Вышел из строя стабилизатор переменного напряжения Mustek Power Mate 625. В процессе поиска причины неисправности оказалось, что схема прибора во многом аналогична схеме электронно-релейного регулятора, описанного Г. Гаджиевым в [1]. После ознакомления с другими публикациями в журнале "Радио" было решено не ремонтировать отказавший прибор, в котором для коммутации обмоток автотрансформатора применены электромагнитные реле, а попытаться изготовить стабилизатор на основе электронных коммутаторов [2-5]. За основу было взято устройство, описанное в [5].
Из-за отсутствия силового автотрансформатора с таким числом отводов, как у применённого автором в этом устройстве (у имеющегося у меня выводов намного меньше), схему пришлось немного изменить (рис. 1). Взамен шифратора на элементах микросхемы К561ЛП2 применён импортный шифратор CD4532B [6] в паре с дешифратором этой же серии CD4028B (аналог К561ИД1). От дополнительной стабилизации образцового напряжения с помощью параметрического стабилизатора (в прототипе - R4VD3) отказался - интегральный стабилизатор напряжения DA1 (из серии 7812) поддерживает на выходе напряжение во вполне приемлемых пределах. Для более полного использования изменения амплитуды Ux (без потерь на масштабирование) применён стабилитрон VD1. Добавлено пороговое устройство на стабилитроне VD2 и транзисторах VT1, VT2, отключающее стабилизатор от сети при превышении допустимого значения напряжения. Для упрощения налаживания делители на входах компараторов, составленные из требующих подбора постоянных резисторов, заменены многооборотными подстроечными резисторами R7-R10. Симисторные ключи дополнены так называемыми снабберами (шунтирующими симисторы последовательными RC-цепями), предотвращающими ошибочные включения симисторов, которые могут произойти от сетевых помех. В остальном схема не отличается от описанной в [5].
Рис. 1. Схема устройства
Применённый мною понижающий трансформатор Т2 имеет сетевую обмотку с двумя отводами и две вторичные (на 44 и 48 В) с отводами от середины. В стабилизаторе оставлены четыре канала управления (для городаэтого вполне достаточно). До окончательной сборки были сняты характеристики автотрансформатора при нагрузке мощностью 500 Вт в вариантах коммутации сети или нагрузки. Понижающие обмотки соединялись согласно с сетевой по схеме автотрансформатора. В первом варианте стабилизатора коммутировалась нагрузка без применения демпфирующих цепей. Стабилизатор работал, но сбоил (работа этого варианта со снабберными цепями не проверялась). В рабочем варианте выбрана коммутация обмоток с постоянным подключением нагрузки. В связи с её индуктивным характером в каждом канале применена демпфирующая цепь (R27C7-R30C10).
В соответствии с техническими характеристиками микросхемы CD4028B максимальный выходной ток одного канала - 10 мА, в связи с чем применены оптосимисторы МОС3063 стоком включения не более 5 мА.
Для питания устройства и получения управляющего напряжения Ux использован отдельный трансформатор T1 с встроенным термопредохранителем RH01-83 (250 В, 2 A, 83 оС), обозначенным на схеме как FU2. FU1 - плавкая вставкав цепи первичной обмотки этого трансформатора, FU3 - восстанавливающийся предохранитель вышедшего из строя стабилизатора.
Типы стабилитронов VD1 и VD2 зависят от параметров трансформатора Т1 (в первую очередь, от его коэффициента трансформации). При максимальном "рабочем" напряжении сети (в данном случае 250 В) напряжение на подстроечном резисторе R11 относительно общего провода должно быть около 12 В (напряжение питания микросхем), а при минимальном - стабилитрон VD1 не должен выходить из режима стабилизации. В авторском устройстве при сетевом напряжении 250 В напряжение на выходе выпрямителя VD3 поднимается до 32 В, а при 170 В опускается до 24 В, поэтому в качестве VD1 применён стабилитрон КС520В (напряжение стабилизации - 19...21 В). Для срабатывания защиты при напряжении в сети 260 В выбран стабилитрон КС210Ж (напряжение стабилизации - 9...11 В).
Детали устройства смонтированы на трёх печатных платах из фольгированного стеклотекстолита. Постоянные резисторы - любые малогабаритные, подстроечные - многооборотные проволочные (например, СП5-2), конденсатор С2 - КМ, С7-С10 - К73-17, остальные - оксидные импортные. Транзистор BC547С заменим любым из серии КТ3102, а BC557С - из серии КТ3107. Для коммутации обмоток трансформатора T2 желательно применить симисторы серии ВТА41, так как все их выводы изолированы от крепёжного фланца, и это позволяет установить их без изоляции на общий теплоотвод, который необходим при мощности нагрузки более 300...500 Вт. Вместе с трансформаторами T1, T2 платы размещены в корпусе вышедшего из строя стабилизатора Mustek Power Mate 625 (рис. 2).
Рис. 2. Стабилизатор Mustek Power Mate 625
Собранный стабилизатор поддерживает на питаемой нагрузке напряжение в пределах допускаемого отклонения от номинального значения (±10%) при изменении напряжения сети от 180 до 250 В. Примерное значение сетевого напряжения индицирует один из светодиодов HL3-HL6. При отклонении напряжения за указанные пределы нагрузка отключается, а на передней панели устройства светится один из светодиодов HL1, HL2, показывая, в какую сторону изменилось напряжение (соответственно велико оно или мало).
Если трансформатор позволяет, число каналов управления можно увеличить (увеличив соответственно число компараторов и симисторных ячеек). Работа и настройка устройства в основном не отличаются от описанных в статье [5].
Литература
1. Гаджиев Г. Электронно-релейный регулятор напряжения. - Радио, 2009, № 10, с. 23.
2. Годин А. Стабилизатор переменного напряжения. - Радио, 2005, № 8, с. 33-36.
3. Озолин М. Усовершенствованный блок управления стабилизатора переменного напряжения. - Радио, 2006, № 7, с. 34, 35.
4. Гаджиев Г. Оптосимисторный коммутатор мощной нагрузки. - Радио, 2010, № 10, с. 33.
5. Гаджиев Г. Стабилизатор напряжения переменного тока. - Радио, 2013, № 2, с. 20,21.
6. CMOS 8-Bit Priority Encoder. - URL: http://www.ti.com/product/CD4532B/ technicaldocuments (24.07.2016).
Автор: Е. Аксёнов, г. Киев, Украина