Юный техник, 2010 № 08 - [21]
Немаловажная функция БП — гальваническая изоляция питаемого аппарата от проводов электросети. Это необходимо для безопасности как людей, так и самого прибора. В то же время повышается помехоустойчивость аппаратуры, поскольку сеть является источником огромного количества помех, распространяющихся по ее проводам на большие расстояния.
В ламповую эру аппараты с питанием и от сети, и от батарей были редкостью. Теперь это становится правилом, и многие радиоприемники, например, могут работать и от сети, и от батарей. В связи с этим большое распространение получили «сетевые адаптеры» — те же БП, но оформленные в виде сетевой вилки и «висящие» прямо на сетевой розетке в стене. Их выход — уже постоянный ток низкого напряжения, служащий для питания приемника или плеера, подзарядки аккумуляторов сотового телефона.
Любопытно, что их часто выбрасывают, меняя, например, модель сотового телефона на более современную. Конечно, это непозволительное расточительство, и любой такой адаптер может еще отлично послужить в радиолюбительской практике.
Использование сетевых адаптеров. БП нам необходим, поскольку на любительскую экспериментальную работу «батареек не напасешься» — и дорого, и непрактично. Но вот вам в руки попал адаптер. Нужно прежде всего разобраться, что он может и каковы его параметры. Оказывается, совсем не обязательно для этого вскрывать корпус, да часто он и неразборный. Однако о типе устройства можно судить по его весу и форме корпуса. Бывают БП с малогабаритным сетевым трансформатором. Они довольно увесистые, кубической формы. Именно такой у меня и оказался.
Кое-что проясняет надпись на корпусе, например: АС/DC adapter 6V/ 150mA (преобразователь переменного тока в постоянный 6 В, 150 мА). Не спешите ей верить, лучше посмотрим упрощенную типовую схему подобных БП (см. рис. 1).
Трансформатор Т1 понижает сетевое напряжение обычно до 6… 15 В, его первичная обмотка содержит много витков тонкого провода, а вторичная — гораздо меньше, и более толстого. Коэффициент трансформации равен отношению чисел витков, то есть U>2 = U>1∙n>2/n>1. Вторичное низкое напряжение поступает на выпрямитель (диоды VD1 — VD4), собранный по мостовой схеме. Реже применяют обычную двухполупериодную схему выпрямления. В ней средние два диода исключены, а «минусовый» вывод подключен к среднему выводу вторичной обмотки. Далее включен «сглаживающий» конденсатор С1 большой емкости (тысячи микрофарад). Он заряжается на пиках положительной и отрицательной полуволн переменного напряжения и разряжается на нагрузку при переходе переменного напряжения через нуль, когда диоды закрыты.
Имейте в виду: для переменных напряжений обычно приводят эффективное значение, а мгновенное напряжение на пиках в 1,4 раза больше. Поэтому без нагрузки постоянное выпрямленное напряжение больше напряжения на вторичной обмотке. Например, если последнее равно 10 В (эффективное значение), то на конденсаторе С1 получится около 13,5 В (примерно пол вольта «упадут» на диодах). Под нагрузкой, естественно, выходное напряжение будет снижаться. При этом возрастают пульсации выходного напряжения с удвоенной частотой сети 100 Гц.
Для устранения этих недостатков служит стабилизатор DA1. Теперь его чаще выполняют в виде одной микросхемы всего с тремя выводами, по виду он неотличим от обычного транзистора. Имейте это в виду! Напряжение на выходе стабилизатора существенно меньше, чем на входе, и часть мощности БП он просто переводит в тепло, снижая тем самым общий КПД. Стабилизатор чаще всего выходит из строя в сетевых адаптерах, но никто не мешает исключить его из схемы, замкнув выводы 1 и 3 и отсоединив вывод 2. Останется простой нестабилизированный БП.
Не всегда DA1 стабилизирует напряжение — в некоторых адаптерах, предназначенных для зарядки аккумуляторов, он стабилизирует зарядный ток.
Выяснить все эти вопросы помогает нагрузочная характеристика БП. Включив БП в сеть, замерьте выходное напряжение на холостом ходу. У меня оказалось более 20 В. Далее надо снять несколько точек характеристики, подключая разные нагрузки. Удобно использовать мощные резисторы и лампочки накаливания. С резисторами, сопротивление которых известно, можно обойтись одним вольтметром. Так, с резистором 180 Ом напряжение БП оказалось 16 В, следовательно, ток — около 90 мА.
С лампочкой (на напряжение, не меньше ожидаемого!) надо измерить напряжение, а затем, переключив тестер в режим амперметра и включив щупы последовательно с лампочкой, ток через нее. После снятия всех точек очень полезно построить график нагрузочной характеристики (синяя линия на рис. 2).
Из него сразу видно, что в данном БП вообще нет никакой стабилизации, а при номинальном токе 150 мА выходное напряжение составляет 12 В.
Вскрытие корпуса показало, что микросхема стабилизатора там есть, но выводы 1 и 3 замкнуты. Что ж, этот БП вполне годится как 12-вольтовый, для питания устройств с током до 0,15 А, а также для подзарядки 12-вольтовых аккумуляторов. Использовать его при меньших напряжениях и больших токах вряд ли следует, поскольку он будет сильно нагреваться.
Теперь проверим адаптер
