В статье описан простой стабилизированный импульсный источник питания (ИИП), который можно разместить в корпусе размерами со спичечный коробок. Устройство отличается повышенной удельной мощностью, хорошей повторяемостью и не боится перегрузок по току.
Описания миниатюрных ИИП неоднократно были опубликованы на просторах сети интернет. Как правило, это — устройства с небольшой выходной мощностью. К примеру, предшественник «ИИП в спичечной коробке» отдавал в нагрузку мощность до 0,63 Вт, являясь при этом одним из самых мощных источников среди тех, что помещались в спичечный коробок или в габариты батареи «Крона». Кроме того, эти источники обладали малым КПД, обычно не превышающим 35 %.
Предлагаемый обратноходовый ИИП также можно поместить в спичечный коробок, но его выходная мощность в 15 раз, а КПД в 2,5 раза больше, чем у первого варианта. Достичь столь высоких энергетических показателей удалось благодаря применению специализированной микросхемы TNY255P семейства TinySwitch фирмы Power integrations. ИИП стабилизирует выходное напряжение, обладает защитой от перегрузки и короткого замыкания в нагрузке путем пропуска импульсов, а используемая микросхема содержит узлы защиты от перегрева. Более подробную информацию о параметрах и характеристиках этой микросхемы TNY255P можно почитать в даташите.
Основные технические характеристики:
Напряжение питающей сети переменного тока, В ………………………..220±20%
Частота питающего напряжения, Гц ……………………………………………..40…400
Потребляемая мощность при отсутствии нагрузки, Вт, не более …0,31
Частота преобразования, кГц………………………………………………………..115…140
Номинальное выходное напряжение, В…………………………………………9
Максимальная выходная мощность, Вт………………………………………..10
Максимальный КПД, %…………………………………………………………………..88
Удельная мощность, Вт/дм3………………………………………………………….300
Масса (без корпуса), г, не более …………………………………………………..28
Схема ИИП показана на рис. 1. Предохранитель FU1 защищает элементы от аварийных ситуаций. Терморезистор RK1 ограничивает импульс зарядного тока конденсатора С2 до безопасного для диодного моста VD1 значения, а совместно с конденсатором С1 образует RC-фильтр, служащий для уменьшения импульсных помех, проникающих из ИИП в сеть. Диодный мост VD1 выпрямляет сетевое напряжение, конденсатор С2 — сглаживающий. Выбросы напряжения первичной обмотки трансформатора Т1 уменьшает демпфирующая цепь R1C5VD2. Конденсатор С4 является фильтром питания, от которого запитаны внутренние элементы микросхемы DA1, его номинальная емкость может быть в пределах 0,1…4,7мкФ.
Выходной выпрямитель собран на диоде Шотки VD3, пульсации выходного напряжения сглаживает LC-фильтр C6C7L1C8. Элементы R2, R3, VD4 и U1 обеспечивают совместно с микросхемой DA1 стабилизацию выходного напряжения при изменении тока нагрузки и сетевого напряжения. Цепь индикации включения выполнена на светодиоде HL1 и токоограничивающем резисторе R4.
Применены постоянные резисторы МЛТ, С2-23, Р1-4, подстроечный — 3329Н-1 фирмы Bourns или отечественный аналог СПЗ-19а, оксидные конденсаторы — импортные, С1, СЗ и С5 — керамические высоковольтные CD2200Z5V, DEBB33D222KA2B, С4, С7, С8 — К10-506. Терморезистор серии NTC (с отрицательным ТКС) — SCK-103. Микросхема TNY255P заменима на TNY255G, TNY256P или TNY256G, диод HER208 — на HER106, HER107, HER206, HER207, 1N4937, FR306 или BY399, диод 1N5822 — на SR360, 31DQ04, 31DQ06, 90SQ045. Стабилитрон КС170А можно заменить на стабилитроны КС162А, КС175А, а оптопару РС817 — на LTV817, РС816, LTV816. Светодиод — любой миниатюрный, желательно синего или зеленого цвета свечения. Предохранитель FU1 — конструктивный, он образован на плате печатным проводником, его можно заменить отрезком медного обмоточного провода, например ПЭВ-2, диаметром 0,03 мм.
Для изготовления трансформатора применен броневой магнитопровод Б18 (без подстроечника) из феррита 2000НМ. Первичная обмотка содержит 182 витка провода диаметром 0,11 мм, а вторичная состоит из 20 витков провода диаметром 0,6 мм. Между обмотками следует проложить два слоя лавсановой или лакотканевой ленты, пропитать их парафином, чтобы уменьшить акустический шум. Между чашками магнитопровода необходимо сделать зазор 0,16…0,23 мм, для чего можно использовать прокладку из фторопласта, стеклоткани или, в крайнем случае, картона. Дроссель намотан на магнитопроводе типоразмера К10x6x2 из феррита 2000НМ и содержит 16 витков провода диаметром 0,6 мм при выходном токе до 200…300 мА и 3…4 витка провода диаметром 0,8 мм при токе до 1,1 А. Острые края магнитопровода необходимо предварительно притупить наждачной бумагой и обмотать слоем лакотканевой ленты. Для намотки трансформатора и дросселя следует применять провод марок ПЭВ-2, ПЭТВМ, ПЭТВ-1, ПЭТВ-2, ПЭТ-200-1.
Чертеж печатной платы показан на рис. 2, она изготовлена из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1…1,5 мм. Микросхему устанавливают в панель, чашки магнитопровода сжимают между собой и крепят к плате двумя латунными винтами, закрученными с противоположных сторон в латунную втулку. Все резисторы и диоды монтируют перпендикулярно к плате. Внешний вид собранной платы показан на рис. 3. После проверки и налаживания ее помещают в корпус из изоляционного материала.
Налаживание ИИП сводится к точной установке выходного напряжения подстроечным резистором R3.
Е. Москатов, г. Таганрог Ростовской обл., Радио №3, 2009г.
