Анализ множества схем, приведенных в различной радиотехнической литературе, позволяет сформулировать следующие требования к универсальному блоку питания (УБП). УБП должен содержать однополярный мощный стабилизатор, напряжение которого регулируется в широких пределах. В состав УБП должен входить двухполярный стабилизатор напряжения +15 В, для питания широко распространенных операционных усилителей. Оба стабилизатора должны быть защищены от коротких замыканий и перегрузок по току, причем к двухполярному стабилизатору предъявляются дополнительные требования. Оба плеча его должны одновременно включаться и одновременно выключаться при перегрузке в любом из них. Минимальное напряжение однополярного стабилизатора следует выбирать порядка 4,5 В - имитация плоской батарейки. Максимальное напряжение должно быть не менее 30 В - питание варикапов. Чтобы не слишком нагружать силовой транзистор, необходимо предусмотреть ступенчатое переключение входного напряжения стабилизатора. При выборе систем защиты от перегрузок следует отдавать предпочтение электронным схемам, как наиболее эффективным: быстродействие, отсутствие механических контактов. По способу включения стабилизатора после срабатывания защиты, последние можно разделить на две группы:

1) автоматический запуск стабилизатора после снятия перегрузки;

2) стабилизаторы с принудительным запуском.

Стабилизаторы с защитой первого типа целесообразно использовать для стационарных и отлаженных устройств. Применение их в УВП может иметь негативные последствия. В случае сложной самоустраняющейся неисправности система стабилизатор-нагрузка может превратиться в генератор мощных импульсов. Эго опасно как для нагрузки, так и для стабилизатора. Для УБП следует применять защиту второго типа. Такой стабилизатор остается в выключенном состоянии до принудительного перезапуска, что даст оператору время проанализировать ситуацию. Кроме того, режим «одноразовой перегрузки с последующим снятием напряжения» наименее опасен для нагрузки. Ниже приводятся схема и описание УБП, отвечающего перечисленным требованиям. Он содержит:

1. Однополярный стабилизатор с плавной и ступенчатой регулировкой выходного напряжения, с защитой от перегрузки второго типа и параметрами:

диапазон выходных напряжений 4.5...30 В

выходное сопротивление 0,02...0,06 Ом

коэффициент стабилизации 300...400

порог срабатывания защиты 10...12 А

2. Двухполярный стабилизатор с выходным напряжением +15В, с
защитой от перегрузок второго типа и параметрами:

выходное сопротивление 0,04 Ом

коэффициент стабилизации 500

порог срабатывания защиты 6 А

Однополярный стабилизатор напряжения, рис.1, выполнен на двух транзисторах различной структуры VT1 и VT2.

При подобном включении транзисторов схема обладает двумя устойчивыми состояниями. В одном из них, когда оба транзистора открыты, устройство представляет собой стабилизатор напряжения. Если ток нагрузки превысил некоторую величину, оба транзистора закрываются и стабилизатор переходит в другое состояние, когда выходное напряжение равно нулю. Для запуска необходимо отключить нагрузку и нажать кнопку КН1. Порог срабатывания защиты определяется током через лампочки накаливания EL1-EL6, который распределяется между стабилитронами VD9-VD11 и эмиттером транзистора VT2. При перегрузке весь ток ответвляется в эмиттер последнего, дифференциальное сопротивление стабилитронов резко возрастает, и оба транзистора запираются. Применение лампочек накаливания связано с необходимостью стабилизации тока через них при регулируемом выходном напряжении стабилизатора. Напряжение на лампочках при регулировке изменяется в 3-4 раза, но благодаря нелинейности их характеристик изменение тока не превышает 1,5-2 раз. Схема обеспечивает порог срабатывания защиты 10-12 А, для наибольшего выходного напряжения внутри каждого диапазона. При наименьшем напряжении максимальный ток нагрузки уменьшается до 5-7 А, что ограничивает мощность, рассеиваемую силовым транзистором, и повышает надежность схемы. Лампочки работают при напряжениях, составляющих 20-30% номинального, что предохраняет их от перегорания. Стабилизатор не имеет печатной платы, все детали его размещены на переключателе SA1. Контакты этого переключателя должны обеспечивать коммутацию токов до 10 А (секция SA 1.1 ). Коллектор силового транзистора VT1 заземлен, радиатором ему служит весь корпус прибора. Параметры VT1:h21э =600 (1А;5В). Правильно собранный стабилизатор в наладке не нуждается. Двухполярный стабилизатор (рис. 1) выполнен на транзисторах VT3-VT8. Принцип его действия аналогичен стабилизатору, рассмотренному в предыдущем разделе, при этом два напряжения противоположной полярности и стационарные выходные напряжения позволили упростить элементную базу и придать ей новые свойства. Эмиттеры транзисторов VT7, VT8, выполняющие функции элементов сравнения, запитаны через резисторы R9, R7 от противоположных плеч. Это позволило, во-первых, убрать резистивные делители из цепей баз транзисторов, увеличивая коэффициент стабилизации. Во-вторых, сделать оба плеча зависимыми: при перегрузке выключаются оба одновременно. Запуск стабилизатора осуществляется автоматически, с помощью переключателя SA2, при отключении нагрузки. Выходное напряжение одного плеча определяется суммарным напряжением стабилизации стабилитронов, устанавливаемых в нем. Порог срабатывания защиты зависит от коэффициента передачи тока составного транзистора VT3, VT4 (VT5, VT6) и устанавливается резистором R9 (R7). Стабилизатор, выполненный по подобной схеме, может представлять интерес в качестве блока питания для УМЗЧ, в связи с общей тенденцией построения последних с двухполярным питанием, без переходного конденсатора. Следует отметить также, что выходные напряжения такого стабилизатора могут быть неодинаковы.

Радиохобби №2 1998г стр. 48