Выпрямитель

По шестой беседе ты уже знаешь, что если в качестве источника питания приемника или усилителя используется электроосветительная сеть, то переменный ток сети обязательно должен быть выпрямлен, т.е. преобразован в ток одного направления. Выпрямление переменного тока осуществляют с помощью полупроводниковых диодов. Помнишь их электрические свойства? Полупроводниковый диод хорошо проводит ток одного направления прямой, и очень плохо ток противоположного направления обратный. Будем, как договорились ранее, считать для простоты, что диод вообще не пропускает ток обратного направления.

Выпрямители блоков питания транзисторной аппаратуры радиолюбители строят обычно по схеме, которую ты видишь на рис. 166. Сравни ее со схемой, знакомой тебе по рис. 78. Они аналогичны. Только там иная полярность диодов и включены они непосредственно в плечи выпрямительного моста, а здесь они заменены изображением диода внутри квадрата, символизирующим выпрямительный мост. Если захочешь проследить весь путь тока, выпрямленного диодами V1 V4, впиши их в стороны квадрата.

Напомню суть работы такого выпрямителя. Трансформатор Т, называемый сетевым, или трансформатором питания, понижает напряжение электроосветительной сети до некоторого необходимого значения, которое диоды V1 V4, включенные по мостовой схеме, выпрямляют. Конденсатор фильтра Сф, подключенный параллельно диагонали моста, сглаживает пульсации выпрямленного напряжения моста. Резистор R_н символизирует приемник, усилитель 3Ч или другую нагрузку выпрямителя. Напряжение на конденсаторе Сф, являющемся выходным элементом выпрямителя, равно произведению напряжения вторичной обмотки трансформатора U_II на 1,4

Сетевой (√2) трансформатор является основой блока питания. Но промышленность не выпускает трансформаторы, специально предназначаемые для любительских выпрямителей. Однако можно приобрести серийно выпускаемый блок питания, например БП 1,5 12 В, рассчитанный на питание от сети напряжением 127 и 220 В радиоприемников, магнитофонов и других транзисторных устройств, потребляющих ток до 200 мА при напряжении от 1,5 до 12 В. Радиолюбители тоже пользуются готовыми блоками питания, но чаще предпочитают самодельные, приспосабливая для них имеющиеся в продаже понижающие трансформаторы или наматывают их сами.

Для выпрямителей сетевых блоков питания лучше всего подходят применяемые в телевизорах выходные трансформаторы кадровой развертки типов ТВК 70, ТВК 110ЛМ К, ТВК 110 Л и некоторые другие. В зависимости от используемого ТВК от блока питания можно получить выпрямленное напряжение от 8 10 до 25 30, В при потребляемом токе до 0,8 1 А. Радиолюбители часто используют в сетевых блоках питания трансформаторы ТВК. Их применяют и в некоторых конструкциях, которые я буду тебе рекомендовать.

Но сетевой трансформатор выпрямителя может быть также самодельным, если использовать для него подходящий магнитопровод от какого то другого трансформатора. Мощность такого трансформатора не должна быть меньше мощности тока, потребляемого нагрузкой выпрямителя. Поясню это на конкретном примере выбора магнитопровода. Предположим, напряжение питания конструируемого тобой усилителя 34 должно быть 12 В при токе 300 мА (0,3 А). Значит, мощность тока, потребляемая усилителем от выпрямителя будет: P = U_нI_н = 12 ∙ 0,3 = 3,6 В С учетом некоторых потерь, неизбежных при трансформации переменного тока и его выпрямлении, мощность сетевого трансформатора блока питания должна быть не менее 5 Вт. Площадь сечения сердечника магнитопровода, соответствующую необходимой мощности трансформатора, можно определить по упрощенной формуле: S = 1,3 √Р_тр, где 1,3 усредненный коэффициент, Р_тр мощность трансформатора. Следовательно, для нашего примера площадь сечения магнитопровода трансформатора должна быть не менее:

S = 1,3 √Р_тр = √5 ≈ 3 см². Площадь сечения по дооранного магнитопровода будет исходным параметром для расчета числа витков первичной и вторичной обмоток сетевого трансформатора выпрямителя.

Опыт радиолюбительской практики показывает, что наиболее подходящими являются магнитопроводы выходных трансформаторов ламповых радиовещательных приемников и каналов звука телевизоров. Площадь сечения многих из них составляет 4 5 см2 и любой из них можно использовать для изготовления сетевого трансформатора блока питания. Предпочтение же следует отдать магнитопроводу большего сечения, так как в этом случае меньше витков будет в обмотках, а излишняя мощность трансформатора делу не повредит.

Расчет обмоток будущего сетевого трансформатора веди в таком порядке. Сначала определи площадь сечения подобранного магнитопровода. Для этого толщину пакета (в сантиметрах) умножь на ширину среднего язычка пластин. Затем подсчитай число витков, которое должно приходиться на 1 В напряжения при данном сечении магнитопровода, по такой упрощенной формуле: w = 50/S, где w число витков; S площадь сечения магнитопровода; 50 постоянный коэффициент. Получившееся число витков w умножь на напряжения в вольтах, которые подводятся к первичной обмотке и должна давать вторичная обмотка. Произведения этих величин укажут числа витков в каждой обмотке.

Допустим, ты имеешь магнитопровод из пластин Ш 20, толщина набора 25 мм. Значит, площадь сечения магнитопровода равна 2 х 2,5 = 5 см². Напряжение сети 220 В (по рис. 166 U_I) вторичная обмотка должна давать переменное напряжение U_II равное, например, 10 В. Узнаем число витков, которое для данного магнитопровода должно приходиться на 1 В напряжения: w = 50/S = 5 витков.

Теперь нетрудно определить числа витков в каждой обмотке: в первичной, рассчитанной на напряжение сети 220 В, должно быть 5 х 220= 1100, во вторичной 5 х 10 = 50 витков. Если же трансформатор должен включаться в сеть с более низким напряжением, чем 220 В, например в сеть напряжением 127 В, нужно пересчитать только число витков первичной обмотки. Для первичной обмотки можно использовать провод ПЭВ 1 0,12 0,15, для вторичной ПЭВ 1 0,55 0,62. На каркас наматывай сначала первичную обмотку, а затем вторичную. Провода обмоток укладывай плотными рядами, виток к витку. Между рядами делай прокладки из тонкой бумаги в один два слоя, а между обмотками в три четыре слоя такой же бумаги или в два три слоя более толстой. Выводы обмоток пропускай через отверстия в щечках каркаса и сразу же делай на нем соответствующие пометки.

Обмотки трансформатора удобно наматывать с помощью простейшего приспособления, показанного на рис. 167. Осью бруска, который плотно входит в окно каркаса трансформатора, служит металлический пруток толщиной 6 8 мм, изогнутый с одной стороны наподобие ручки. Пруток удерживается в отверстиях дощатых стоек. Одной рукой вращаешь ось, а другой укладываешь провод на каркасе. Намотку можно делать и вручную, используя удлиненный брусок с ручкой, которую можно держать в руке. Особое внимание обращай на равномерность и плотность укладки провода и на изоляцию между рядами и обмотками. При невыполнении первого условия требуемое число витков в обмотках может не уместиться на каркасе. А если не будет надежной изоляции между рядами и обмотками, то при включении трансформатора в сеть обмотки могут пробиться произойдет замыкание между обмотками или витками и трансформатор придется делать заново.

Пластины магнитопровода собирай вперекрышку (рис. 168) до полного заполнения окна каркаса и стягивай магнитопровод обоймой (или шпильками с гайками, предварительно обернув шпильки бумагой, чтобы через них пластины не замыкались). Плохо стянутый магнитопровод может гудеть.

А теперь...