Тема сетевого питания компактных цифровых мультиметров не нова, она неоднократно поднималась на страницах радиолюбительской литературы. В частности, этот вопрос подробно исследован в [1]. Источник питания мультиметра должен обеспечивать гальваническую развязку выходной цепи от питающей сети при малой (не более 20...30 пФ) проходной ёмкости, быть простым и компактным.
Оптимальная на сегодня структура сетевого источника питания для мультиметра - стабилизированный понижающий преобразователь переменного напряжения в постоянное с трансформатором, работающим на повышенной (десятки и сотни килогерц) частоте. Среди множества подобных конструкций заслуженной популярностью у радиолюбителей пользуется, например, устройство [2].
На взгляд автора, слабое место таких источников - высокочастотный трансформатор, который приходится изготавливать самостоятельно. Вместе с тем это - наиболее ответственная часть преобразователя. Именно от его качества зависит 1 как исправная работа мультиметра, так и безопасность работы с ним. Зная об этом, некоторые радиолюбители, не имеющие навыков изготовления трансформаторов, просто - не берутся повторять подобные устройства, чтобы не рисковать дорогостоящими приборами. Один из путей достижения хорошей повторяемости любой конструкции - отсутствие в её составе деталей самостоятельного изготовления, а также дефицитных. Такой подход благоприятен и для ряда других качеств конструкции - надёжности, простоты изготовления, ремонтопригодности.
Рис. 1. Схема двухступенчатого преобразователя переменного напряжения
С учётом изложенного автор разработал и предлагает радиолюбителям свой вариант сетевого источника питания для портативного цифрового мультиметра. Устройство отличается простотой и не требует налаживания.
Основные технические характеристики
Выходное напряжение, В...........9
Максимальный ток нагрузки, мА ...........................20
Относительная нестабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки от нуля до максимума, % ................0,4
Амплитуда пульсаций выходного напряжения, мВ...........15
Проходная ёмкость, пФ ............5
Сопротивление изоляции выходной цепи от питающей сети, МОм, не менее 1000
Электрическая прочность изоляции, В.................1000
Устройство, схема которого приведена на рис. 1, представляет собой двухступенчатый преобразователь переменного напряжения в постоянное. Необходимые для питания мультиметра параметры выходного напряжения в нём формирует линейный интегральный стабилизатор DA2.
Первой ступенью преобразователя служит готовое устройство, которое сегодня есть практически у каждого, - зарядное устройство для сотового телефона с выходным напряжением 5 В (A1). Через разъём X1 его напряжение поступает на вход второго, повышающего преобразователя A2 - микросборки PSD-0512ELF (DA1), работающей на частоте около 100 кГц.
Напряжение на выходе этой микросборки - 12 В, причём её выходная цепь изолирована от входной. Именно параметры этой изоляции указаны в основных технических характеристиках устройства. На самом деле они ещё выше, поскольку выходная цепь зарядного устройства тоже изолирована от сети.
Дополнительное достоинство описанной структуры - возможность питать мультиметр от любого источника постоянного напряжения 5 В, в том числе от входящего в состав проверяемого мультиметром устройства.
Резистор R2 обеспечивает начальную нагрузку зарядного устройства до тех пор, пока не начнёт работать преобразователь микросборки DA1. Резистор R1 служит минимальной нагрузкой для этой микросборки, ведь ток, потребляемый основной нагрузкой (мультиметром), невелик и зависит от режима работы мультиметра, а работа без нагрузки микросборке противопоказана.
Выходное напряжение микросборки поступает на интегральный стабилизатор (DA2), который понижает его до 9 В. С выхода стабилизатора напряжение подано на мультиметр через ФНЧ С2L1C3 с частотой среза около 50 кГц, что препятствует проникновению в мультиметр и проверяемое устройство высокочастотных помех, создаваемых микросборкой DA1. Конденсатор С2, кроме того, устраняет возможное самовозбуждение стабилизатора DA2.
Несколько слов о выборе интегрального стабилизатора DA2. Идеальным вариантом было бы применение здесь микросхемы 78L09 с выходным напряжением 9 В. Однако эти микросхемы сегодня не пользуются большим спросом, поэтому магазины зачастую их, просто не заказывают, вследствие чего найти их в продаже. Поэтому использован более распространённый интегральный стабилизатор серии 78L05, напряжение стабилизации которого 5 В увеличено до 9 В включением в цепь его общего провода стабилитрона VD1. Поскольку этот стабилитрон имеет номинальное напряжение стабилизации 3,6 В, напряжение на выходе стабилизатора DA2 увеличивается, строго говоря, лишь до 8,6 В, однако для работы мультиметра этого вполне достаточно.
Детали источника (за исключением зарядного устройства для сотового телефона) размещены на печатной плате размерами 39x20 мм, чертёж которой изображён на рис. 2. Обратите внимание, что на чертеже отсутствует разъём X1, оставлено лишь место для его установки.
Рис. 2. Печатная плата устройства
Дело в том, что предполагается использование зарядного устройства со штатным разъёмом, подключаемым к сотовому телефону, а этот разъём для разных телефонов может быть разным. Поэтому, приступая к изготовлению описываемого устройства, необходимо сначала определить тип нужного разъёма, найти такой же и откорректировать чертёж печатной платы для его размещения. Это даст возможность использовать зарядное устройство как по прямому назначению (для зарядки аккумулятора телефона), так и для питания мультиметра.
Разъём Х2 - колодка от использованной батареи "Крона". Все резисторы и конденсаторы - типоразмера 1206, катушка индуктивности L1 - SQC322520T-100K-N типоразмера 1210.
Готовую печатную плату крепят в батарейном отсеке мультиметра любым удобным способом.
Файл печатной платы в формате Sprint Layout 5.0 можно скачать здесь.
Литература
1. Межлумян А. Питание цифрового мультиметра от электросети. - Радио, 2006, № 3, с. 25-27.
2. Зорин С. Сетевой блок питания для мультиметра. - Радио, 2006, № 8, с. 21-23.
3. PSD-xxxxELF. - URL: http://catalog. gaw. ru/index. php?page=document&id= 22004 (28.08.16).
Автор: А. Савченко, пос. Зеленоградский Московской обл.