Блоки питания для трансивера своими руками

Создание блоков питания в экстремальных условиях или «Блок питания 13.5В/20А своими руками»

Предыстория

Когда собираешься приобретать/доставать японский трансивер, как правило не задумываешься чем его запитать. А это — очень важный момент, т.к. от качества работы блока питания зависит и качество работы трансивера.

Так же случилось и в моем случае. Достал трансивер, а чем его запитать это вопрос. Сначала запитал его от старого АТ блока питания. На прием работает. Но поработать толком на передачу так и не удалось: при мощности около 10-ти ватт напряжение «просядает» до 10 вольт, а дальше передатчик может совсем отключиться. В режимах ssb и cw работать не врзможно. Единственный режим FM своей постоянной нагрузкой на БП позволял работать на передачу. И то из-за просадки по напряжению частота передачи уходила вверх до 2.5 КГц. От использования этого БП пришлось отказаться

Следующим блоком питания служил БП от корпуса InWin. На нем было написано 12В 17А. Работал нормально до 20 Ватт. Потом были слышны искажения. Напряжение оставалось неизменным. Но в один из прекрасных дней компьютер не смог включиться с этим БП(дежурка работала). БП сейчас в ремонте.

Решив, что от нормального трансивера не откупишься дешевым блоком питания решил его сделать самостоятельно(ибо финансов на покупной нет). Так же следует учесть, что стоимость трансивера несомненно выше, чем блока питания. Этот факт требует задуматься о качестве самодельного БП, чтобы в один «прекрасный» момент не остаться без трансивера. Переведя всю инструкцию(обращайтесь) к FT-890(850) удалось выяснить, что для него требуется 25А! Практические измерения показали(спасибо UA0BJO), что максимум получается 21А. Впрочем лучше сделать с запасом.

Условия задачи

Условия задачи, или почему в «экстремальных условиях»:

Дано:
— Трансивер FT-850(1)
— 500 рублей и реалии поиска радиодеталей в Российской глубинке

Найти:
— Решение по изготовлению БП 13.5В, 25А

Дополнительные условия:
— Жена(1), сын(1), дочка(1), кошки(1 2), тёща(1)
— Свободное время — начиная с 23:00
— полное отсутствие железа
— изготовление в личной спецлаборатории (на кухне 1 2 3)
— ниличие доступа к Интернет(на работе 1)

В поисках схемы

Схему найти достаточно трудно, если нет интернета. А если интернет есть, то тоже трудно, т.к. схем очень много и выбрать наилучшую из них достаточно сложно. Наиболее количество схем стабилизации реализовано на транзисторах КТ827А. Изменению подвергаются лишь схемы управления работой стабилизатора. Беребрав большое количество этих схем я остановился на варианте стабилизатора, который предлагает в своих разработках UT2FW.

Все элементы схемы не являются редкими. Ток который можно получить с одного КТ827А может составлять 15-20А. Это неплохо, но нам нужно больше. Тем не менее другие схемы стабилизаторов используют от 2-х транзисторов подключенных параллельно, как с выравнивающими резисторами, так и без. Так же рекомендует поступить и UT2FW: соединить два в параллель с выравнивающими резисторами(как это сделать — удалось понять позже глядя на другие схемы).

Все радиоэлементы, которые описаны в схеме были приобретены без замен. Самыми дорогими компонентами оказались диоды КД2997(вроде по 45р каждый) и транзистор КТ827А(50р). А в последствии 2Т827А — 80р(сделать заказ на второй за 240р я как-то пока не решаюсь). Подходящий по размерам радиатор удалось выпросить у друга. На нем и был смонтирован первый вариант схемы, собранный навесным монтажем с использованием медного провода 1мм. Транзистор и диоды были закреплены на радиаторе.

Схема заработала сразу и сразу стала стабилизировать на выбранном напряжении. Но когда для проверки был подключен усилитель на TDA1554q стало ясно, что стабилизация никуда не годится. Причина стала ясна позже. Это не достаточно мощный трансформатор и недостаточное напряжение на нем.

Итак, пока схема собрана и работает мы от нее пока не отказываемся и решаем посмотреть, как она будет вести себя с хорошим трансформатором.

В поисках трансформатора

Как в последствии оказалось — нормальный трансформатор это самая важная часть трансформаторного БП (открыл америку)! Ничего подходящего под ноги не попалось. Пришлось обратиться к друзьям радиолюбителям. Как всегда среди первых пришел на помощь RA1QJM. У него я взял тор. По мощности он оказался на 500Ватт. Я решил, что этого будет предостаточно. Но вот токи и напряжения вторичных обмоток никак не устраивали. Я решил его перемотать. Но при разборке трансформатора оказалось, что он весь проклеен так, что нормально смотать с него вторичные обмотки не удастся. От этой идеи и трансформатора пришлось отказаться. Хотя даже и не знаю, может стоило вторички намотать поверх всего остального.

По случаю находясь недалеко от развала(рынка) местного масштаба, заглянул посмотреть, чего-же мужики продают. Среди хлама и радиодеталей инога находятся интересные вещи(например HDD на 20Гб за 20 рублей). Был найден интересный трансформатор типа ТС-160(за 100р). Поинтересовался у продавца а нет ли ТС-360? Он обещал найти. Договорились на 150р. Но найти удалось только ТСА-270. Ну во-первых 270, а во-вторых ТСА, т.е. аллюминиевый.

Немного информации по этим трансам: Даташит Ссылка 1 Ссылка 2

Габариная мощность впритык к поставленной задаче, но вторичные обмотки придется перемотать. Но мне этого делать не пришлось, т.к. я сумел обменять этот транс у друга на другой с подходящими вторичными обмотками. Размеры у него немного поменьше, но площадь сечения магнитопровода практически одинакова из чего я сделал вывод, что пощность отличается не очень сильно(хотя я может и не прав). Вторычных обмоток было на каждой стороне по 2. Одна 15В, другая 4В толщина 2мм(самое то, во всяком случае не меньше). На одной 15В обмотке была проведена проверка стабилизатора. Заработал отлично. Усилитель на TDA1554Q работал без проблем(и не удивительно — стрелка амперметра даже не двигалась с места).

Чтобы получить чистые 16-16.5 вольт пришлось смотать самую верхнюю обмотку, которая на 4В. Осталось 3 витка. Напряжение получилось 16.2. Меньше уже не нужно. Чтобы увеличить мощность обмотки соединяются параллельно. Но тут есть небольшой ньюанс о том, как их соединить, чтобы они навстречу друг другу не работали. Порекомендовали следующий прием: соединяются начало одной и конец другой обмотки; перед тем, как соединить оставшиеся два конда — нужно померять напряжение на них. Если там 0 то соединять можно. Иначе соединять нужно наоборот. Что я и сделал.

Создание и устранение проблем в схеме при разработке печатной платы

Так же мне еще в придачу подарили подходящий корпус к этому БП, поэтому было принято решение придать конструкции серьезный вид и не только. Радиатор был мной засуну внутрь корпуса, что не вызвало одобрения местных радиолюбителей. Пришлось ставить наружу. А так же снимать макетку на соплях и мост с радиатора.

К тому моменту, когда я добрался до диодного моста, оказалось что отломана нога на одном из диодов(!). Погоревал, да делать нечего — припаял прямо к корпусу. Все четыре диода положил друг на друга и в таком виде закрепил внутри корпуса. Решение, конечно, не самое лучшее, однако посмотрим на сколько они будут греться.

После того, как радиатор был успешно привинчен снаружи корпуса, было принято решение сделать схему на печатной плате. Это связано с тем, что дважды во время работы схемы были случаи, когда вместо 13-ти вольт на выход шло нестабилизированное напряжение в 22 Вольта(что совершенно неприемлимо). В первом случае причиной служила одна из ног транзистора, которая непонятным образом замыкалась на корпус радиатора(устранено увеличением диаметра отверстий и использованию кебриков). Во втором случае была проблема с подстроечником — он втихаря отпаялся от плюса, хотя визуально был припаян хорошо. Поэтому без нормальной печатной платы никак. Зайдя в магазин выяснилось, что текстолит стоит аж 100р. Чему я был несказанно огорчен и покупать его пока не стал. Дома был небольшой кусок текстолита, от которого я и отрезал кусочек по-меньше для печатной платы. Размеры примерно 100х50. Хотя можно и меньше. Краски и всякой химии для травления я тоже не имею поэтому плату расцарапал с помощью ножовки. Получилась немного страшноватая плата, хотя она и надежнее по сравнению с навесными соплями. Но благодаря своей природной криворукости и усталости (к 23м часам) при создании схемы был допущен ряд схематических ошибок, результатом которых был выход из строя КТ827А(а так же VD2 и VD4). Для того, чтобы выяснить почему же схема всетаки не работала пришлось потратить аж 3 дня(поэтому рекомендую принять к сведения правила, которые я стараюсь соблюдать работая с электрорадиоаппаратурой).

Ошибки, которые я допустил были следующими: подстроечник был подсоединен мной не к выходу минуса, а к месту соединения VD2 и VD4. Потом я решил, что я перепутал Коллектор и Эмиттер у КТ827А. Потоя оказалось, что я не прав. В общем вдоволь поиздевавшись над схемой я понял, что всетаки что-то сгорело и поэтому работает неправильно. А именно: напряжение на выходе стабилизатора никак не хотело отпускаться ниже 15 Вольт; при включении нагрузки(лампочка 12В 40Ватт) напряжение падало до 10 и начинало плавно расти, а при снятии нагрузки становилось 18 Вольт и плавно спадало. Причиной был нагрев транзистора КТ827А. И действительно, даже без нагрузки, если подогреть немного паяльником транзистор, то напряжение начинает расти. Заменив VD2 и VD4 и прозвонив VT2(который как оказалось — рабочий), а решил, что кроме VT1 уже никого не осталось hi. Теперь окончательно убедившись, что причина именно в нем я поменял его. И ура! О чудо! Схема снова заработала!

Как оказалось в нашем маленьком городе нет больше КТ827А и пришлось взять 2Т827А (который стоит 80р). Где мне доставать еще один такой же остается пока под вопросом. После замены неисправного КТ827А стабилизатор снова заработал. Я выставил напряжение 13,50 и попробовал подключить лампочку в нагрузку. С первого раза она почему-то не загорается(наверное слишком холодная) и стабилизатор, видимо, отключается (там есть защита от КЗ). Но если лампочку отключить и подключить еще раз, то она всетаки загорается. Наверное стоит увеличить емкости на выходе стабилизатора(т.к. там пока 4700 мкф).

Тестирование надежности

Для тестирования стабилизатора было принято решение подключать лампочки различной мощности на напряжение 12Вольт. Письмо от UA0BJO о том, что при работе FT-850 на полную мощность максимум получается 21А навевает грустные мысли: 21А * 13.5В = 283.5 Ватта. Две лампочки по 40 Ватт у меня уже есть. Осталось еще где-то 200 Ватт найти. Причем в том виде, в котором стабилизатор реализован сейчас(1 транзистор 2Т827А), а на него не рискну нагрузить больше 15А(202,5 Ватт).

Добавилось еще две лампочки — галогеновые по 50Ватт. Их и одну лампу на 40Ватт включал в нагрузку. Стабилизатор на одном транзисторе с этим справляется но греется очень сильно. Длительная работа, на мой взгляд невозможна. Так же после снятия нагрузки напряжение подскакивает где-то до 15В. Это, видимо, связано с сильным нагревом транзистора.

И всетаки я не вытерпел и подключил трансивер к БП. Всё работает. В режимах cw или fm больше 25 Ватт не пробовал, т.к. ток получается уже больше, чем я тестировал на лампочках. В режиме SSB получается работать с более высокой мощностью. Транзистор греется достаточно сильно. Поставил на термопасту — ситуация изменилась в лучшую сторону. При включении трансивера от 13,5В остается 13,4. При передаче примерно 20Ватт ниже 13В ни разу не было. Так же замечено, что при отключении передачи бросков по питанию нет(видимо т.к. нагрузка снимается не полностью, и на прием трансивер так же потребляет неплохо), вернее они есть, но они не переходят даже границы 14Вольт.

Благодаря помощи радиолюбителей(RA1QJM и RV3MD) удалось найти еще 2Т827А в количестве 2-х штук. В ближайшее время нужно будет установить.

За последние дни почти ничего не удалось сделать: нашел еще один болтик для установки второго транзистора и увеличил отверстия в корпусе под него. Дальнейшие попытки сделать что либо еще в этом направлении были жестко присечены со стороны жены. 🙂

Вчера всетаки удалось выделить время на установку второго транзистора(в отставшееся на радиаторе место на термопасту Titan). Так же были установлены выравнивающие резисторы с цепи эмиттеров транзисторов 2Т827А. Параметры резисторов: 0.22 Ома 5Ватт. После установки второго транзистора ситуация в корне изменилась: две галогеновые лампы по 50 Ватт зажигаются сразу и без проблем; с 40Ваттной накальной лампой уже солжнее, но через раз всетаки зажигается (видимо защита).

Под нагрузкой стабилизатор ведет себя уже более прилично.
При нагрузке около 16А просадка по напряжению достаточно большая (с 13,80 до 13,38), но зато при снятии нагрузки напряжение повышается незначительно. Видимо это связано с меньшим нагревом транзисторов.
Транзисторы практически не греются. Даже странно. Не понятно почему. В варианте с одним транзистором тепла на нем выделялось очень много. Но зато теперь очень сильно нагреваются новобранцы — два 5-ти Ваттных резистора. Выполнены они в керамическом корпусе. Думаю теперь приклеить к ним небольшой радиатор 50х50 от р133. Но они работают и без этого.

UA3MQJ 05/07/2007

Плохо дело. Не хватает ни ума, ни времени, ни денег. Результат следующий — БП вышел из строя, а именно диодный мост. Ранее было замечено, что диодный мост греется достаточно сильно, как и провода, идущие на него. Я этому не придал особого значения и оказывается зря. Так же конструкция с установкой диодов друг на друга не выдержала критики суровой реальности. Видимо при нагреве имело место достаточно большое расширение. При этом был слышен треск. Видимо откручивались гайки. После чего диодный мост оказывался не жостко прикрученным, а шатающимся там свободно. И свободно болтаясь произошло КЗ причем через одну из пар диодов. Сгорели и диоды и провода. Провод сгорел с красивыми спецэффектами. Причем расплавился провод толщиной 1мм. Нужен новый мост. А денег нет 🙁

UA3MQJ 26/07/2007

Несколько дней ходил домой пешком — копил деньги. Купил мост MB5010(KBPC5010), мост 50А,1000В. Что-то мне плохо становится при попытке расчитать его мощность. Выглядит вполне серьезно.

UA3MQJ 31/07/2007

Итоговые затраты

№	Наименование	Кол-во	Цена	Сумма	Примечание
1	Диод КД2997	4	45	180	Один сломал, но ничего.
2	Диоды КС156, КД521	8	3	24	Т.к. пару спалил, купил с запасом
3	Резисторы, мелкий кондючек	6	?	30	Не больше
4	Выравнивающие резисторы	2	10	20
5	Конденсаторы 10000мкф 25В	3	50	150
6	Конденсаторы 4700мкф 25В	6	25	150
7	Транзистор КТ827А	1	50	50	Спалил
8	Транзистор 2Т827А	3	80	80	Один купил, остальные подарили
9	Транзисторы КТ203, 2Т203, КТ502	5	?	35	Выяснял что сгорело, 2Т сломал при пайке, остальное про запас
10	Текстолит	1	1	0	Был в запасе, но у нас стоит 100р — лист
11	Трансформатор	1	150	150	Был обменян на ТСА-270, но стои больше(явно)
12	Провода	—	25	25	В общей сложности
13	Термопаста	—	1	0	Была вместе с кулером, была в запасе(рублей 30)
14	Лампа 12В 40Ватт	2	10	20	Обычная
15	Лампа 12В 50Ватт	2	20	40	Галогеновая
16	Клеммы	4	10	40	Для прикручивания 12В проводов от trx
17	Разьем 220В и шнур питания, кнопка power	—	1	0	От старого AT БП
18	Корпус	—	1	0	Подарили
19	Личное время	—	—	—	Да уже месяца 4 — в день по чайной ложке
20	Амперметр 30А	1	30	30	Купил на рынке.

Итого 1024 рубля. Это ужасно! Единственное, что успокаивает — покупалось все это постепенно. Делал я его долго(около 4-х мес.) и делаю до сих пор. Но БП ждут еще доработки, так что цена его точно увеличится(надеюсь, что не больше, чем на 500р). При общей себестоимости больше 2000 р. я бы, конечно, уже начал душиться жабой и думать о покупном блоке питания, но пока цена устраивает. Поживем — увидим.

Инструменты

— Паяльник 60Вт
— Пасатижи
— Отвертки
— Дрель 300Вт
— Сверла
— Полотно от ножовки
— Китайский тестер

Мои правила при конструировании

Говорят, что техника безопасности написана кровью. Видимо так оно и есть. Грустно только, что чаще мы учимся на своих ошибках. И вот ошибаясь я для себя выработал ряд правил:

1.Не конструировать «под градусом». Это понятно. Концентрация внимания не та. Можно допустить ошибку и что либо спалить. А так, как радиотехника это не программирование(где ошибка программера устраняется в худшем случае перезагрузкой), то результаты ошибки могут быть более тяжелыми как в плане собственного здоровья, так и в экономическом плане. Но в связи с тем, что я не употребляю спиртное, то для меня это правило немного меняется: не конструировать после 12-ти ночи.
2.Не торопиться. Перед включением все несколько раз проверить. Лучше потратить время на повторную. 10-ю проверку, чем тратить время на покупку новых радиодеталей или на зарабатывание нового трансивера.
3.При выполнении работ по обработке металла соблюдайте соответствующие инструкции по безовасности. Руками поверхность не трогайте(горячая, острая), стружку руками не смахивать (я смахнул — порезал сразу 3 пальца 🙂 ).
4.Рекомендуется понимать работу схемы, которую делаешь.
5.Руководствоваться здравым смыслом и логигой 🙂

Мои самые наилучшие пожелания всем, кто занимается конструированием.

Источник