Высоковольтный источник питания на LR8N3

Для тех, кто экспериментирует и строит электронные ламповые системы, необходим регулируемый, настольный источник питания высокого напряжения. Описано множество схем таких устройств, в которых  используются лампы. Приятно быть последовательным, но мы можем сэкономить немного места на столе и несколько ватт, используя полупроводники в таком устройстве. Этот пример построен на основе LR8N3: стабилизатора высокого напряжения с тремя выводами. Он включает в себя выход 6,3 В переменного тока для нитей накала лампы и цифровой измеритель. На рис. 1 показан источник питания.

РИСУНОК 1. Регулируемый источник питания высокого напряжения на полупроводниковой основе.

Как и знакомый LM317, LR8N3 представляет собой регулируемый положительный трехвыводной стабилизатор. Большая разница в том, что LR8 является регулятором высокого напряжения: его вход может достигать 450 В. Его выходное напряжение устанавливается делителем напряжения на его выходе, как и в регуляторах более низкого напряжения; его максимальный выход на 12 В меньше, чем его вход. Его максимальный ток составляет 20 мА, поэтому для любого существенного источника питания требуется проходной транзистор; здесь, TIP50. LR8 доступен в упаковке TO-92 и обычно стоит около шестидесяти центов в небольших количествах. На рис. 2 показана схема регулятора.

РИСУНОК 2. Схема стабилизатора высокого напряжения с использованием трехполюсника LR8N3.

 Блок питания построен на базе аварийного трансформатора, типичного для силовых трансформаторов для ламповых схем. Он имеет вторичную обмотку высокого напряжения с центральным отводом — 480 В при 55 мА — и две вторичные обмотки низкого напряжения: 5 В при 2 А для нити накала выпрямителя, такого как 5Y3; и 6,3В при 2А для других ламп. Два диода образуют двухполупериодный выпрямитель высокого напряжения. Их выход поступает на дроссельно-входной фильтр, который подает результирующий постоянный ток в схему регулируемого регулятора. Дроссель фильтра был найден в моем мусорном ящике вместе с трансформатором, чей выход 6,3 В доступен напрямую. Пара цифровых ЖК-индикаторов сообщает о выходном напряжении источника питания и потребляемом от него токе. Доступно множество подобных счетчиков; это номер Jameco 108388. Базовая схема измерителя измеряет 0-200 мВ, но резисторы могут быть установлены для формирования делителей напряжения для измерения других диапазонов. Здесь один счетчик настроен на индикацию 0-500 В. Он читается с точностью до вольта; десятичная точка не установлена. Ток измеряется падением напряжения на резисторе 1 Ом; E = IR, поэтому 0-200 мА через этот резистор дает падение напряжения 0-200 мВ. Второй счетчик не имеет вспомогательного делителя напряжения, а его третья десятичная точка установлена ​​как XXX.X. Измерителям требуется 9 В постоянного тока независимо от измеряемой цепи. Это напряжение создается удвоителем напряжения с обмотки трансформатора 5 В. (По сравнению с 2 А, которые может обеспечить обмотка 5 В, ток, потребляемый измерителями, не имеет значения. Это помогает охлаждать трансформатор.) Два переключателя контролируют общую мощность устройства и выход высокого напряжения. У каждого есть соответствующий индикатор. На рис. 3 показана схема всего блока питания.

РИСУНОК 3. Схема всего полупроводникового источника питания.

 Компоненты в списке деталей могут показаться немного расплывчатыми, потому что почти все они взяты из моей кучи деталей. Трансформатор имел четкую маркировку, а дроссель фильтра — нет. У меня было большинство мелких деталей, и я заказал только счетчики и регулятор высокого напряжения. Различные замены, конечно, возможны. Большая часть схемы блока питания занимает две небольшие платы, хотя больше всего места занимают трансформатор и дроссель. На одной плате находятся фильтрующий конденсатор и регулятор, за исключением потенциометра регулировки напряжения. Вторая плата содержит питание 9 В для счетчиков. Они смонтированы на задней панели корпуса устройства вместе с линейным разъемом и тремя четырехконтактными разъемами Jones для выходов питания: регулируемого высокого напряжения и 6,3 В переменного тока. Пропускной транзистор регулятора крепится изолятором к задней панели, выполняющей роль радиатора. На рис. 4 показана задняя панель с двумя установленными платами и другими частями.

РИСУНОК 4. Задняя панель блока питания с двумя печатными платами и разъемами.

 На передней панели расположены два цифровых индикатора, два переключателя и индикатора, а также потенциометр, устанавливающий высокое напряжение. Пространство между двумя панелями в основном занято силовым трансформатором и дросселем. Провода этого трансформатора выходят снизу, поэтому он установлен на прочных 1/2-дюймовых стойках. Небольшая клеммная колодка рядом с задней панелью удерживает два диода однополупериодного выпрямителя и подключается к трансформатору и дросселю. Длинные стойки соединяют переднюю и заднюю панели, чтобы сделать корпус жестким. На рис. 5 показана внутренняя часть собранного блока.

РИСУНОК 5. Внутренняя часть собранного блока питания.

 Между счетчиками и элементами управления на передней панели и платами и розетками на задней панели проходит множество проводов. В лучшем случае можно было бы разместить трансформатор и дроссель в задней части корпуса, а схему расположить над трансформатором или перед ним. Высокое напряжение готового источника питания может варьироваться от примерно 65 В до примерно 260 В. На рис. 6 показан тестируемый источник питания; Блок справа представляет собой ламповую регулируемую нагрузку высокого напряжения.

РИСУНОК 6. Испытуемый источник питания с регулируемой нагрузкой.

 Хотя этот источник питания может обеспечить только ограниченный ток, по-прежнему важно подключить проходной транзистор к подходящему радиатору. Предположим, что входное напряжение регулятора составляет 250 В, его выход установлен на 90 В, а потребляемый ток составляет 50 мА. Затем транзистор должен рассеивать (250 – 90) x 0,05 = 8,0 Вт. С другой стороны, резистор 1 Ом, через который протекает выходной ток, может быть небольшим. При 50 мА падение напряжения на этом резисторе составляет всего 0,05 В, поэтому мощность, рассеиваемая резистором, составляет всего 0,05 x 0,05 = 0,0025 Вт.

СПИСОК ДЕТАЛЕЙ

1 – 100K, резистор 2Вт
1 – 100K, резистор
1/4Вт 1 – 2,2К, резистор 1/4Вт
1 – 1 Ом, резистор 1/4Вт
1 – линейный потенциометр 500К
1 – электролитический конденсатор 68 мкФ, 400В
1 – 20 мкФ, 400 В Электролитические конденсаторы
2 - 22 мкФ, 50 В Электролитические конденсаторы
1 - 1 мкФ, 50 В Конденсаторы
5 - Выпрямители 1N4007
1 - Регулятор LR8N3
1 - Регулятор 78L09
1 - Транзистор TIP50 NPN
1 - Тумблер SPST
1 - Тумблер DPST
2 - Индикаторы 117 В
2 - Цифровые измерители: 0–200 мВ
1 - Силовой трансформатор
1 - Дроссель фильтра
1 - Трехпроводные линейные разъемы
3 - Четырехконтактные разъемы Jones
1 - Ручка