Блок питания для Ethernet коммутатора D-Link DES-1005D

По моему мнению, блоки питания (БП) являются едва ли не самым слабым звеном практически любой современной радиоаппаратуры. Одна из главных причин этого печального явления - нестабильность сетевого напряжения. Особенно это относится к сельской местности. В маломощной аппаратуре чаще всего используются блоки питания, содержащие сетевой низкочастотный трансформатор, который является самой дорогостоящей их деталью. Отсюда становится понятно желание производителей снизить стоимость 6П, уменьшив насколько возможно количество витков и диаметр проводов всех обмоток трансформатора. При нормальном напряжении в сети такой трансформатор работает (с повышенным нагревом), а вот при небольшом перенапряжении часто "приказывает долго жить".

В конце мая 2007 г. во время грозы вышел из строя блок питания Ethernet коммутатора "D-Link DES-1005D" в нашей местной школе. Причина неисправности - замыкание в первичной обмотке трансформатора. Сам коммутатор при этом совершенно не пострадал. Нового блока под рукой не оказалось, а работоспособность школьной компьютерной сети требовалось быстро восстановить. На корпусе БП было указано его выходное напряжение (7,5 В). Но при испытании аналогичного блока выяснилось, что его реальная величина - порядка 12,5 В. При анализе схемы самого коммутатора стало ясно, что внутри него расположен импульсный стабилизатор на выходное напряжение 3,3 В. В результате проведенного мной небольшого эксперимента установлено, что этот стабилизатор нормально работает при изменении входного напряжения от 6 до 20В Большее напряжения на его вход я подать просто не рискнул, чтобы ненароком не сжечь прибор.

Подходящего трансформатора под рукой не оказалось, и пришлось делать "из того, что было". Основой нового блока питания послужил достаточно "древний" выходной трансформатор звука ТВЗ-Ш от отечественных унифицированных лампово-полупроводниковых телевизоров. Вместо трансформатора ТВЗ-Ш можно взять ТВЗ-9 со схожими параметрами и размерами. Так как этот трансформатор заметно больше "родного", пришлось всю схему собирать в другом корпусе. В качестве корпуса очень хорошо подошел стальной экран от устройства коррекции искажений растра блока разверток БР-2 отечественных унифицированных лампово-полупроводниковых цветных телевизоров (УЛПИЦТ-61-П или УЛПЦ-ТИ-61-И). К данному корпусу пришлось только изготовить недостающую стенку из стали толщиной около 1 мм, на которую установлены трансформатор и плата с деталями. Все детали распаяны на небольшой стеклотекстолитовой плате размерами 20x30 мм. Их выводы соединены в соответствии со схемой тонким луженым медным проводом 00,6 мм. Каких-либо специфических требований к монтажу, кроме качественной пайки, нет.

Особенность БП - использование редко встречающегося в настоящее время выпрямителя с удвоением напряжения. В сеть включаются выводы 1 и 2 трансформатора. Диоды VD1, VD2 при необходимости заменяются любыми современными или устаревшими, которые должны быть рассчитаны на средний прямой ток не менее 1 А и обратное напряжение не ниже 35 В. Их частотные свойства для данной схемы особого значения не имеют. Электролитические конденсаторы С1 и С2 могут быть практически любых типов, подходящих по размеру и напряжению. Емкость каждого из них лучше увеличить до 1000 мкФ. Конденсатор C3 - керамический, на рабочее напряжение не ниже 25 В.

Светодиод VD3 - любого типа и цвета, при установке суперъяркого прибора сопротивление R1 желательно увеличить до 2...3 кОм. Микросхема DA1 с применением любой термопасты, например, КПТ-8, устанавливается на небольшой медный или алюминиевый радиатор с площадью охлаждающей поверхности 8...10 см2. Можно применить любой зарубежный аналог на выходное напряжение 12 В. Выходной разъем Х2 взят от старого сгоревшего блока. Выход "+" подключается к его внутреннему контакту.

Для уменьшения помех, проникающих из сети, желательно зашунтировать первичную обмотку трансформатора каким-нибудь керамическим конденсатором емкостью 0.01...0,047 мкФ на рабочее напряжение не ниже 1600 В С этой же целью металлический корпус устройства следует заземлить.

Для длительной безотказной работы блока питания рекомендую слегка модернизировать трансформатор питания. Его сердечник аккуратно разбирается, а затем пластины сердечника собираются с перекрытием. Такая простая мера снижает ток холостого хода в несколько раз. После сборки сердечник пропитывается цапонлаком. Перед переделкой при длительной работе трансформатор слегка нагревался, и было слышно небольшое гудение. После модернизации нагрев абсолютно не ощущался, гудение полностью исчезло. Поэтому блок питания в таком варианте можно без опасения использовать для круглосуточной работы

При изготовлении описанного блока питания никакие расчеты не производились. Параметры используемых деталей выбирались ориентировочно ("на глазок"). После изготовления в ходе испытаний тепловые и электрические параметры всех деталей аппарата были измерены и оказались достаточно "легкими".

Блок можно с успехом использовать для питания практически любой полупроводниковой аппаратуры, рассчитанной на напряжение 12 В с максимальным током потребления не более 0,5. .0,6 А. Параллельно выходным клеммам в этом случае полезно установить электролитический конденсатор емкостью 470...1000 мкФ на рабочее напряжение не ниже 16 В.

При необходимости выходное напряжение легко уменьшить до 9 В. Для этого потребуется на место DA1 установить микросхему КР142ЕН8А или любой ее зарубежный аналог. Размер радиатора для нее стоит увеличить в 1,5 раза из-за повышенного падения напряжения на ней. Такой стабилизатор будет иметь заметно меньший КПД, но, ввиду относительно небольшой выходной мощности, с этим можно легко смириться.

Литература