Экономичный блок питания для антенного усилителя. Экономичный БП для антенного усилителя

Экономичный блок питания для антенного усилителя. Экономичный БП для антенного усилителя



За последние 20 лет появилось огромное количество региональных коммерческих телекомпаний, вещающих через очень хиленькие передатчики сомнительного качества. Чтобы сносно принимать их сигнал, стали нужны сложные антенны с обязательным наличием антенного усилителя и хорошим коаксиальным кабелем снижения. По этой причине в настоящее время гораздо труднее встретить индивидуальную телевизионную антенну без усилителя. Китайская и отчасти отечественная промышленность достаточно оперативно отреагировали на потребности населения, и приобрести хорошего качества антенный усилитель можно без особых проблем по символической цене, иной раз дешевле, чем стоит один СВЧ-транзистор для такого усилителя. К сожалению, блоки питания, которыми комплектуются телевизионные антенны с усилителями, часто изготовлены по национальным китайским традициям: минимум затрат, а надежность как получится. Поэтому такие блоки питания часто перегреваются и выходят из строя даже при номинальном напряжении сети переменного тока. Постоянно горячий блок питания антенного усилителя не только потребляет от сети излишне большой ток, но и может стать причиной возникновения пожара, например, при повышенном напряжении сети. С учетом того, что антенный блок питания обычно работает круглосуточно и нередко остается без присмотра, был изготовлен самодельный блок питания, который обладает как высокой надежностью и безопасностью, так и малой потребляемой мощностью.

Устройство представляет собой модернизацию промышленного блока питания антенного усилителя. Модернизация выполнена с целью повышения надежности, экономичности и безопасности устройства. В качестве понижающего трансформатора Т1 использован импортный трансформатор промышленного изготовления с малым током холостого хода. Выпрямитель и стабилизатор напряжения +12 В выполнены на основе модуля от старого блока питания антенного усилителя, в котором сгорел понижающий трансформатор. На миниатюрную печатную плату блока питания были установлены недостающие детали, которые «китайцы» обычно считают лишними: конденсаторы С1-С4 и предохранительный резистор R2. Кроме того, был установлен конденсатор С5 с запасом по рабочему напряжению, а емкость конденсатора С6 увеличена с 0,01 мкФ до 1 мкФ. Резистор R3 установлен сопротивлением 4,7 кОм вместо 1,5 кОм. Микросхемы стабилизатора напряжения типа 78L12, выполненные в миниатюрном корпусе ТО-92,при питании антенных усилителей нередко выходят из строя. Чтобы устранить это явление, к корпусу микросхемы теплопроводным клеем приклеен небольшой теплоотвод размерами 15×10 мм. С этой же целью установлен резистор R2, который уменьшает рассеиваемую микросхемой мощность. Установка дросселей L1-L3 необязательна, но у автора при использовании этого блока питания совместно с внутренним компьютерным ТВ тюнером и индивидуальной внешней антенной удалось устранить небольшой муар при приеме сигналов на каналах метрового ТВ диапазона. Дроссель L1 смонтирован на печатной плате стабилизатора, а миниатюрные дроссели L2, L3 и конденсаторы С7,С8 – в корпусе антенного штекера. Разрывной резистор R1 снижает напряжение на первичной обмотке понижающего трансформатора, а также выполняет функцию предохранителя.

Детали и конструкция. В качестве трансформатора Т1 автор использовал готовый трансформатор EASTAR 430-035 от неисправного блока бесперебойного питания. Отличительная особенность этого трансформатора в малом потребляемом токе холостого хода, который не превышает 1,3 мА при напряжении сети переменного тока 220 В, что соответствует потребляемой мощности менее 0,3 Вт. Трансформатор без перегрева выдерживает длительное повышение напряжения сети до 300 В и кратковременное до 380 В. С таким трансформатором потребляемый блоком питания ток при отключенной нагрузке составляет 1,8 мА, с нагрузкой 21…38 мА, что означает, что блок питания потребляет от сети мощность не более 1 Вт при подключенной нагрузке. Для сравнения, отечественный промышленный блок питания ИПС-5 для антенного усилителя потребляет от сети ток около 13 мА при работе с такой же нагрузкой аналогичные «китайские» – 20…40 мА. Если вы не располагаете подобными экономичными трансформаторами, то необходимый трансформатор с малым током холостого хода можно намотать самостоятельно. Трансформатор, изготовленный на Ш-образном магнитопроводе с площадью центрального керна 1,3 см2 содержит: первичная обмотка 12000 витков проводом ПЭЛ-1 диаметром 0,05 мм, вторичная – 1000 витков обмоточным проводом диаметром 0,16 мм. Если использован более крупный магнитопровод с площадью сечения 2,25 см2, то первичная обмотка должна содержать 7100 витков проводом диаметром 0,05…0,07 мм, а вторичная – 700 витков проводом диаметром 0,15…0,23 мм. Оба варианта трансформаторов рассчитаны на непрерывную работу при напряжении сети до 320 В. Как показывает многолетняя практика, снабжение потребителей электроэнергии напряжением сети 280…320 В вместо 220 В может длиться многие часы, в то время как напряжение 380…420 В обычно присутствует в сети переменного тока не более нескольких минут. Резистор R1 использован импортный разрывной, можно применить отечественный невозгораемый Р1-7-2. Остальные резисторы типов МЛТ, С1-4,С2-23. Конденсатор С5 – импортный аналог К50-35, остальные – керамические К10-17, К10-50 или импортные аналоги. Выпрямительные диоды при токе нагрузки до 50 мА можно использовать любые из 1N4148, КД521, КД522, а при большем токе нагрузки любые из серий 1N4000-1N4007, КД209, КД243. Микросхема маломощного стабилизатора 78L12 для повышения надежности установлена на небольшой теплоотвод. Можно использовать и более мощные микросхемы КР142ЕН5А, КР142ЕН5В, ххх-7805-х. Надежность стабилизатора в этом случае возрастет, а вот экономичность снизится. Дроссель L1 состоит из 7 витков сложенного вдвое монтажного провода, намотанного на цилиндре из феррита 400НН-1000НН от контура ПЧ старого отечественного транзисторного радиоприемника. Дроссели L1, L2 можно использовать малогабаритные промышленные индуктивностью 3…20 мкГн. Можно использовать и SMD-дроссели для поверхностного монтажа. Как уже говорилось, L2, L3, С7, С8 расположены в антенном штекере. Наличие этих дросселей, кроме защиты от обычных помех, также положительно сказывается на помехозащищенности антенной системы от мощного излучения сотовых телефонов. Некоторое время назад автор активно практиковал питание антенных усилителей непосредственно от теле- и радиоприемников. Как оказалось впоследствии, такой метод не лишен недостатков, поскольку приходилось или дорабатывать каждое подключаемое к антеннам устройство, и/или использовать специальные переходники, поэтому использование отдельного блока питания для антенного усилителя оказалось более практичным.

А.Л. Бутов, с. Курба, Ярославская обл., Радіоаматор №5, 2008г.

Как прибора для сглаживания выходной синусоиды, устранения помех и включений. Идея была почерпнута в одном из электронных журналов, однако за полную версию статьи и схемы просили деньги. Поэтому только сейчас реализуется на практике данная затея: отказ от оплаты привел к разработке собственной схемы и практической ее сборке.

Для реализации были выбраны два трансформатора 430-2063D из ИБП APC BK 500EI. Первичка: белый+черный тонкие провода - 220В, вторички: белый+красный - 14.6В, белый+черный толстые - 7.1В, красный+черный - 7.1В, синий+коричневый - 17.7В.

Трансформаторы могут быть разными по моделям. Можно соединить трансформаторы 430Вт и 230Вт и использовать нагрузку до 230Вт. Но одинаковые ТТХ диктуют одинаковые размеры трансформаторов, что поможет при их монтаже в корпус. Если есть даташит на трансформатор - замечательно, иначе максимальные токи придется выводить самостоятельно - что и пришлось делать.

Каждый ИБП врет о своей мощности, выражая ее в ВА. К этому прибавляется название трансформатора, который в ИБП 500ВА имеет в названии "430" - намекая на 430ВА. Но трансформатор имеет КПД преобразования энергии, поэтому данное число нужно уменьшить еще больше: предположил число, равное 400Вт. И собрал прибор в соответствии с этой цифрой (применяя разные ухищрения):

Трансформаторы ИБП не рассчитаны на длительную работу, им критично необходимо охлаждение как при нагрузке, так и в простое;
- корпус был изготовлен 1.5 года назад в резерв для реостата РПА-01(РМ) , но пригодился именно в данном приборе. Большое количество дыр, возможность плавления пластика, прочность и гибкость пластика, возможность установки крышки сверху, ручка для переноски, легкость в сверлении дополнительных отверстий, не горит без источника огня (плавится, шипит, кипит), цена - вот его преимущества в местах, где температура может быть высокой. Прямо в дыры идет монтаж элементов без использования клея или герметика (правда все равно лью по привычке); сломался - заменил, отсоединив фиксирующие клеммы;
- белая круглая таблетка с проводами на третьем рисунке - тугоплавкий предохранитель 2А, залитый жидким герметиком без адгезии в пластиковом стаканчике (полная изоляция 220В). Герметик можно отодрать в случае перегорания, сменить предохранитель в клеммах и залить заново (или обрезать провод, припаяв другой). Однако скорее сгорит предохранитель между трансформаторами, роль 2А только в случае КЗ первичной обмотки в первом трансформаторе;
- лишние клеммы трансформаторов обжаты термоусадками: потребуются - можно аккуратно лезвием термоусадку срезать. Но, по-хорошему, эти провода нужно было отрезать и изолировать каплями герметика;
- использование тугоплавких предохранителей обязательно, т.к. цилиндрические будут гореть во время пиковых бросков тока. Использовать автомобильные можно, утончая контакты напильником под клеммы трансформаторов ИБП. Такой видно в соединении красных проводов - как способ соединения нестандартных клемм. На трансформаторах утолщенные клеммы - ответные стандартные клеммы РПИ-П 1.5-7-0.8 не обеспечивают должного контакта, а сила тока в 33А способна вызвать нагрев данного соединения;
- подключение вентилятора можно реализовать и отдельным источником 12В, но зачем. Первый ИБП с диодным мостом и конденсатором прекрасно выступает в роли адаптера питания различных постоянных напряжений: 10В, 20В, 25В DC (в зависимости от пары проводов). Поэтому, используя ветку 17.7В и выпрямитель, было порождено напряжение 24.2В, которое распределилось между последовательными вентилятором (14.1В) и обмоткой реле (10.1В). Но последовательное соединение с обмоткой реле не есть хорошо: повышенный нагрев из-за тока ~110мА. Подходит на ум подключение одинаковых вентиляторов по обе стороны корпуса последовательно - и получится 12.1В на каждом (а реле параллельно одному из них припаять);
- фанера отлично выступает в роли теплоизолятора (был эксперимент: на одной стороне 240 градусов через герметик, на другой 70), поэтому трансформаторы приклеиваются высокотемпературным герметиком к ней, а сама фанера - уже к пластиковому корпусу обычным герметиком с хорошей адгезией. Для избыточной фиксации трансформаторов снизу 3 болтовых соединения, а сверху на трансформаторы возможно приклеить металлическую пластину. Прибор таскается на ручке корпуса; но тяжелый, болят руки - ручку нужно хотя бы изолентой перемотать;
- "земля" для гальванической развязки обязательна, поэтому питающий провод был разделен на 2 части - но с сохранением почти неразрывного "земляного" провода. Почти - потому что проще разрезать его и спаять с термоусадками, чем заботиться о его сохранности при разделке питающего провода;
- покупка удлинителя с заземлением: все больше склоняюсь к версии: дешевле, безопаснее и оптимальнее купить колодку с заземлением на 1-2 розетки и припаять туда провод питания от ПК. Если же пойти еще дальше (вилка, провод и колодка раздельно) - можно создавать удлинитель для аппаратуры любой мощности. На практике кабели питания IEC-320 "10А" 0.75мм 2 не могут выдержать 8.4А более минуты (срабатывает защита), поэтому требуются "16А" (1мм 2), которых хватит на продолжительные 10А;
- выключатель первого трансформатора обязателен для предотвращения его нагрева и расхода электроэнергии при простое прибора.

А теперь самое вкусное: практический тест. Включил фен мощностью 400Вт - напряжение упало до 146В/1.4А. Эмпирически, выдерживая ±10% от номинальных 220В , пришел к выводу о мощности данной гальванической развязки всего лишь 120Вт (198В/0.6А). Как же так?! А очень просто: трансформаторы в ИБП APC BK 500EI дешевые - и этим все сказано. Чем большая сила тока подается - тем большая просадка по напряжению, а тут таких трансформаторов целых два последовательно. А я удивлялся: почему при отключении питания у APC BK 350EI напряжение на выходе становилось 199В. Причина та же: пока сеть есть - 220В идет, минуя трансформатор; а как только пошло питание от АКБ - трансформатор на себя 21В при преобразовании напряжения и поглотил.

Итог: номинальная мощность гальванической развязки из трансформаторов 430-2063D составляет 120Вт. Предельная мощность, с сильной просадкой по напряжению и нагревом трансформаторов - 400Вт (будет работать как 146В·1.4А=200Вт - значит, предельная мощность без ее уменьшения все-таки где-то ниже). Номинальная мощность одного отдельного трансформатора, по такой же методике расчета, составляет 240Вт.

Так как роль гальванической развязки в фильтрации входного напряжения, а потребители (вроде осциллографов) высоким энергопотреблением не обладают - гальваническая развязка создана успешно.

Однако саму схему пришлось изрядно упростить (раз сила тока по линии 14.6В составляет максимум 10А, с некоторой просадкой напряжения):
- термопредохранитель KSD-85LC можно устанавливать прямо в красный провод, необходимость в плавком предохранителе 40А отпала;
- как итог, отпадает необходимость в реле и диодном мосте (реле не терпит импульсного напряжения);
- вентилятор можно включать через обычный диод, питая импульсным напряжением 17.7В (успешный тест вентилятора с переменными 18В через диод 2Д203А на протяжение 4 часов);
- достаточно всего одного вентилятора (прибор работал 4 часа без перегрева, даже пальцы не обжигал). Вообще, большой вопрос в необходимости термопредохранителя;
- отрезать лишние провода и запаивать многие соединения без использования клемм;
- входной предохранитель можно ставить 1А.

За последние 20 лет появилось огромное количество региональных коммерческих телекомпаний, вещающих через очень хиленькие передатчики сомнительного качества. Чтобы сносно принимать их сигнал, стали нужны сложные антенны с обязательным наличием антенного усилителя и хорошим коаксиальным кабелем снижения. По этой причине в настоящее время гораздо труднее встретить индивидуальную телевизионную антенну без усилителя. Китайская и отчасти отечественная промышленность достаточно оперативно отреагировали на потребности населения, и приобрести хорошего качества антенный усилитель можно без особых проблем по символической цене, иной раз дешевле, чем стоит один СВЧ-транзистор для такого усилителя. К сожалению, блоки питания, которыми комплектуются телевизионные антенны с усилителями, часто изготовлены по национальным китайским традициям: минимум затрат, а надежность как получится.

Поэтому такие блоки питания часто перегреваются и выходят из строя даже при номинальном напряжении сети переменного тока. Постоянно горячий блок питания антенного усилителя не только потребляет от сети излишне большой ток, но и может стать причиной возникновения пожара, например, при повышенном напряжении сети. С учетом того, что антенный блок питания обычно работает круглосуточно и нередко остается без присмотра, был изготовлен самодельный блок питания, который обладает как высокой надежностью и безопасностью, так и малой потребляемой мощностью.

Устройство представляет собой модернизацию промышленного блока питания антенного усилителя. Модернизация выполнена с целью повышения надежности, экономичности и безопасности устройства. В качестве понижающего трансформатора Т1 использован импортный трансформатор промышленного изготовления с малым током холостого хода. Выпрямитель и стабилизатор напряжения +12 В выполнены на основе модуля от старого блока питания антенного усилителя, в котором сгорел понижающий трансформатор. На миниатюрную печатную плату блока питания были установлены недостающие детали, которые "китайцы" обычно считают лишними: конденсаторы С1-С4 и предохранительный резистор R2. Кроме того, был установлен конденсатор С5 с запасом по рабочему напряжению, а емкость конденсатора С6 увеличена с 0,01 мкФ до 1 мкФ. Резистор R3 установлен сопротивлением 4,7 кОм вместо 1,5 кОм.

Микросхемы стабилизатора напряжения типа 78L12, выполненные в миниатюрном корпусе ТО-92,при питании антенных усилителей нередко выходят из строя. Чтобы устранить это явление, к корпусу микросхемы теплопроводным клеем приклеен небольшой теплоотвод размерами 15x10 мм. С этой же целью установлен резистор R2, который уменьшает рассеиваемую микросхемой мощность. Установка дросселей L1-L3 необязательна, но у автора при использовании этого блока питания совместно с внутренним компьютерным ТВ тюнером и индивидуальной внешней антенной удалось устранить небольшой муар при приеме сигналов на каналах метрового ТВ диапазона. Дроссель L1 смонтирован на печатной плате стабилизатора, а миниатюрные дроссели L2, L3 и конденсаторы С7,С8 - в корпусе антенного штекера. Разрывной резистор R1 снижает напряжение на первичной обмотке понижающего трансформатора, а также выполняет функцию предохранителя.

Детали и конструкция

В качестве трансформатора Т1 автор использовал готовый трансформатор EASTAR 430-035 от неисправного блока бесперебойного питания. Отличительная особенность этого трансформатора в малом потребляемом токе холостого хода, который не превышает 1,3 мА при напряжении сети переменного тока 220 В, что соответствует потребляемой мощности менее 0,3 Вт. Трансформатор без перегрева выдерживает длительное повышение напряжения сети до 300 В и кратковременное до 380 В. С таким трансформатором потребляемый блоком питания ток при отключенной нагрузке составляет 1,8 мА, с нагрузкой 21...38 мА, что означает, что блок питания потребляет от сети мощность не более 1 Вт при подключенной нагрузке. Для сравнения, отечественный промышленный блок питания ИПС-5 для антенного усилителя потребляет от сети ток около 13 мА при работе с такой же нагрузкой аналогичные "китайские" - 20...40 мА. Если вы не располагаете подобными экономичными трансформаторами, то необходимый трансформатор с малым током холостого хода можно намотать самостоятельно.

Трансформатор, изготовленный на Ш-образном магнитопроводе с площадью центрального керна 1,3 см2 содержит: первичная обмотка 12000 витков проводом ПЭЛ-1 диаметром 0,05 мм, вторичная - 1000 витков обмоточным проводом диаметром 0,16 мм. Если использован более крупный магнитопровод с площадью сечения 2,25 см2, то первичная обмотка должна содержать 7100 витков проводом диаметром 0,05...0,07 мм, а вторичная - 700 витков проводом диаметром 0,15...0,23 мм. Оба варианта трансформаторов рассчитаны на непрерывную работу при напряжении сети до 320 В. Как показывает многолетняя практика, снабжение потребителей электроэнергии напряжением сети 280...320 В вместо 220 В может длиться многие часы, в то время как напряжение 380...420 В обычно присутствует в сети переменного тока не более нескольких минут. Резистор R1 использован импортный разрывной, можно применить отечественный невозгораемый Р1-7-2. Остальные резисторы типов МЛТ, С1-4,С2-23. Конденсатор С5 - импортный аналог К50-35, остальные - керамические К10-17, К10-50 или импортные аналоги. Выпрямительные диоды при токе нагрузки до 50 мА можно использовать любые из 1N4148, КД521, КД522, а при большем токе нагрузки любые из серий 1N4000-1N4007, КД209, КД243.

Микросхема маломощного стабилизатора 78L12 для повышения надежности установлена на небольшой теплоотвод. Можно использовать и более мощные микросхемы КР142ЕН5А, КР142ЕН5В, ххх-7805-х. Надежность стабилизатора в этом случае возрастет, а вот экономичность снизится. Дроссель L1 состоит из 7 витков сложенного вдвое монтажного провода, намотанного на цилиндре из феррита 400НН-1000НН от контура ПЧ старого отечественного транзисторного радиоприемника. Дроссели L1, L2 можно использовать малогабаритные промышленные индуктивностью 3...20 мкГн. Можно использовать и SMD-дроссели для поверхностного монтажа. Как уже говорилось, L2, L3, С7, С8 расположены в антенном штекере. Наличие этих дросселей, кроме защиты от обычных помех, также положительно сказывается на помехозащищенности антенной системы от мощного излучения сотовых телефонов.

Некоторое время назад автор активно практиковал питание антенных усилителей непосредственно от теле- и радиоприемников. Как оказалось впоследствии, такой метод не лишен недостатков, поскольку приходилось или дорабатывать каждое подключаемое к антеннам устройство, и/или использовать специальные переходники, поэтому использование отдельного блока питания для антенного усилителя оказалось более практичным.

Смотрите другие статьи раздела .