♦ выпрямитель низкого напряжения (VIII) нужен для питания стабилизаторов цепей накала ламп.
После изучения документации на новые микросхемы наклевывается вот такая принципиальная схема (рис. 8.10).
Рис. 8.10. Новая принципиальная схема блока питания
Конвертор у нас теперь нерегулируемый, поэтому в нем можно применить полумостовой автогенератор. Корректор коэффициента мощности вообще выполнен по типовой схеме, приведенной в документации на МС34262. Величина первичного напряжения выбрана не 310 В, как обычно, а 400 В. Разумеется, пересчитана первичная обмотка трансформатора — она теперь содержит 90 витков. Двухобмоточный дроссель для корректора мощности, рассчитанный согласно документации на микросхему МС34262, имеет следующие параметры:
♦ материал — кольцо Micrometal тип 26 (из компьютерного блока питания);
♦ первичная обмотка — ПО витков, диаметр провода 0,6 мм;
♦ вторичная обмотка — 10 витков, диаметр провода 0,1 мм.
Памятуя наши прежние проблемы, гасящие резисторы в цепях питания микросхем сразу сделаны в четыре раза меньше, чем это получается в результате расчета.
Итак, устройство собрано. Помня наши предыдущие опыты, мы уже не решаемся врубить его «на авось». Первое, что нужно сделать — убедиться, что импульсный конвертор работает нормально. Для этого подаем на него питание от аккумуляторной батареи, и проверяем его в соответствии со схемой (рис. 8.11).
Рис. 8.11. Схема проверки автогенератора
Результат проверки таков:
♦ сигнал на частотозадающем конденсаторе (точка А) имеет вид в соответствии с нашими ожиданиями;
♦ сигнал на затворах полевых транзисторов (точка Б) также имеет вид в соответствии с нашими ожиданиями;
♦ «хитрый» способ подключения осциллографа (точка В) дает нам уже известную по предыдущей конструкции картинку.
Судя по всему, конвертор работает так, как мы ожидали. Теперь необходимо проверить работу корректора коэффициента мощности. К сожалению, просто подать на него питание от аккумулятора не получится — корректор мощности не заработает без реальной подачи на него сетевого напряжения. Поэтому подключаем к блоку питания сетевое напряжение, отключаем конвертор, и с замиранием сердца нажимаем кнопку «Вкл.».
К счастью ничего страшного не произошло. Берем вольтметр и замеряем напряжение на конденсаторе выпрямителя первичного напряжения. Оно оказывается в районе 380–390 вольт, т. е. можно считать, что корректор мощности работает.
Теперь осталась самая малость — подсоединить к выходу накала блока питания какую-нибудь лампочку на 6,3 В, восстановить соединение конвертора с выпрямителем первичного напряжения, подать питание, и нажать кнопку «Вкл».
Ура! Заработало! Да, блок питания «завелся», и вот-вот спалит нашу лампочку, потом что на выходе у него не 6,3 В, а около 8.
Дальше необходимо проверить, что блок питания способен длительно работать под нагрузкой. Пока что мы, на самом деле, только убедились в том, что конструкция не содержит явных ляпов. И первое, что надо проверить — то, что ни одна из частей нашей конструкции не разогревается выше допустимого предела: тепловой режим конструкции — ничуть не менее, а, в некотором смысле, даже более важная часть, чем электрический.
Тепловой режим в радиолюбительских условиях проверяется по очень простой методике:
♦ нужно подсоединить к блоку питания нагрузку примерно в 10 % номинала, и включить его примерно на 5 секунд;
♦ затем нужно дождаться разряда конденсатора выпрямителя первичного напряжения — и быстро «общупать» все полупроводники. Ни в одном из полупроводников не должно быть катастрофического нагрева;
♦ затем нужно повторить эксперимент, но время включения увеличить до 10 секунд;
♦ затем нужно вновь повторить эксперимент, но время включения нужно увеличить до 30 секунд;
♦ и, наконец, нужно вновь повторить эксперимент, но время включения должны быть не менее 1 минуты.
Между каждым включением необходимо выждать некоторое время, чтобы детали, успевшие нагреться, успели и остыть, иначе по результатам проверки можно сделать ложное заключение.
Что мы достигаем таким способом проверки? Такой способ проверки дает нам уверенность, что в схеме устройства нет потенциальных проблем как таковых. Дело в том, что нагрузка блока питания в 10 % от номинала совершенно ничтожна по сравнению с той, на которую он рассчитан, поэтому причины нагрева в данном случае кроются не в нагрузке как таковой (они-то как раз вполне естественны), а в проблемах, которые могут иметь место в схеме самой конструкции. Если бы, например, устройство управления конвертором не формировало бы защитный промежуток, то в нем неизбежно возникали бы сквозные токи, вызывающие сильный разогрев силовых ключей. Поэтому наша задача — выявить проблемы именно такого рода.
Итак, подключаем к блоку питания нагрузку в виде 12-вольтовой лампы накаливания с током до 2 А. Здесь важен один момент — нельзя в качестве тестовой нагрузки использовать галогенные лампы! У них эффект первоначального броска тока проявляется еще сильнее, чем у электронных ламп. А дальше — цикл включения, чередующийся с циклом «ощупывания».
Что же мы имеем в результате? Результат следующий:
♦ ключевой транзистор корректора коэффициента мощности довольно заметно нагрелся;
♦ диод корректора коэффициента мощности нагрелся куда сильнее;
♦ микросхема корректора мощности практически холодная;
♦ выпрямительный мостик слегка нагрелся;
♦ микросхема автогенерирующего конвертора заметно теплая;
♦ ключевые транзисторы конвертора заметно нагрелись;
♦ сдвоенный диод выпрямителя напряжения накала нагрелся.
Что бросается в глаза в этом, с позволения сказать, отчете? Да, в глаза бросается явно заметная субъективность оценок. Что такое «заметно нагрелся»? Что значит «нагрелся куда сильнее»? Какие выводы можно сделать из таких оценок?
К сожалению, это единственный реально доступный в домашних условиях способ проверки. Объективным критерием был бы в данном случае термометр, но он, во-первых, должен быть очень быстродействующим (время измерения в пределах 1–2 с), а, во-вторых, много ли термометров у нас есть по домам? Разве что детские градусники…
Впрочем, в качестве более точного критерия можно в домашних условиях использовать обыкновенную стеариновую свечу — она плавится при температуре около 70 градусов. Для большинства полупроводников 70 градусов — именно та температура, до которой они сохраняют неизменными все свои характеристики — максимально допустимы токи, напряжения и рассеиваемые мощности. Если ни на одном из полупроводников свечка не расплавилась, это — хороший знак, и, значит, проверку теплового режима можно продолжать.
Теперь, поскольку никаких катастрофических нагревов мы не «нащупали», нужно включить устройство на долгий срок, в идеале — примерно на полчаса. За это время все холодные части, включая радиаторы полупроводников, успеют прогреться до той температуры, когда поступление тепла изнутри полупроводника уравновесится отводом тепла вовне (в первую очередь — окружающим воздухом).
Первые быстрые включения мы делали для того, чтобы обнаружить проблемы с электрической частью. Теперь наша задача — обнаружить, не накапливается ли где избыточное тепло, достаточно ли эффективны радиаторы и т. д.
Итак, включаем устройство, и ждем отведенные полчаса… И не просто ждем, а время от времени пытаемся аккуратно пощупать корпуса полупроводников, а также обмотки трансформаторов и радиаторы, чего мы не делали в предыдущие прогоны.