Двухполярный блок питания

Три вывода такого стабилизатора это вход, выход и земля.

Стабилизаторы серий 78хх и 79хх могут обеспечить ток нагрузки до 1 А и в чипе содержится схема защиты от перегрева или сверхтока. На практике это означает, что при возникновении таких негативных ситуаций чип не сгорает, а только отключается. Подобные стабилизаторы недороги, легки в использовании, и очень удобны при сборке схемы с несколькими печатными платами, когда на платы подаётся нестабилизированное напряжение, а стабилизация осуществляется отдельно на каждой плате.

В этой статье описана конструкция двухполярного источника питания. При использовании соответствующего трансформатора и пар трёхвыводных стабилизаторов напряжения, вы можете запросто собрать небольшой блок питания с напряжениями +/- 5 В, +/- 9 В, +/- 12 В, +/- 15 В или +/-18 В и обеспечивающий ток до 1 А. Для блока питания вам потребуются трансформатор с отводом от средней точки и пара трёхвыводных стабилизаторов по вашему желанию: 7805 и 7905, 7809 и 7909, 7812 и 7912, 7815 и 7915 или 7818 и 7918.

Обратите внимание, что значения положительного и отрицательного напряжения не обязательно должны совпадать. Например, вы можете использовать пару стабилизаторов +5 В и -9 В. В любом случае, для положительного напряжения используются стабилизаторы серии 78хх, а для отрицательного — серии 79хх. Представленный блок питания сконструирован с большой тщательностью, поэтому он должен обеспечить многолетнюю непрерывную эксплуатацию.

Пару необходимых стабилизаторов каждый пользователь должен выбрать самостоятельно, исходя из необходимых параметров конкретной схемы.

Трансформатор

В этом двухполярном блоке питания используются двухполупериодный мостовой выпрямитель в сочетании с трансформатором с выводом от средней точки. Необходимо использовать трансформатор с номинальной мощностью как минимум 7 В·А. Номинальный параметр 7 В·А означает, что для обмотки 9V+9V максимальный ток без возникновения перегрева будет равен 390 мА, для обмотки 12V+12V — 290 мА, и для обмотки 15V+15V — 230 мА. Если за номинальное значение трансформатора принят среднеквадратический ток, то это значение необходимо разделить на 1,2. Например, при среднеквадратическом значении тока 1 А реально подаваемый ток будет равняться 1/1,2 или 830 мА.

Выпрямитель

В блоке питания используется герметизированный эпоксидным составом мостиковый выпрямитель 4 А с максимальным обратным напряжением как минимум 200 В. (Обратите внимание, что номера выпрямителей не стандартизированы, поэтому выпрямители от различных производителей могут иметь различную маркировку). Из соображений безопасности номинальное напряжение диода должно быть по меньшей мере в 3–4 раза выше напряжения вторичной обмотки трансформатора. Номинальный ток диодов должен быть в два раза выше максимального тока нагрузки.

Фильтрующий конденсатор

Фильтрующий конденсатор необходим для того, чтобы сгладить пульсацию выпрямленного напряжения переменного тока. Остаточная пульсация определяется значением фильтрующего конденсатора. Чем выше ёмкость, тем меньше остаточная пульсация. Значение 2200 мкФ является вполне подходящим для всех вариантов напряжения, генерируемого представленным блоком питания. Другим фактором, влияющим на выбор конденсатора, является номинальное напряжение. Рабочее напряжение конденсатора должно быть выше максимального выходного напряжения выпрямителя. При напряжении питания 18 В максимальное выходное напряжение равняется 1,4 х 18 В, или 25 В. Поэтому в нашем случае был выбран конденсатор с номинальным напряжением 35 В.

Стабилизаторы

Для корректной работы стабилизатора нестабилизированное входное напряжение должно быть всегда выше выходного напряжения на стабилизаторе по меньшей мере на 3 В. Если разность между входным и выходным напряжением составляет более 3 В, то остаточный потенциал должен быть рассеян в виде теплоты. Без радиатора трёхвыводные стабилизаторы могут рассеивать примерно 2 Вт. Простое произведение сверхнапряжения на ток, протекающий в цепи, даст нам количество мощности, которую необходимо рассеивать. Следует использовать радиатор, подходящий для рассеивания более 2 Вт. В противном случае стабилизатор будет автоматически отключён при достижении температуры 150 °С. В целях безопасности всегда следует использовать хотя бы небольшой радиатор, даже если вы считаете, что он вам не нужен.

Стабильность

Конденсаторы C4 и C5 улучшают способность стабилизаторов реагировать на внезапные изменения тока нагрузки и для предупреждения неуправляемых колебаний.

Развязка

Многослойные керамические конденсаторы С2 и С6 обеспечивают на выходе высокочастотную развязку, которая позволяет поддерживать низкое полное сопротивление при высоких частотах.

Светодиод

Для индикации наличия стабилизированного напряжения использованы два светодиода. Вы можете не использовать диоды, если вы не видите в этом необходимости. Тем не менее, светодиод на стороне отрицательного напряжения создаёт минимальную нагрузку стабилизатора 79хх, что может быть необходимым при испытании схемы. Трёхвыводной стабилизатор отрицательного напряжения не любит ситуации «нулевой нагрузки». В качестве токоограничивающих резисторов для светодиодов были использованы резисторы 470 Ом/0,5 Вт.

Диодная защитная

Используется главным образом для защиты от противо-ЭДС. Обратное напряжение может возникнуть в том случае, если блок питает оборудование с индуктивной нагрузкой. Диоды также обеспечивают дополнительную защиту от коротких замыканий на тот случай, если положительное напряжение случайно было соединено с выходом отрицательного напряжения. Если это произошло, то работа токоограничивающих схем внутри стабилизаторов может быть нарушена. В этом случае на конденсаторах произойдёт короткое замыкание, что защитит ваши стабилизаторы.

Принципиальная схема двухполярного блока питания

Список элементов двухполярного блока питания:

С1, С3 — 2200 мкФ 35 В, электролитические конденсаторы;

С4, С5 — 10 мкФ 25 В, электролитические конденсаторы;

С2, С6 — 100 нФ, многослойные керамические конденсаторы;

R1, R2 — 470 Ом 0,25 Вт, резистор, допуск 5%;

L1, L2 — красный светодиод, 5 мм;

D1, D2 — 1N4004, диоды;

KBLxx — мостовой выпрямитель, 4 А;

две 3-контактных клеммных платы;

HS103 — радиатор;

винт и гайка (два набора);

печатная плата.