Источник постоянного тока Б5-21

категория

Электронные устройства для автолюбителя

материалы в категории

Источник постоянного тока Б5-21 представляет собой устройство, собранное на полупроводниковых приборах и обеспечивающее на выходных клеммах стабилизированное напряжение, регулируемое в пределах от 0 до 30 В при величине тока нагрузки от 0 до 5А и от 0 до 10В при токе нагрузки от 0 до 10 А. Источник является лабораторным переносным прибором и предназначается для питания накальных цепей и схем на полупроводниковых приборах.

Рабочими условиями эксплуатации источника являются:

• температура окружающей среды от 283 до 308 К (от + 10 до + 35 °С);
• атмосферное давление 86 -г106 кПа (650 ч- 800 мм рт. ст.);
• относительная влажность воздуха до 80 % при температуре 298 К (+ 25 °С);
• напряжение питающей сети 220 ± 22 В при частоте 50 ± 0,5 Гц и содержании гармоник до 5%.

Конструкция источника постоянного тока Б5-21

Конструктивно источник оформлен в виде переносного прибора.

На передней панели установлены все основные органы управления и контроля:

1. индикатор включения сети;
2. тумблер включения сети;
3. вольтметр;
4. амперметр;
5. индикатор «ПЕРЕГРУЗКА»;
6. переключатель для грубой установки выходного напряжения;
7. потенциометр плавной регулировки выходного напряжения;
8. выходные клеммы;
9. корпусная клемма. 

На задней стенке расположены:

• предохранитель;
• потенциометр калибровки выходного напряжения;
• потенциометры установки тока перегрузки;
• клемма заземления источника.

Внешний вид

Технические данные

Диапазон регулирования выходного напряжения от 3 до 30 В ступенями через 2 вольта с плавной регулировкой в пределах ступени. Погрешность установки выходного напряжения не более 100 мВ.

Источник допускает токи нагрузки от 0 до 10 А при выходном напряжении до 10В и от 0 до 5А свыше 10 В. Номинальное значение токов нагрузок 10 и 5 А соответственно.

Приведенная к концу шкалы погрешность индикаторных устройств не более 2%.

Нестабильность выходного напряжения на выходных клеммах при изменении напряжения питающей сети на ± 10 % от номинального значения не должна превышать 0,05 % при Uвых > 5 В и 0,1 % при 3 В < Uвых < 5В.

Нестабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки от номинальной до нуля не должна превышать 0,5% при выходном напряжении от 3 до 10 В и 0,1 % при выходном напряжении свыше 10 В.

Дрейф выходного напряжения за 8 часов непрерывной работы не превышает 0,2 % при выходном напряжении от 5 до 30 В и 0,5 % при напряжении выхода от 3 до 5 В.

Изменение напряжения при изменении окружающей температуры на 1°С (температурный коэффициент напряжения) не превышает 0,1 % в диапазоне изменения окружающей температуры от 283 до 308 К (от +10 до + 35 °С) при величине выходного напряжения от 3 до 30 В.

Эффективное значение напряжения пульсаций не превышает 0,05 % от выходного напряжения, при выходном напряжении от 3 до 5 В и 0,02 % свыше 5 В.

Органы регулирования схемы защиты должны обеспечивать её срабатывание при токах нагрузки 8-12А при выходном напряжении до 10В и З-7А при выходном напряжении свыше 10 В.

Выходное сопротивление источника в диапазоне частот от 20 Гц до 200 кГц не превышает 0,5 Ом.

Допустимый коэффициент модуляции должен быть не менее 0,05 и 0,1 от номинальных токов нагрузки 10 и 5 А соответственно.

Максимальный выброс должен быть не более 0,6 В, время установления должно быть не более 500 мс, число выбросов не более двух.

Характеристики источника проверяются при работе прибора в нормальных условиях:

• температура окружающей среды 293 ± 5 К (+ 20 ± 5 °С);
• относительная влажность 65 ± 15 %;
• атмосферное давление 100 ± 4 кПа (750 ± 30 мм рт. ст.);
• напряжение питающей сети 220 ± 4,4 В, частотой 50 Гц.

Питание источника осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 ± 22 В, частотой 50 ± 0,5 Гц.

Источник допускает непрерывную работу в течение 8 часов, сохраняя параметры в пределах ТУ.

Время прогрева 5 минут, время установления режима под номинальной нагрузкой для получения гарантируемой нестабильности от изменения входного напряжения при номинальной нагрузке 1 час.

Среднее время безотказной работы источника составляет 3000 ч.

Мощность, потребляемая источником, не превышает 480 ВА.

Масса прибора не более 28 кг.

Габариты источника не превышают 488x270x433 мм.

Схема и описание

Источник работает по обычной схеме последовательного регулирования.

Схема структурная

Схема электрическая

Источник питания или собственно источник выпрямленного напряжения состоит из силового трансформатора Т1, выпрямительного моста VD1 - VD4 на кремниевых диодах типа Д242А и Г- образного фильтра, состоящего из дросселя L1 типа ДТ-6А и ёмкости 4000 мкФ, которую образуют 8 конденсаторов С8, С9.

Первичная обмотка силового трансформатора имеет отводы, используемые при грубой регулировке выходного напряжения.

Регулирующий элемент состоит из двух последовательно включенных каскадов - буферного и регулирующего, каждый из которых представляет собой составной транзистор.

Буферный каскад предназначен для уменьшения мощности, рассеиваемой на проходных транзисторах VT8, VT7 (П210А) регулирующего каскада, и является первым составным транзистором. Он состоит из двух параллельно включенных транзисторов VT4, VT5 (П210А), зашунтированных резистором R17, и транзисторов VTЗ (П213Б) и VT2 (МП26А). Между базой и эмиттером первого составного транзистора включены встречно напряжение смещения, снимаемое с резистора R13, и источник Э. Д. С, представленный в виде падения напряжения на проходных транзисторах VT8,VT7 (П210А).

При максимальном напряжении сети и максимальном токе нагрузки напряжение эмиттер-коллектор транзисторов VT8, VT7 (П210А) увеличивается и транзисторы VT4, VT5 (П210А) из режима насыщения переходят в усилительный режим; происходит перераспределение мощностей между транзисторами VT4, VT5, VT8, VT7 (П210А) и резистором R17.

Регулирующий каскад предназначен для обеспечения стабилизации выходного напряжения выпрямителя. Он представляет собой второй составной транзистор, собранный из двух включенных параллельно транзисторов VT8, VT7 (П210А) и транзисторов VT7 (П216) и VT6 (П214А).

На базу этого составного транзистора с усилителя постоянного тока подается сигнал ошибки схемы сравнения, который изменяет внутреннее сопротивление проходных транзисторов VT8, VT7 (П210А), что обеспечивает стабилизацию выходного напряжения.

Усилитель постоянного тока собран на транзисторе VT11 (1Т403И), нагрузкой которого является резистор R21.

Внимание! При пользовании переключателем грубой установки выходного напряжения необходимо обращать внимание на четкость фиксации положений для предупреждения выхода из строя силового трансформатора.

В случае включения сигнала «ПЕРЕГРУЗКА» выключите источник, снимите нагрузку, вновь включите источник, плавно увеличьте нагрузку до номинальной.

Примечание. Потенциометры «УСТ. ТОКА ПЕРЕГРУЗКИ» при выпуске прибора установлены на срабатывание схемы защиты при токе нагрузки 5,5 - 7 А, при выходном напряжении свыше 10В и 10,5-12 А при выходном напряжении до 10 В.

Установка срабатывания схемы защиты на ток нагрузки в пределах 3 - 7 А производится с помощью потенциометра R6, а на ток нагрузки в пределах 3 - 12 А -с помощью потенциометров R6 и R7.

Характерные неисправности и методы их устранения

При ремонте источника необходимо соблюдать все правила техники безопасности при работе с напряжением до 1000В.

Для доступа внутрь источника необходимо отвернуть 4 винта на боковых стенках и снять верхнюю и нижнюю обшивки прибора.

Табл. 1. Перечень наиболее часто встречающихся или возможных неисправностей.

При выходе из строя транзисторов, стабилитронов или диодов они заменяются однотипными. При этом необходимо уточнение верхнего предела выходного напряжения. Верхний предел выходного напряжения выставляется потенциометром R42, расположенным на задней стенке прибора.

При замене транзисторов VT8, VT9 (П210А) необходимо установить равенство токов эмиттеров с помощью потенциометра R24.

Дроссель ДТ-6А

Магнитопровод тороидальный МТ-160, внутренний диаметр 60, наружный диаметр 92 мм. Марка стали Э330, лента 0,35x60 мм. Способ сборки: зазор 2 мм ± 10 %.

Ток холостого хода дросселя при напряжении 15 В на первичной обмотке не более 2,3А.

Обмоточные данные дросселя.

Режим собственного выпрямителя (при напряжении сети 220 В - 2% и токе нагрузки 5А).

Трансформатор силовой

Магнитопровод тороидальный МТ-300, внутренний диаметр 74 мм, внешний диаметр 118 мм.

Марка стали Э330, лента 0,35x60 мм. Мощность трансформатора 400 ВА.

Ток холостого хода первичной обмотки на отводах 6-3 при напряжении 220 В не более 280 мА.

Табл. 4. Обмоточные данные трансформатора силового.

Трансформатор феррорезонансный

Магнитопровод тороидальный МТ-30, внутренний диаметр 42 мм, внешний диаметр 70 мм.

Марка стали Э330, лента 0,35x30 мм.

Способ сборки: зазор 0,3 мм ± 10 %.

Ток холостого хода первичной обмотки на отводах 5-6 при напряжении 220 В не более 100мА.

Табл. 5. Обмоточные данные трансформатора феррорезонансного.

Табл. 6. Напряжение эмиттер-база транзисторов (при ІІвых = 4 В и U = 220 В ± 2 %).

Табл. 7. Напряжение эмиттер-коллектор транзисторов (при Uсети = 220 В ± 2 %).

Табл. 8. Перечень элементов к принципиальной схеме прибора Б5-21.

Рис. 5. Шаблон для восстановления шкалы вольтметра источника постоянного тока "Б5-21".

Рис. 6. Шаблон для восстановления шкалы амперметра источника постоянного тока "Б5-21".

Источник: Ходасевич А. Г, Ходасевич Т. И., Зарядные и пуско-зарядные устройства, Выпуск 2.