Початок статті за посиланням.

Можна також виготовити трансформатор самостійно. Найкращим варіантом для цього буде ТС-180. Такий трансформатор ще можна знайти, але перемотувати його все одно доведеться. У будь-якому випадку потужність трансформатора самостійного виготовлення повинна бути, бажано, не меншою за 150 ватів, якщо плануєте довести струм віддачі БЖ до 5 амперів. Якщо ні, вистачить і 100 ватного. Вторинна обмотка повинна мати вихід на 12.0 В, 22.0 В, 24.0 В. При дотриманні таких вимог у вас вийде універсальний трансформатор, який переживе поступові модернізації БЖ до рівня максимальної напруги, а струму – до 5.0 А. Тож і дріт слід розрахувати відразу на струм 5 амперів. Я б радив брати не один товстий, а відповідно удвічі тонший, у два складення буде легше мотати. І не забудьте відразу виконати окрему намотку на 12 вольтів для живлення вентилятора та інших споживачів, можливо цифрового вольтамперметра.

Процес переробки трансформатора словами описати досить важко та я сподіваюся, що аматори знайдуть на YouTube прийнятний для себе варіант, їх там незліченна кількість. До слова, з приводу YouTube. Уважно ставтесь до інформації цієї мережі, перевіряйте, знайомтеся із декількома джерелами, бо там можна натрапити на таке, що на голову не налазить!

Для розрахунку трансформатора існує досить непогана програма Trans50Hz(3700). Вона русифікована, безкоштовна і доступна в Інтернеті.

Декілька слів наостанок, стосовно живлення самого трансформатора. Усі, описані вище клопоти, значною мірою пов'язані із напругою мережі у вашому помешканні. Мене Господь позбавив такого клопоту, у мене практично постійно у розетках 220 В. Маю друзів у яких напруга мережі не падає нижче 235 В, у інших плаває у межах 195 – 210. Це я до того, що у стандартних трансформаторів, де первинна обмотка розрахована на 220-230 В, на вторинній матимете напругу, яка відповідно узгоджена із напругою на первинній, тобто напругою вашої побутової мережі.

Будемо вважати, що проблему із живленням ми вирішили, тому поговоримо про модернізацію та вдосконалення. Перейдемо до практичного втілення наших практичних ідей.

Перше, що впадає у очі, діоди у випрямному містку. У комплекті пропонуються 1N5408. Це звичайний кремнієвий випрямний діод на струм 3 ампера. Я навіть не беру до уваги імпульс зарядного струму конденсатора під час увімкнення БЖ. 3 ампера, для випрямного діода у джерелі живлення із максимальним робочим струмом 3 ампера, мало. Такі діоди під час тривалого навантаження БЖ максимальними струмами будуть грітися і грітися досить таки пристойно. Тож саме перше – міняємо діоди, ставимо більш потужніші. Не забуваємо, що у випрямних потужних діодів, у пластиковому корпусі, радіатором слугують виводи. Для стандартного варіанту підійдуть 6-ти амперні, а якщо ви плануєте підвищити потужність БЖ до 5-ти амперів, то відразу слід звернути увагу на 10-ти амперні.

Друге, на що я теж звернув би увагу – ємність електролітичного конденсатора фільтра. Її явно замало. Навіть для стандартного варіанту ємність мусила б бути удвічі більшою, а з врахуванням подальшої модернізації слід зупинитися на 10 000 мкф.

Наступне, на чому потрібно зосередити увагу – керамічний резистор шунта. Я вже писав вище, зверніть увагу на його опір, підрахуйте падіння напруги на ньому і потужність, яку він змушений буде розсіювати в режимі максимального струму БЖ.

Це основні кроки підвищення надійності роботи джерела живлення аматора.

Більш детальніше обговоримо варіанти підвищення джерелом живлення максимального робочого струму. Таких варіантів я запропоную два. Найголовніше для обох, це трансформатор, який буде здатен віддавати підвищений струм.

Почнемо із першого, на мій погляд – простішого.

Цей спосіб передбачає паралельне увімкнення двох регулюючих транзисторів (Мал. 21). Таке увімкнення дозволить розподілити потужність, яку буде розсіювати вихідна ланка, на два транзистори. Наприклад, при падінні напруги на вихідній ланці 30 вольт та прохідному струмі 5 амперів, потужність, яка буде розсіяна нею, становитиме 150 ватів. Ділимо на 2 транзистори, маємо по 75 ватів на кожному окремо, а це навіть менше ніж у стандартному варіанті при струмі 3 ампери та одному транзисторі. Досить непоганим доповненням до такої модифікації була б заміна транзисторів 1047 на 3055 у металевому корпусі ТО-3, така заміна регулюючого транзистора не буде зайвою ніколи, навіть у стандартному варіанті. Транзистор у металевому корпусі ТО-3 здатен розсівати більшу потужність, а це буде непоганим доповненням до надійності. Не забувайте про відповідні радіатори для охолодження.

Ви не змогли не звернути уваги на дротяні резистори увімкнені до емітерних кіл транзисторів. Якими б "однаковими" не були транзистори, як би ретельно ви не підбирали пару по схожості параметрів – дріб'язкові відмінності лишаться у будь-якому разі. І саме ці відмінності можуть зіграти фатальну роль. У незбалансованій парі завжди знайдеться елемент, який візьме на себе більший струм, що і призведе до виходу його із ладу, або через тепловий пробій, або через пошкодження надлишковим струмом. Через паралельно з'єднані однакові резистори струм протікає однаковий, саме на цьому оснований ефект балансування паралельно з'єднаних силових елементів. Резистори обираються з малим значенням опору, десь 0.05-0.1 Ом. Не забувайте визначити потрібну потужність. У нашому випадку підійдуть керамічні резистори 0.1 Ом потужністю 5 Вт. На кожному із них буде розсіватися 2.5 вата.

Потужності транзистора Q2 (див. схему на Мал. 18) цілком вистачить для управління двома елементами. Прослідкуйте, можливо доведеться збільшити площу його радіатора.

Інколи, при нарощуванні паралельних елементів, слід звертати увагу на транзистор управління регулюючими ланками. Його вихідний струм повинен забезпечувати потрібний сумарний струм управління силовими ланками.

Є ще один спосіб збільшити потужність БЖ – ступеневе нарощування вхідної напруги. Такий спосіб часто зустрічається у професійних джерелах живлення. Саме тому я радив звернути увагу на трансформатор із двома виходами по 12 вольтів.

Суть такого методу полягає у тому, що при зменшенні вихідної напруги, вхідна напруга, яка надходить до БЖ автоматично зменшується теж. Адже потужність, яка розсіюється на регулюючому елементі, безпосередньо залежить від падіння напруги на ньому, а падіння напруги – від різниці вхідної та вихідної напруги силового транзистора. Логіка простої автоматики підтримує різницю між вхідною та вихідною напругами на рівні не більшому за 12 вольтів, а це, при струмі 5.0 А лише 60 ватів.

Зверніть увагу на Мал. 22, де наведено вирізку із технічного паспорта транзистора 2SD1047. Цей графік стосується саме здатності максимального безболісного навантаження транзистора постійним струмом (DC operation – робота в режимі постійного струму). Перетин із горизонтальною прямою 5 амперів відбувається на рівні 20 вольтів (1) – це більше ніж теоретично абсолютно можливі 12 вольтів і такий показник нас цілком вдовольняє.

До речі, іншою міткою (2) помічено рівень струму 2.5 А, це максимально допустимий струм, який буде проходити через один транзистор при роботі в режимі паралельного подвоєння (варіант можливості збільшення струму описаний вище). Такий струм допустимий при напрузі 40 вольтів, що теж цілком непоганий показник.

Але не все так просто. Зверніть увагу на нижній куток графіка ліворуч. Там є помітка з приводу того, що ці показники відповідають кристалу напівпровідника, який має температуру 25°С. Як ви гадаєте, чи можливо реально забезпечити таку робочу температуру кристала? Звісно ж ні. Саме тому нам доведеться звернутися до ще одного графіка із того самого datasheet Мал. 23. На цьому графіку крива відображає реальну потужність кристала напівпровідника в залежності від його температури.

Ми уже підрахували, що теоретично можливий максимум 12 вольтів при струмі 5 амперів призведе до виділення потужності у 60 ватів. Така потужність допустима при температурі кристала 75°С, а це цілком реальна температура, яку ми зможемо практично забезпечити. Слід зауважити, що практично максимуму 12 вольтів не буде ніколи, адже важко уявити, щоб аматору знадобилася напруга 0.1 вольта при струмі 5 амперів. Більш реальніший варіант 5 вольтів, а при такій вихідній напрузі: 12-5 падіння напруги складатиме 7 вольтів, отже максимальна потужність, яку повинен розсіяти транзистор дорівнюватиме 35 ватів. Беручи до уваги наше надійне правило 50÷70, це досить таки пристойний результат. Навіть при використанні такого блока живлення для заряджання потужних свинцевих акумуляторів потужність розсіювання складатиме десь 48 ватів. (24-14.5=9.5х5=47.5)

"Пережувавши" викладений вище матеріал, можна зробити висновок: найліпшим варіантом побудови нашого блока живлення буде саме варіант із ступеневим збільшенням вхідної напруги. Навіть при використанні одного регулюючого транзистора така схема суттєво зменшить навантаження на нього і як наслідок збільшить надійність і підвищить ККД. А якщо застосувати ще й паралельне подвоєння вихідного транзистора, нам вдасться реалізувати досить надійне лабораторне джерело живлення.

Якщо паралельне подвоєння транзистора зробити не складно, то для реалізації ступеневого регулювання вхідної напруги слід буде зробити додаткову схему автоматичного перемикача. Втім, про це у наступному дописі.

До наступної зустрічі. Хай вам щастить.

Наступний допис – продовження огляду вторинних джерел живлення.

У практичній частині продовжимо обговорення основного лабораторного джерела живлення аматора.