадь сечения центрального стержня магнитопровода трансфор­матора 8 определяет следующий важный параметр — число витков на вольт. Оно не должно быть слишком малым, иначе возрастает магнитная индукция в магнитопроводе, мате­риал сердечника заходит в насыщение, при этом резко возрастает ток холостого хода первичной обмотки, а форма его становится не синусои­дальной — возникают большие пики тока на вершинах, положительной и отрицательной полуволн. Резко возрастают поле рассеяния и вибра­ция пластин. Другая крайность — из­лишнее число витков на вольт — приводит к перерасходу меди и по­вышению активного сопротивления обмоток. Приходится также умень­шать диаметр провода, чтобы об­мотки уместились в окне магнито­провода.

Рассчитаем трансформатор при помощи программы расчёта сетевого трансформатора

Необходимые параметры:

U1=220В

U2=24В

I2=0.5A

Тип сердечника: стержневой

Тип охлаждения: воздушное

При расчёте получаем:

Поперечное сечение окна магнитопровода Q=2.25см²

Количество витков первичной обмотки ω1=3868

Диаметр провода первичной обмотки d1=0.14мм

Номинальная мощность трансформатора P=14.1вт

Количество витков вторичной обмотки ω2=402

Диаметр провода вторичной обмотки d2=0.4мм

Выбираем диоды выпрямительного моста:

U_обр≥U_ампл.≥1,41*U_вых.=34В

I_прям.=0,5I_нагр.=0,25А

Рекомендуемый тип диодов для мостового выпрямителя:

КД105Б

прямой ток 300мА;

обратное напряжение 400В.

Один из важных узлов радиоэлектронной аппаратуры - стабилизатор напряжения в блоке питания. Еще совсем недавно такие узлы строили на транзисторах. Общее число элементов стабилизатора было довольно значительным, особенно если от него требовались функции регулирования выходного напряжения, защиты от перегрузки и замыкания выхода ограничения выходного тока на заданном уровне.

Некоторые типы отечественных стабилизаторов имеют оригинальную устоявшуюся цифровую нумерацию выводов. Это произошло от того, что первоначально микросхемы этих серий выпускали в «микросхемных» корпусах со стандартизированной нумерацией выводов. После того как было налажено производство в «транзисторных» корпусах, нумерация выходов сохранилась.

Типовая схема включения микросхемных стабилизаторов на фиксированное выходное напряжение.

Для всех микросхемных стабилизаторов, емкость входного конденсатора С1, должна быть не менее 2,2мкФ для керамических или оксидных танталовых и на менее 10мкФ – для алюминиевых оксидных конденсаторов, а выходного конденсатора С2 не менее 1 и 10мкФ соответственно. Некоторые микросхемы допускают и меньшую емкость, но указанные значения гарантируют устойчивую работу любых стабилизаторов. Роль входного может исполнять конденсатор сглаживающего фильтра, если он расположен не далее 70 мм от корпуса микросхемы.

Основные параметры выбранных стабилизаторов:

КР1162ЕН9А

выходное напряжение 9В;

максимальный ток нагрузки 1,5А;

максимальная рассеиваемая мощность 10Вт;

регулируемый элемент включен в цепь – минусовую;

корпус КТ-28-2.

КР1180ЕН9А

выходное напряжение 9В;

максимальный ток нагрузки 1,5А;

максимальная рассеиваемая мощность 10Вт;

регулируемый элемент включен в цепь – плюсовую;

корпус КТ-28-2.

СПЕЦИФИКАЦИЯ

Поз. обозначение	Наименование	Кол	Примечание
	Конденсаторы
C1, С2	К50-35-500мкф	2
C3,С4	К50-30-2,2 мкФ	2
С5	270пФ	1
C6	1 мкФ	1
	Операционные усилители
DA3, DA4	К140УД7	2
	Резисторы
R1	МЛТ - 0.25 – 2 ком	1
R2	МЛТ - 0.25 – 47 ком	1
R3	МЛТ - 0.25 - 10 кОм	1
R4	МЛТ - 0.25 – 3 комм	1
R5	СП 3-33 - 0.25 – 3 ком	1
R6	МЛТ - 0.25 - 2 кОм	1
R7, R8	МЛТ - 0.25 – 560 Ом	2
	Микросхемные стабилизаторы
DA1	КР1180ЕН9А
DA2	КР1162ЕН9А
	Трансформатор
Т1		1
	Диоды
VD1-VD4	КД105Б	4
VD5, VD6	КС133А	2
VD7, VD8	КД521А	2
	Транзисторы
VT1	КТ817Б	1
VT2	КТ816Б	1