Многоканальный блок питания

              Cодержание.

      Введение.

1) Назначение, основные технические характеристики источника питания.

2)Принцип действия.

3) Технологическая инструкция. Инструкция по настройке и контролю основных технических характеристик источника питания.

4) Расчёт надёжности изделия.

5) Электрический расчёт.

6) Типовые неисправности, методы их поиска, способы устранения.

7) Алгоритм поиска неисправностей.

  Заключение.

  Литература.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    Введение

Многоканальный блок питания – это блок питания предназначен для использования в радиолюбительской лаборатории с целью обеспечения питания ремонтируемых и налаживаемых устройств.

          Он не рассчитан на длительное питание аппаратуры в процессе её эксплуатации, поэтому при его разработке не ставилась задача достижения максимального КПД и минимальных габаритов и массы.

          Предлагаемый блок предназначен для питания электронных устройств в процессе их налаживания регулируемым в широких пределах стабилизированным напряжением положительной или отрицательной положительной полярности, а также постоянным и переменным нестабилизированным напряжением. В стабилизаторах напряжения предусмотрена защита от чрезмерного тока нагрузки с регулируемым порогом срабатывания. В случае двухполярного питания нагрузки предусмотрена возможность отключения обоих стабилизаторов при перегрузке любого из них.

          В данной курсовой работе  рассматривается многоканальный блок питания с токовой защиты. Я считаю что эта тема актуальна так как блок питания востребован.                       

1 Назначение и технические характеристики источника питания.

Основные технические характеристики

Напряжение питающей сети……………………………………………....220В

Выходное регулируемое напряжение

Положительной полярности………………………………………….....0…15В

Отрицательной полярности……………………………………………..0…15В

Ток срабатывания защиты стабилизаторов напряжения……………0,05…2А

Выходное нестабилизированное напряжение…………....................+-9,+-18В

Постоянное нестабилизированное напряжение………………………….200В

Максимальная потребляемая мощность………………………………….65Вт

Габариты, мм………………………………………………………..210х90х190

Масса………………………………………………………………………..3,8кг

2 Принцип действия.

Предлагаемое устройство состоит из двух частей: блока выпрямителей и блока стабилизаторов. Напряжение сети поступает через сетевую вилку ХР1, выключатель SB1, предохранитель FU1 и фильтр L1C1C2 первичную обмотку (I) сетевого трансформатора Т1. Переменное напряжение его вторичных обмоток (II) и (III) поступает на выпрямители и выходы блока питания. Напряжение 90В обмотки II изолировано от общего провода. Оно подано на выпрямитель с удвоением напряжения VD1VD2C3C4 по схеме Латура. Обмотка III состоит из 4 одинаковых секций по 8В, соединённых синфазнопоследовательно. На двух секция переменное двухфазное напряжение 8В, на четырёх 16В. Напряжение 8В подаётся на выпрямительный мост VD3-VD6 и далее на сглаживающие конденсаторы С9 и С10, на которых образуется двухполярное нестабилизированное напряжение 9В. Аналогично напряжение  16В  подаётся на выпрямитель VD7-VD10C15C16 выробатывающий двухполярное нестабилизированное напряжение 18В. Конденсаторы С5-С8 и С11-С14 шунтируют диоды выпрямительных мостов по высокой частоте и тем самым снижают импульсные помехи, проникающие из питающей сети, а главное, устраняют мультипликативные помехи. Горизонтальная линия общего провода делит схему на две части. Выше этой линии расположен стабилизатор

напряжения положительной полярности, ниже — отрицательной. Эти
схемы аналогичны и почти симметричны. Рассмотрим подробно стабилизатор напряжения положительной полярности. Образцовое напряжение +15 В вырабатывает параметрический стабилизатор Я1\Я)1\Ю2. Оно поступает на переменный резистор В2, включённый Автоматический переключатель входного напряжения состоит из ОУ DА 1.1,включённого как компаратор, усилителя на транзисторе VT1 и реле К1. На инвертирующий вход ОУ DA1.1 подано образцовое напряжение 6,8 В со стабилитрона VD2. На его неинвертирующий вход —выходное напряжение. Пока выходное
напряжение меньше образцового, на выходе DA1.1 напряжение низкого уровня. Транзистор VT1 закрыт, обмотка реле К1 обесточена, через нормально замкнутые контакты реле на коллекторы транзисторов VT2 и VT3 поступает напряжение питания 9 В. Если напряжение на выходе стабилизатора превысит6,8 В, компаратор на ОУ DA1.1 переключится, на его выходе появится напряжение высокого уровня. Транзистор VT1откроется, включит реле К1, контакты которого подадут на коллекторы транзисторов

VT2 и VT3 напряжение 18 В.Резисторы R4 и R6 создают гистерезис
компаратора около 0,1 В. При уменьшении сопротивления резистора R6 ширина зоны гистерезиса увеличивается.

На время переключения контактов реле (около 10 мс) стабилизатор остаётся без напряжения питания, в результате чего компаратор на ОУ DA1.1 переключается в прежнее состояние низкого уровня на выходе. Конденсатор С1предотвращает многократное переключение реле. Он задерживает отключение реле на время около 60 мс, которое достаточно для установления выходного напряжения стабилизатора после переключения контактов реле. При отключении реле этот конденсатор также обеспечивает плавное уменьшение тока через обмотку реле и тем самым устраняет импульс ЭДС самоиндукции.

Основа устройства автоматического отключения при превышении порога
срабатывания токовой защиты — индикатор предельного тока. Его отличает высокая чувствительность и точность установки тока срабатывания. Он чётко реагирует на ток от 0,05 А со стандартным шунтом 75 мВ на 2 А. В него входят ОУ DA1.3 и DA1.4, транзистор VT5, шунт R12, резисторы R10, R11,
R14, R16 и светодиод HL1. ОУ DA1.4 и транзистор VT5 — преобразователь
тока нагрузки в напряжение на резисторе R10, ОУ DA1.3 использован как компаратор. Ток нагрузки, протекая по шунту R12, создаёт на нём падение
напряжения. На выходе ОУ DA1.4 появляется напряжение, открывающее
транзистор VT5. Через резистор R11протекает такой ток, что падения напряжения на резисторах R11 и R12 уравниваются. Этот ток создаёт падение напряжения на резисторе R10. Если оно превысит напряжение на движке переменного резистора R5, на выходе ОУ DA1.3 появится напряжение высокого уровня, которое включит светодиод HL1. Он выполняет две функции: индикацию превышения предельного тока нагрузки и уменьшение напряжения, подаваемого на вывод 1 микросхемы DD1. Это необходимо для предотвращения выхода из строя микросхемы DD1, так как её напряжение питания —15 В, а микросхемы DA1 — 18 В.Элементы DD1.3, DD1.4 включены по схеме RS-триггера, которым управляют элементы DD1.1 и DD1.2. В исходном состоянии на выходе DD1.3 высокий уровень, на выходе DD1.4 —низкий. Светодиод HL2 — индикатор нормального режима стабилизатора. Пока на выводах 1 и 8 микросхемы DD1 присутствует низкий уровень напряжения, на её выходах 3 и 10 — высокий. Если ток нагрузки превысит порог срабатывания защиты, установленный переменным резистором R5, на выводе 1 микросхемы DD1 появится высокий уровень, а на её выводе 3 — низкий, который переключит RS-триггер. На выходе элемента DD 1.3 появится высокий уровень, а на выходе DD1.4 — низкий. Светодиод HL2 погаснет. Если контакты кнопки SB1 замкнуты, высокий уровень с выхода элемента DD1.4 откроет транзистор VT4, в результате чего составной регулирующий транзистор VT2VT3 закроется. Напряжение на выходе уменьшится до нуля. Кратковременное отключение
защитного устройства кнопкой SB1 иногда бывает нужно при ремонте или налаживании какого-нибудь устройства для того, чтобы определить цепь с малым сопротивлением или место замыкания. Кнопка SB2 возвращает RS-триггеров исходное состояние после устранения причины перегрузки. При замыкании её контактов на обоих входах элемента DD 1.1 устанавливается высокий уровень. Соответственно, на его выходе будет низкий уровень. Триггер переключится. на выходе элемента DD 1.3установится высокий уровень, а на выходе элемента DD 1.4 — низкий, который закроет транзистор VT4 и восстановит нормальный режим работы стабилизатора, о чём будет

сигнализировать включённый светодиод HL2. Стабилизатор отрицательного напряжения содержит функциональные узлы аналогичного назначения. В нём установлены транзисторы структуры р-п-р. Питание на ОУ DA2 подано от общего провода и напряжения -18 В, на микросхему DD2 — от общего провода и источника образцового напряжения -15 В со стабилитрона VD4

Сдвоенный кнопочный выключатель SB3 предназначен для одновременного отключения обоих стабилизаторов при перегрузке одного из них. Это происходит, когда его контакты замкнуты. Например, при перегрузке стабилизатора напряжения положительной полярности срабатывает RS-триггер на элементах DD1.3 и DD1.4 и отключает стабили-
затор, как описано выше. Положительный перепад напряжения с выхода элемента DD1.4 через конденсатор СЗ и правый по схеме замкнутый контакт
SB3 попадёт на вывод 1 микросхемы DD2, что вызовет переключение RSтриггера на элементах DD2.3 и DD2.4, в результате чего стабилизатор напряжения отрицательной полярности также будет отключён. Аналогично при перегрузке и отключении стабилизатора напряжения отрицательной полярности положительный перепад напряжения с выхода элемента DD2.3 через конденсатор С7 и левый по схеме замкнутый контакт SB3 попадёт на вывод 1 микросхемы DD1, что вызовет переключение RS-триггера на элементах DD1.3 и DD1.4 и, соответственно, отключение стабилизатора напряжения положительной полярности.

Конструкция и детали. В блоке выпрямителей (см. рис. 1) применён
выключатель питания SB1 ПКН41. Двух обмоточный дроссель L1 — ДФ110ПЦ от сетевого фильтра телевизора ЗУСЦТ. Сетевой трансформатор Т1 собран на магнит опроводе М20х60. Магнитопровод этого типа — замкнутый контур с разрезанным средним стержнем. Обмотка I содержит 1100 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,41 мм. Обмотка II — 850 витков того же провода диаметром 0,2 мм. Обмотка III содержит четыре одинаковые секции по 42 витка провода ПЭВ-2 диаметром 1,16 мм. Между первичной и вторичными обмотками проложен экранирующий слой медной фольги толщиной 0,1 мм. Фольга не должна создавать замкнутый виток. Если обмотка II не нужна, можно применить сетевой трансформатор от ламповой аппаратуры с четырьмя накальными обмотками, рассчитанными на ток не менее 2 А, например ТН51.

Конденсаторы С1, С2 (см. рис. 1) —плёночные с номинальным напряжением не менее 630 В. Оксидные конденсаторы СЗ и С4 - К50-35; С9, СЮ, С15,С16 — К50-24; С11—С14 — МБМ. Диоды Д226Б (VD1, VD2) можно заменить на Д226, Д226А, КД105Б. Диоды
КД213А (VD3-VD10) выбраны из-за меньшего прямого падения напряжения по сравнению с мощными кремниевыми диодами большинства других
серий, рассчитанными на максимально допустимый прямой ток не менее 5 А.
Предпочтительный вариант их замены на диоды Шотки — КД269В, КД269Г или любые из серии КД2997.

В блоке стабилизаторов (рис. 2)транзисторы можно заменить другими
из той же серии с любым буквенным индексом. Регулирующие транзисторы
VT2 и VT3 установлены на тепло отводе площадью 300 см2. Аналогично установленытранзисторы VT8 и VT9.

Стабилитроны VD1 и VD2 могут быть любыми маломощными с суммарным напряжением стабилизации 15 В, при этом напряжение стабилизации VD2 должно находится в пределах 6,5...6,8 В Аналогично подбирают стабилитроны VD3 и VD4.

Шунты Р12 и И29 — самодельные из высокоомного провода от шунта на ток 2,5 А от прибора Ц4342. Можно применить константановый или манганиновый провод. Длина отрезка провода подобрана такой, чтобы при токе 2 А на нём было падение напряжения 75 мВ. Постоянные резисторы — МЯТ. Переменные резисторы Я2, Я5, Р19, Р21 —импортные (возможна замена — СП-1)с линейной функциональной характеристикой (А). Перед установкой необходимо проверить исправность подвижной контактной
системы каждого из них. Для этого переменный резистор подключают как потенциометр к источнику постоянного напряжения 5...10 В и контролируют
вольтметром напряжение на движке относительно любого из выводов. Изменения регулируемого напряжения должны быть плавными без скачков и провалов. Эти переменные резисторы снабжены шкалами, которые наносят на панель блока досборки.

Оксидные конденсаторы К50-6 (С1,С4, С5, С8 — рис. 2) можно заменить наК50-35. Остальные конденсаторы —плёночные или керамические с номинальным напряжением не менее 50 В.

Кнопки с самовозвратом SB2 и SB5 —импортные малогабаритные. Остальные кнопки с фиксацией — П2К. Реле KI и К2 - РЭС48А, исполнение
РС4.590.203. Микросхему К1401УД2(DA1, DA2) можно заменить импортным аналогом LM324N.

3 Технологическая инструкция. Инструкция по настройке и контролю основных технических характеристик источника питания.

Смонтированные блоки проверяют на соответствие принципиальным схемам. Вначале включают блок выпрямителей без блока стабилизаторов. Измеряют напряжение на всех выходах. После этого отключают блок от сети, подключают блок стабилизаторов и снова включают питание. Контакты кнопки SB3 устанавливают в разомкнутое состояние. Далее проверяют плавность регулирования выходного
напряжения и чёткость срабатывания автоматических переключателей входного напряжения.

Если выходное напряжение каждого стабилизатора плавно регулируется и
реле К1 и К2 переключаются при выходном напряжении 6,5...6,8 В, переходят к налаживанию устройства автоматического отключения. К выходу стабилизатора подключают реостат, устанавливают через него ток 2 А, подбирают сопротивление шунтов R12 и R29 так, чтобы при токе 2 А падение напряжения на каждом из них было 75 мВ. Включают защиту, устанавливают движок переменного резистора R5 в верхнее по схеме положение, a R21 — в нижнее. Эти положения соответствуют максимальному порогу срабатывания токовой защиты. После этого подбирают резисторы R3 и R20 так, чтобы ток нагрузки 2 А вызывал отключение стабилизаторов. В промежуточных положениях движков переменных резисторов R5 и R21 ток срабатывания защиты будет пропорционален углу их поворота. Наконец, замыкают контакты кнопки SB3 и проверяют синхронность отключения обоих стабилизаторов при перегрузке одного из них.