Стабилизатор внешнего питания видеокамеры

Видеокамеры типа "Toshiba" комплектуются внешним питанием, состоящим из кислотного аккумулятора с гелиевым наполнителем нестандартного напряжения 9.6 вольта и сетевым блоком питанием.

С истечением времени аккумулятор кристаллизуется и выходит из строя, попытки реанимировать от дендритов методом импульсной очистки к положительному результату не привели. Питание камеры от сетевого блока питания оказалось также невозможной, на мониторе постоянно мигал знак разряженной батареи и механизмы камеры туго проворачивались. Бюджетный сетевой блок питания имеет слабые характеристики, для нормальной работы недостаточен выходной ток и напряжение. Попытка построечными резисторами добавить напряжение и ток привели к перегреву.

Поиск нового аккумулятора и достаточного мощного блока питания из-за нестандартного напряжения к положительному результату не привели. Учитывая, что прямое использование в кинокамере аккумулятора с напряжением 12 вольт может привести к перегоранию лампы подсветки сюжета съёмки и даже к выходу электроники и электродвигателей. Внешнее питание видеокамеры выполнено через сетевой трансформатор и схему стабилизации питания.

Характеристика блока питания:
Напряжения сети 220 Вольт.
Выходное напряжение стабилизированное 9,6 вольта (3,7-12 вольт ).
Ток заряда до 500 мА.
Нестабилизированное выходное напряжение 13,8 вольт.
Ток нагрузки до 2 Ампер.
Коэффициент стабилизации более 100.

Схема стабилизатора внешнего питания видеокамеры состоит из: операционного усилителя цепи стабилизации выходного напряжения DA2 с внешними цепями, предварительного усилителя сигнала рассогласования на параллельном стабилизаторе DA1 и силового транзистора VT3. В схеме выполнена индикация режима заряда и перегрузки на светодиодах HL1, HL2.

Стабилизация выходного напряжения выполнена отрицательной обратной связью с цепи нагрузки на неинвертирующий вход усилителя.

Соединение между кинокамерой и сетевым блоком выполнены бюджетными шнурами с разъёмами.

Операционный усилитель DA1 имеет высокий коэффициент усиления при низком потреблении тока, частотный уровень микросхемы в режиме усиления постоянного тока роли не играет.
Коэффициент усиления операционного усилителя зависит от параметров внешних элементов и цепи обратной связи. Для удобства введения обратной связи операционный усилитель выполнен по дифференциальной схеме с двумя входами : инвертирующим и неинвертирующим фазу сигнала.

Выбор входа для подачи сигнала зависит от нужной фазы выходного сигнала.
На вход 2 DA1 подается половина напряжения питания, с точки состоящей из стабилитрона VD1 и стабилизатора тока на полевом транзисторе VT1 и резисторе R1 отрицательного смещения на затвор. Резистор R5 создаёт положительную обратную связь с выхода операционного усилителя на один из его входов, для возникновения гистерезиса в переключении выходного напряжения. Как только напряжение на входе 3 DA1 превысит напряжение на входе 2 DA1, выходной уровень на выходе 6 операционного усилителя с нулевого состояния скачком повышается до половины напряжения источника питания.

Резисторы R2, R5 создают небольшой гистерезис в режиме компаратора. Для уменьшения гистерезиса номинал резистора R5 необходимо повысить.

Конденсатор С1 выполняет действие интегрирования сигнала отрицательной обратной связи, время заряда зависит от ёмкости конденсатора С1.

На неинвертируемый вход 3 DA1 подаётся сигнал отрицательной обратной связи с эмиттера VT4 через ограничительный резистор R12, регулятор R11 - установки выходного стабилизированного напряжения. Через резистор R6 подаётся на управляющий электрод параллельного стабилизатора DA1. При превышении выходного напряжения на нагрузке, стабилизатор DA1 открывается и резистором R4 шунтирует вход 3 DA2 понижая на нём напряжение, происходит разбалансировка моста. Напряжение на выходе 6 DA2 снижается и ток заряда падает, система стабилизируется. В обратном порядке недостаточное напряжение на эмиттере транзистора VT3 вызывает закрытие таймера DA1 и повышение напряжения на выходе 6 операционного усилителя.

Усиленный предварительным усилителем на транзисторе VT2 сигнал рассогласования поступает на базу ключевого транзистора VD3, напряжение на нагрузке возрастает и ток зарядной цепи увеличится. Для визуального контроля высокого уровня на выходе 6 усилителя подключен светодиод HL1, он же указывает на состояние зарядки. Все конденсаторы в схеме стабилизатора внешнего питания видеокамеры установлены для снижения пульсаций по цепям питания и импульсных помех, которые могут внести сбой в стабилизации выходного напряжения.

Резистор R13 в цепи коллектора транзистора VT3 снижает ток короткого замыкания в нагрузке, защищая транзистор от пробоя и дополнительно используется для создания падения напряжения при индикации перегрузки светодиодом HL2 – «Перегрузка», падение напряжения на резисторе R13 в цепи питания нагрузки достаточно для его слабого свечения при работе кинокамеры и яркое горение при перегрузках тока.

Питание операционного усилителя DA2 с электронным мостом и предварительного усилителя на транзисторе VT2 выполнено от аналогового стабилизатора на микросхеме DA3.

Ток заряда аккумулятора устанавливается резистором R11, при заряженном состоянии аккумулятора кинокамеры ток подзаряда не должен превышать тока саморазряда в десять миллиампер.

Печатная плата стабилизатора внешнего питания видеокамеры устанавливается в подходящий по размерам корпус, к примеру типа БП-1, в нём же крепится силовой трансформатор Т1, на силовые транзисторы крепятся небольшие радиаторы или медные флажки размерами 20*50 мм.

Теги:

• Стабилизатор
• Sprint-Layout