Основные технические характеристики
Переменное напряжение питающей сети, В ............ 220 +10% -20%
Постоянное выходное напряжение, В ..................... 75 + 75
Максимальная выходная мощность, Вт ................... 750
Частота автогенерации, кГц ................................... 8
Максимальный КПД устройства, % .......................... 92

Рассматриваемый в статье импульсный источник питания обладает высоким КПД и большой выходной мощностью при малом числе используемых дешевых и распространенных радиокомпонентов. Двуло-лярный выход аппарата обладает гальванической развязкой от питающей сети. Принципиальная схема источника питания приведена на рисунке:

Импульсный источник питания мощностью в одну лошадиную силу

Прототипом аппарата выступает устройство, описанное в статье [1]. Платой за предельную простоту являются отсутствие стабилизации выходного напряжения и защиты от перегрузки по току, а также довольно низкая частота преобразования, лежащая в слышимом человеческим ухом диапазоне частот. Из-за указанных недостатков наш источник питания рекомендовано использовать для специфических применений вне жилых помещений, например, в гараже. Мощность, которую импульсный источник питания способен отдать в нагрузку, приближенно равна одной лошадиной силе. В Беларуси, Российской Федерации и других станах Европы лошадиной силой называют такую мощность, которая позволяет в течение 1 секунды поднять тело массой 75 кг на 1 метр. Такая лошадиная сила, называемая метрической, составляет строго 735,49875 Вт. В США считают, что лошадиной силе соответствует мощность в 745,6999 Вт. А под электрической лошадиной силой подразумевают мощность в 746 Вт. Из-за неоднозначного определения лошадиной силы этот термин не часто используют.

Назначение и возможные замены компонентов

Выключатель питания SA1 можно применить клавишного типа марки В127В (250 В, 8 А), В127А (250 В, 16 А) или В1024, SWR74 (250 В, 16 А). В авторском варианте был использован выключатель с подсветкой. Термистор RK1 снижает амплитуду импульса тока, потребляемого конденсаторами С5, С6, С9 и СЮ во время их заряда при включении источника питания в сеть. Марка NTC-термистора - B57364-S 100-М (7,5 А, 10 Ом). Предохранитель FU1 защищает питающую сеть от перегрузки в случае отказа компонентов аппарата. Марка плавкой вставки - ВП2Б-1 В, ВПЗБ-1В, ВПЗТ-2Ш, или ВПБ6-40. Варистор RU1 защищает входные компоненты источника питания от перенапряжений. Марка варистора - CNR10D431, CNR14D431, CNR20D431, CNR10D471, CNR14D471, CNR20D471, TVR10431, TVR14431, TVR20431, TVR10471, TVR14471, TVR20471 или S14K275. Конденсатор С2 и двухобмоточ-ный дроссель L1 образуют Г-образ-ный сетевой фильтр, препятствующий проникновению высокочастотных помех от импульсного nпреобразователя в питающую сеть. Сдвоенный дроссель L1 был выбран марки B82725-A2602-N1 производства фирмы "Epcos". Этот дроссель обладает индуктивностью 2x3,9 мГн и рассчитан на работу при напряжении 250 В на переменном токе силой до 6 А. В качестве замены можно применить аналогичный дроссель марки B82725-A2103-N1 этой же фирмы-изготовителя, обладающий индуктивностью 2x1,8 мГн и допускающий протекание тока силой до 10 А при переменном напряжении 250 В. Двухобмоточный дроссель L1 можно изготовить самостоятельно. Для этого на два сложенных вместе полукруглых магнитопровода изМО-пермаллоя МП250 или МП160 типоразмером КП36х25х7,5 укладывают обмоточные провода марки ПЭЛШО диаметром 0,98 мм до заполнения окна сердечника. Перед укладкой обмоток магнитопровод покрывают слоем изоляции, например, лакоткани или тефлона. Так поступают и при изготовлении импульсных трансформаторов TV1 и TV2. Важно следить, чтобы обмоточный провод не продавил и не прорезал слой изоляции. Обмотки размещают одновременно в два провода. Конденсатор С2, предназначенный для работы при переменном напряжении до 300 В, можно взять марок В32923-А2474-М или В81131-С1474-М производства фирмы "Epcos". Постоянные резисторы R2, R3 и биполярные транзисторы VT1, VT2 образуют аналог динистора. Вместо аналога динистора можно использовать динистор марки КН102А или DB3 фирмы "ST Microelectronics". Конденсатор С1 в момент заряда при включении устройства потребляет ток, который, протекая по обмотке I согласующего трансформатора TV1, создает начальный сигнал управления ключевыми транзисторами. Конденсатор С1, а также конденсаторы СЗ...С6, можно взять марки К73-17. Силу тока заряда конденсатора С1 ограничивает постоянный резистор R1.

Диодная сборка VD1 и конденсаторы С5, С6, С9 и СЮ представляют сетевой выпрямитель с емкостным фильтром, который образует делитель напряжения. Постоянные резисторы R11 и R12 снимают заряды с конденсаторов С5, С9 и С6, СЮ соответственно. Электролитические конденсаторы С7...С10 можно использовать марки К50-35 или аналогичной. Диодную сборку VD1 допустимо поменять на приборы СР1008, КВРС1008, KBU10К, BR1010, PBU1007, KBU10M, KBU1010, RS1007nnn КВРС1510.
Согласующий трансформатор TV1 выполнен на одном тороидальном магнитопроводе типоразмером К20х10х5 из феррита М2000НМ-17. Все три обмотки, которые укладывают на магнитопровод одновременно, содержат по 8 витков провода ПЭЛШО диаметром 0,5 мм.
Постоянные резисторы R4 и R5 ограничивают токи баз биполярных транзисторов VT3, VT5 и VT4, VT6 соответственно.
Мощные биполярные транзисторы VT3.. .VT6 служат переключательными компонентами преобразователя. Транзисторы марки 2Т812А можно поменять на КТ812А, КТ840А или, что хуже, на КТ828А. Транзисторы VT3...VT6 следует установить на четыре независимых охладителя с полезной площадью каждого около 140 см2. Постоянные резисторы R6...R9 выравнивают токи эмиттеров биполярных транзисторов VT3...VT6 и служат элементами цепей местных обратных связей, которые ускоряют переключение транзисторов. Без данных резисторов ключевые транзисторы выйдут из строя из-за перегрузки потоку. Резисторы R6...R9 должны обладать как можно меньшей паразитной индуктивностью, так как в противном случае ключевые транзисторы будут выведены из строя. Каждый из указанных выравнивающих резисторов допустимо составить из десяти включенных параллельно постоянных резисторов МЛТ сопротивлением 1 Ом и мощностью 0,25 Вт. Диоды VD2...VD5 марки HER508 -демпфирующие. Их можно поменять на диоды 8ETX06S, BYC10-600, HFA04TB60, HFA08TB60 или аналогичные. Ограничивающий ток постоянный резистор R10, обмотка I трансформатора TV1 и обмотка I трансформатора TV2 образуют цепь положительной обратной связи, благодаря которой в преобразователе поддерживается автогенерация. Резистор R10 можно составить из пяти резисторов мощностью по 2 Вт, которые включают параллельно. Импульсный трансформатор TV2 выполнен на четырех сложенных вместе кольцевых магнитопроводах типоразмером К45х28х8 из феррита М2000НМ-А или М2000НМ-17. Обмотка I состоит из 10 витков провода диаметром 0,5 мм, обмотка II -из n103 витков диаметром 1,00 мм, и обмотка III - из 51 + 51 витка диаметром 1,6 мм. Допустимо использовать обмоточные провода с эмалевой изоляцией марок ПЭТ-200-1, ПЭТ-200-2, ПЭТД-180, ПЭТВ-1, ПЭТВ-2, ПЭЭ1-130-МЭК, ПЭЭ2-130-МЭК, ПЭЭИ1-200, ПЭЭИ2-200 или ПЭФ-155. Межобмоточную и покровную изоляции осуществляют лентами из лакоткани. Диоды VD6...VD9 выпрямляют импульсное напряжение, возникающее на обмотке III трансформатора TV2, а сглаживающие конденсаторы СЗ, С4, С7 и С8 фильтруют его от переменной составляющей. Указанные диоды могут быть взяты марок 15ЕТН06, 15ETX06S или DSEI12-06A. Диоды следует монтировать на четыре раздельных охладителя с полной площадью поверхности каждого примерно по 50 см2.

Настройка
Перед включением устройства в сеть помните, что часть компонентов находится под опасным для жизни напряжением. Соблюдайте правила техники безопасности.
Обычно источник питания, если собран из исправных деталей и точно по схеме, в настройке не нуждается и начинает работать сразу, без налаживания. Однако если автогенерация не возникла, следует попробовать поменять фазировку включения обмотки I трансформатора TV2. Частоту преобразования можно попробовать увеличить примерно до 25 кГц, если использовать в качестве магнитопровода согласующего трансформатора TV1 тороидальный сердечник меньшего диаметра, выполненный из феррита с высокой магнитной проницаемостью (не менее 2000...3000). От этого, к сожалению, возрастут потери в ключевых транзисторах VT3...VT6, и КПД источника питания станет меньше. Это произойдет из-за того, что импульсы на обмотках II и III согласующего трансформатора TV1 станут обладать более пологими фронтами.

Литература
1. Гайно Е., Москатов Е. Мощный импульсный источник питания. - Радио, №9, 2004, с. 31,32.

Евгений Москатов
г. Таганрог
http://moskatov.narod.ru