Представлен блок питания с переключаемыми уровнями выходного напряжения популярных стандартов: 1,5 В, 3 В, 4,5 В, 5 В, 6 В, 9 В, 12 В и регулируемые 15 В. Основа схемотехники — стабилизатор на LM317, в сочетании с цифровым модулем вольтметра с ЖК-дисплеем для отображения выходного напряжения.
Схема БП с переключением напряжений
| Обозначение | Номинал | Назначение |
|---|---|---|
| FU1 | 1 A | Предохранитель |
| SA1 | — | Переключатель питания |
| Tr | Трансформатор | Понижение напряжения |
| VDS1 | 1PM1 | Мостовой выпрямитель |
| VDS2 | KBU6M | Мостовой выпрямитель |
| C1 | 470 нФ | Помехоподавление |
| C2–C3 | 100 нФ | Фильтрация |
| C4–C5 | 150 нФ | Фильтрация |
| C6–C7 | 100 нФ | Фильтрация |
| C8–C14 | 150 нФ, 10000 мкФ (25 В) | Фильтрация выпрямленного напр. |
| C10 | 470 мкФ | Гладкий фильтр для +14 В |
| C15, C16 | 100 нФ | Развязка стабилизаторов |
| C17–C22 | Различные | Фильтрация |
| C23 | 470 мкФ | Фильтр выходного сигнала |
| C24 | 2.2 мкФ | Выходной фильтр |
| IS1 | 78L08 | Стабилизатор 8 В |
| IS2 | LM317 | Регулируемый стабилизатор |
| VD1–VD4 | BYT52M | Диоды защиты |
| LED | VQA23 | Светодиод индикации питания |
| R1 | 1 кОм | Ограничение тока на LED |
| R2 | 220 Ом | Стабилизация работы LM317 |
| R3 | 100 кОм | Делитель для индикатора |
| R4 | 9.9 МОм | Делитель для индикатора |
| R5 | 470 Ом | Нагрузка или стабилизация |
| RP1–RP8 | Подстроечные | Установка выходного напряжения |
| Вольтметр | PM-438/428 | Индикация выходного напр. |
Описание работы схемы
1. Сетевой вход и трансформатор
- Схема питается от сети ~220 В через тумблер SA1 и предохранитель FU1 (1A).
- Конденсатор C1 и трансформатор Tr подавляют высокочастотные помехи и понижают напряжение.
2. Выпрямление и фильтрация
Верхняя часть (питание логики и индикатора):
- Мост VDS1 (1PM1) выпрямляет переменное напряжение.
- Фильтрация выполняется конденсаторами C6, C7, C10, C15.
- Получается +14 В, который стабилизируется до +8 В стабилизатором 78L08 (IS1).
- Это напряжение питает цифровой вольтметр PM-438/428 (отображение выходного напряжения).
Нижняя часть (основное регулируемое питание):
- Мост VDS2 (KBU6M) и фильтрующие конденсаторы C8–C14 формируют не стабилизированное +22 В.
- Это напряжение поступает на регулируемый стабилизатор LM317 (IS2).
- Диоды VD1, VD2, VD4 (BYT52M) защищают от переполюсовки и возвратных токов.
3. Регулируемое выходное напряжение
- LM317 управляется напряжением на ножке Adj.
- Установка выходного напряжения осуществляется через переключатели и подстроечные резисторы RP1–RP8.
- Каждая пара «переключатель + резистор» соответствует определённому выходному напряжению: 1.5 В, 3 В, 4.5 В, 5 В, 6 В, 9 В, 12 В, 1.25–16 В (плавная настройка RP8).
4. Фильтрация и защита
- Конденсаторы C19–C24 сглаживают выходное напряжение.
- Стабилитроны и диоды защищают LM317 и нагрузку.
- Выходное напряжение +Uout подаётся на клеммы.
5. Цифровой вольтметр
- Микросхема отображает выходное напряжение.
- Сопротивления R3 (100 кОм) и R4 (9.9 МОм) задают делитель для согласования с диапазоном измерения.
Вообще, идея сборки стабилизатора с фиксированными уровнями возникла как попытка найти практическое применение приобретённому ранее модулю вольтметра, нескольким прецизионным многооборотным потенциометрам, а также компактному трансформатору от японского видеомагнитофона.
Линейные стабилизаторы по-прежнему востребованы в радиолюбительской практике, особенно в случаях, когда важны простота, надёжность и низкий уровень пульсаций. Импульсные блоки питания в подобных задачах не всегда оправданы из-за помех и сложности фильтрации.
Конструкция данного стабилизатора маломощная, поэтому для охлаждения регулирующего элемента был использован корпус компьютерного блока питания, обеспечивающий достаточный теплоотвод без применения дополнительного радиатора.
Первоначально в качестве регулирующего элемента планировалась микросхема LM338T, рассчитанная на более высокий ток. Но из-за нестабильных характеристик и ограниченного выходного тока (около 300 мА) она была заменена на LM317, обеспечившую согласно спецификации максимальный ток до 2,2 А. Несмотря на ограниченные возможности трансформатора, он способен выдерживать кратковременные пики нагрузки.
Внутри корпуса также был установлен маломощный динамик сопротивлением 16 Ом, размещённый на штатном отверстии вентилятора. Такой подход оказался практичным, особенно учитывая ограниченное пространство и низкие требования к громкости. От размещения миниатюрных динамиков в корпусах QRP-устройств впоследствии было решено отказаться — их звук недостаточно разборчив при работе на низкой мощности. Динамик просто подключен к гнезду на задней части корпуса, в работе БП он участия не принимает.
Сборка схемы выполнена на двухслойной печатной плате, созданной вручную: соединения были прорезаны с помощью дремеля. Хотя возможны альтернативные методы (например, лазерно-утюжная технология), выбранный способ обеспечивает простоту изготовления и надёжность запуска с нуля без предварительных условий.
