Предназначен для питания от сети 220 В 50 Гц устройств с потребляемым током до 4 А при выходном напряжении 5 В.

Особенности. Источник питания представляет собой однотактный обратноходовый преобразователь напряжения с самовозбуждением. Отличительная особенность предлагаемого устройства — отсутствие специализированных микросхем, простота и дешевизна в изготовлении. Для получения другого выходного напряжения нужно пропорционально изменить число витков обмотки III трансформатора Т1 и коэффициент деления делителя R11, R12.

Характеристики. Максимальная выходная мощность — 20 Вт. Выходное напряжение — 5 В. Максимальный ток нагрузки — 4 А. Интервал входного напряжения сети — 187—242 В. Частота входного напряжения — 50 Гц. Нестабильность выходного напряжения — не более 2%. Амплитуда пульсации — 1%. Интервал рабочей температуры от –40 до +70°С. Габариты — 80×65×20 мм. Масса с теплоотводом — 120 г.

Схема. Схема устройства показана на рис. 1. Источник питания содержит:

  • сетевой выпрямитель VD1—VD4;
  • помехоподавляющий фильтр L1, C1—C3;
  • преобразователь на коммутирующем транзисторе VT1 и импульсном трансформаторе Т1;
  • выходной выпрямитель VD8 с фильтром C9, C10, L2;
  • узел стабилизации, выполненный на стабилизаторе DA1 и оптроне U1.

Устройство работает следующим образом. После включения источника питания приоткрывается коммутирующий транзистор VT1 и по первичной обмотке импульсного трансформатора Т1 начинает протекать ток. В обмотке обратной связи II трансформатора наводится ЭДС, которая по цепи положительной обратной связи через резистор R9, диод VD5, конденсатор С5 поступает на затвор полевого транзистора VT1. В результате чего развивается лавинообразный процесс, приводящий к полному открыванию коммутирующего транзистора. Начинается накопление энергии в трансформаторе Т1.

Ток через коммутирующий транзистор VT1 линейно нарастает, а напряжение с датчика тока — резистор R10 — через диод VD6 и конденсатор С7 воздействует на базу фототранзистора оптрона U1.1, приоткрывая его, из-за чего уменьшается напряжение на затворе полевого транзистора. Начинается обратный процесс, приводящий к закрыванию коммутирующего транзистора VT1.

В этот момент открывается диод VD8 и энергия, накопленная в трансформаторе Т1, передается в конденсатор выходного фильтра С9. Когда выходное напряжение по какой-либо причине превысит номинальное значение, стабилизатор DA1 откроется. Через него и последовательно включенный излучающий диод оптрона U1.2 начинает протекать ток.

Излучение диода приводит к более раннему открыванию транзистора оптрона, в результате чего время открытого состояния коммутирующего транзистора уменьшается, энергии в трансформаторе запасается меньше, а, следовательно, выходное напряжение уменьшается.

Если же выходное напряжение понижается, ток через излучающий диод оптрона уменьшается, а транзистор оптрона закрывается. В результате время открытого состояния коммутирующего транзистора увеличивается, энергии в трансформаторе запасается больше и выходное напряжение восстанавливается.

Резистор R3 необходим для уменьшения влияния темнового тока транзистора оптрона и улучшения термостабильности всего устройства. Конденсатор С7 повышает устойчивость работы источника питания. Цепь C6, R8 форсирует процессы переключения транзистора VT1 и увеличивает КПД устройства. По приведенной схеме были изготовлены несколько десятков источников питания с выходной мощностью 15—25 Вт.

Элементная база и аналоги. Вместо коммутирующего транзистора VT1 можно использовать как полевые, так и биполярные транзисторы, например, серий 2Т828, 2Т839, КТ872А, КП707, BUZ90 и т. д. Транзисторный оптрон можно применить любой из серий АОТ110, АОТ126, АОТ128, а стабилизатор КР142ЕН19А — TL431. Однако лучшие результаты получились с импортными элементами (BUZ90, 4N35,TL431).

Все резисторы в источнике питания — для поверхностного монтажа типоразмера 1206 мощностью 0,25 Вт, конденсаторы С1—С3, С8 —К10-47в на напряжение 500 В, С5—С7 — для поверхностного монтажа,остальные — любые оксидные.

Моточные элементы. Трансформатор Т1 наматывают на двух, сложенных вместе, кольцевых магнитопроводах К19×11×6,7 из пермаллоя МП140. Первичная обмотка содержит 180 витков провода ПЭВ-2-0,35,обмотка II — 8 витков провода ПЭВ-2-0,2, обмотка III на выходное напряжение 5 В — 7 витков из пяти сложенных проводников ПЭВ-2-0,56. Порядок намотки соответствует их нумерации, причем витки каждой обмотки необходимо равномерно распределить по всему периметру магнитопровода.

Дроссели L1 и L2 выполнены на кольцевых магнитопроводах К15×7×6,7 из пермаллоя МП140. Первый содержит две обмотки по 30 витков в каждой, намотанных проводом ПЭВ-2-0,2 на разных половинах магнитопровода, второй наматывают проводом ПЭВ-1-0,8 в один слой по всей длине магнитопровода, сколько уместится. Чтобы уменьшить пульсации выходного напряжения, общую точку конденсаторов С2 и С3 сначала следует соединить с минусовым выводом конденсатора С10, а затем с остальными деталями — обмоткой III трансформатора Т1, минусовым выводом конденсатора С9, резистором R12 и выводом 2 стабилизатора DA1.

Совет.Первое включение прибора лучше производить от источника питания с ограничением тока, например, Б5-50, причем подавать следует сразу рабочее напряжение, а не повышать его постепенно.

Наладка. Налаживание устройства заключается в подстройке выходного напряжения делителем R11, R12 и, если необходимо, установке датчиком тока R10 порога ограничения выходной мощности (начала резкого падения выходного напряжения при увеличении тока нагрузки).