Данный импульсный блок питания изначально был создан в качестве источника питания для цифровой камеры.
Ток потребления самой камеры в районе 600 мА, а в пиковом режиме до 1300 мА. Разумеется, можно было бы применить обычный линейный блок питания, например, на стабилизаторе LM317, но в этом случае КПД его будет не высоким, да и еще с массивным трансформатором и радиатором для стабилизатора.
Данный же импульсный блок питания является оптимальным решением. Ниже приведена принципиальная схема компактного импульсного блока питания на одном транзисторе и оптопаре. Импульсный блок питания без оптопары с косвенной стабилизацией был бы еще проще, но в этом случае его выходное напряжение будет недостаточно стабильным.
Этот импульсный блок питания функционирует как обратный преобразователь. Принцип работы его достаточно прост: при подаче напряжения на схему через резистор R3 немного открывания транзистор VT1 (MJE13005). Он обеспечивает на дополнительной обмотке трансформатора (8 вит.) положительное напряжение, которое в свою очередь полностью открывает транзистор.
Когда конденсатор C3 разряжается, транзистор закрывается, а возникшее во вторичной обмотке трансформатора напряжение заряжает конденсатор фильтра (C5). Когда конденсатор C3 заряжается, транзистор открывается, и все повторяется.
Когда желаемое напряжение, заданное делителем на резисторах R7 и R8, включает VD5 (TL431), светодиод в оптопаре VD3 (4N35) начинает светиться, и фототранзистор ограничивает ток на базе транзистора. Это сокращает рабочий цикл ШИМ и снижает энергию, подаваемую на трансформатор. Данный метод стабилизации очень эффективен, напряжение на нагрузке падает не более чем на 0,01 В.
Данный импульсный блок питания не способен работать без нагрузки. Для устранения этой проблемы на выходе установлен резистор R9 имитирующий нагрузку. Для защиты от перенапряжения, в случае отказа узла стабилизации, на выходе установлен стабилитрон VD6. Его напряжение стабилизации немного больше чем выходное напряжение блока питания.
Резистор R1 уменьшает пусковой ток при включении, а конденсатор C1 подавляет электромагнитные помехи. На рабочую частоту преобразователя влияет изменение емкости конденсатора C3.
Конструкция трансформатора
Трансформатор выполнен на ферритовом сердечнике EE с эффективным сечением 0,5 см2. Вначале наматываем половину витков первичной обмотки (40 витков) эмалированным медным проводом диаметром 0,2…0,3 мм. Далее поверх этой обмотки наматываем хороший слой изоляции (не менее 7 слоев изоленты). После этого наматываем вторичную обмотку (4 витка). Для безопасности можно использовать провод с толстой изоляцией.
Потом снова наматываем не менее 7 слоев изоленты. Далее наматываем вспомогательную обмотку (8 витков) тем же проводом, что и первичная обмотка. После этого наматываем слой изоляции, который может быть не таким плотным. И в конце наматываем оставшиеся 40 витков первичной обмотки. Затем снова несколько слоев изоляции.
Чтобы предотвратить насыщение сердечника трансформатора, между его половинками помещаем слой изоленты, образующий воздушный зазор.
Конечно же, данную схему импульсного источника питания можно модифицировать для получения другого выходного напряжения. Для этого достаточно изменить количество витков вторичной обмотки (приблизительно 1 виток = 1 вольт).
Сопротивление резистора R9 подбирается из расчета 10 Ом на каждый 1 В. Выходное напряжение можно получить путем изменения сопротивления резистора R7, так чтобы при требуемом выходном напряжении делитель подавал на вход TL431 напряжение 2,5 В.
Выпрямительный диод VD4 должен иметь обратное напряжение раз в 8 больше чем выходное напряжение блока питания. Поэтому для более высоких напряжений желательно заменить диод Шоттки быстрым диодом, так как диоды Шоттки всегда имеют низкое номинальное обратное напряжение.
Предупреждение! Импульсные источники питания не для новичков, так как большинство его цепей подключено к опасному сетевому напряжению. При плохой конструкции сетевое напряжение может попасть на выход! Конденсаторы могут оставаться заряженными до опасного напряжения даже после отключения от сети. Все, что вы делаете на свой страх и риск, за любой ущерб здоровью или имуществу мы ответственности не несем.
