Стабилизиран токоизправител 12÷14V с токова защита

    Показаната на фиг. 1 схема е опростен вариант на схема на стабилизиран токоизправител 12V/30A, публикувана на страниците на румънското списание "Radiocomunicatii si Radioamatorizm" някъде към 90-те. Поради неголемия желан изходен ток в този вариант бяха премахнати тройка паралелни транзистора KD503, свързани с изравнителни 0,1Ω съпротивления. Елементите са общодостъпни и е възможна замяна със съвременни типове.

    Схемата в този си вариант работи от месец юни, 1998 година без дефект независимо от неудачното монтиране на печатната платка върху радиатора на мощния транзистор. Последните 5 години токоизправителят работи без прекъсване като захранва дежурен приемо-предавател на 144 MHz / FM с консумация 0,28A в режим "приемане" и 2,4А в режим "предаване". Поради ограничението от захранващия трансформатор, максималният ток през товара е около 9 ампера.
 

 
Фиг. 1

    Следващата схема бе експериментирана поради необходимост от лек, удобен, преносим и надежден линеен стабилизиран токоизправител за мобилна / преносима радиостанция (номинален ток на предаване: 2,3А, ток в дежурен режим: 0,25А), защита от късо съединение в изхода и 5А токова защита.

    Налични бяха кутии от дефектирали компютърни захранвания, няколко различни по форма и изходни напрежения захранващи трансформаторa, превключватели и механични елементи.

    Направени бяха няколко неуспешни експеримента с ИС LM338 (1,2-32V/5A). Вероятно по нашите магазини се намират много прекорпусирани и премаркирани елементи. Изходният ток според каталожните данни на LM338 трябваше да е минимум 5 ампера, с наличните две ИС това не бе така - при ток над 350mA сработваше токоограничение. Под съмнение остава температурната стабилност и охлаждането на корпус ТО220.

    Вариантът с LM338 отпадна независимо от възможната бъдеща доставка на "истински" интегрални стабилизатори.

    Изборът отново бе за схема по фиг. 1 с някои допълнителни изисквания.

    Известно е, че една от  причините за дефектирането на стабилизирани токоизправители (а и на устройствата, захранени от тях!) е прегряването на регулиращите транзистори. При това топлинният пробив на транзистора ако не успее да премине в електрически и преходът емитер-колектор да закъси, то случва се пластмасовите изолационни втулки на закрепващите болтове да се стопят и колекторът да се свърже нежелателно към радиатор или към корпус.

    При липса на максималнонапреженова защита в изхода цялото напрежение на изправителя бива приложено на товара с непредвидими последствия.

    Имайки впредвид посоченото по-горе, искания стабилизиран токоизправител е с със стабилизация на минуса и регулиращият транзистор е закрепен директно за радиатора. Регулиращият транзистор е от по-често срещания тип NPN, а триизводния интегрален стабилизатор е за отрицателно напрежение.
   


Фиг. 2

    Въведено е термично управление на оригиналния вентилатор от кутията на компютърното захранване. Поради случайния характер на товара на стабилизирания токоизправител (интензивност приемане-предаване на радиостанцията) релейният начин на управление на вентилатора е за предпочитане.

    Вариантите, изпълнени с прости и непретенциозни схеми бяха два: схема от фиг. 3, нееднократно доказала работоспособността си и класическа схема на термомост и операционен усилвател (фиг 4).


Фиг. 3

    Изборът ми бе на схемата от фиг. 4 поради това, че по-добре се определят параметри като температура на включване/изключване и хистерезис.



Фиг. 4

 

Архив с файлове [zip,lay,tiff,pdf][367kb]

Техническите параметри на стабилизирания токоизправител са следните:

  Изходно напрежение: 13,2V
  Изходен ток (неограничено време): 0 ÷ 4А
  Максимален изходен ток (15 мин.):
  Токова защита:
  Температура на включване на вентилатора: 60оC
  Температура на изключване на вентилатора: 40оC
  Маса: 2,5 кг.

    Токоизправителят е тестван в продължение на 2 часа при непрекъснат ток в товара 4А. При вентилатор с нисък шум охлаждането работи без това да смущава околните и нормалната работа на станцията.

    Почти всички компоненти са втора употреба, с което продължавам идеята за използване на залежалите от години материали, корпуси, електронни и крепежни елементи:

- Корпус, вентилатор и захранващ кабел: от дефектирало компютърно захранване
- Охлаждаш радиатор: от български телевизионен приемник "Мургаш" и др.
- Трансформатор: руски отоплителен трансформатор ТН50-127/220-50, "Спец. производство", "Оргтехника - Силистра"
- Крепежни елементи за обемен монтаж - от отдавна разглобена радиостанция Р-105.
- Електронни компоненти: от дефектирали CRT монитори и от български импулсни блокове
- Термосъпротивление: от дефектирал радиатор към процесор на компютър Compaq 166 MHz
- Болтове и винтове: от бракувана компютърна техника
- Проводници със силиконова изолация и термоизолационен шлаух: от дефектирали бойлери, поялници, ел. печки ...

    Да изградим с ненужните на пръв поглед компоненти нови устройства, които са полезни и нужни в домашната лаборатория. Те могат да ни служат още много години, стига да има желание за работа. А удоволствието от свършената работа и положителните емоции при конструирането никой не може да замени .

LZ2WSG, KN34PC
8 януари 2008 година,
доп. 24 октомври 2011 година