Импульсный блок питания в качестве источника напряжения для современных импортных трансиверов

   Современные транковые системы, профессиональные радиостанции и импортные радиолюбительские трансиверы с выходной мощностью 100W традиционно требуют источник питания (ИБП) напряжением 13.8V и током 22А и выше. Надежность ИБП должна быть эквивалентна стоимости оборудования, т.е. весьма высока.

Радиолюбители зачастую в целях экономии средств используют дешевые источники компенсационного типа или самодельные импульсные, имеющие серьезные недостатки весьма опасные для "здоровья" трансиверов.

Компенсационные источники, как правило, не имеют серьезной защиты от КЗ и опасного повышения напряжения до 25-30V при пробое транзисторов, не говоря о громадном весе.

Импульсные самодельные ИБП или переделанные из дешевых компьютерных блоков питания не имеют достаточных степеней защиты и работают, как правило, в перенапряженном режиме и, следовательно, ненадежны в эксплуатации. Вторым их недостатком является существенный уровень радиопомех в виде белого шума и гармоник частоты ШИМ преобразования. Зачастую ИБП излучают помеху по сетевому входу и воспринимаются радиолюбителями как повышенный шум эфира т.к. излучаются линией подводящей энергию и появляются при подключении антенны.

Нами были испытаны компьютерные ИБП (как правило, это ИБП для домашних компьютеров) различного типа мощностью 250 и 300 ватт. Результат отрицательный. Их заявленная мощность, как правило, завышена. Используемые биполярные транзисторы типов 2SC3306 2SC4242 и 2SC2625 рассеивают немалую мощность в ключевом режиме. Отсюда нагрев и повышенный уровень радиопомех. (Кстати, во всех известные нам заводских ИБП для трансиверов, используются транзисторы этих типов). Испытание на длительной от 5 до 60 минут нагрузке под постоянным током 22А привело к выходу ИБП из строя или взрыву транзисторов.

Развитие компьютерных технологий потребовало высококачественных ИБП. Создано уже несколько поколений ШИМ контроллеров. Мощных высоковольтных ключевых полевых транзисторов и сильноточных диодов с барьером Шотки.

Вот технические характеристики ШИМ контроллера KA3511, разработанного в 2001 году:

- Полный PWM контроль и защита цепей
- Минимум внешних элементов
- Точность установки напряжения 2%
- Работа в двухтактном режиме
- Выходной втекающий ток каждого выхода …..200мА
- Регулируемая величина мёртвого времени
- Возможность мягкого запуска
- Встроенная схема подавления сдвоенных импульсов
- Встроенная защита превышения напряжений 3.3V / 5V / 12V
- Встроенная защита понижения напряжений 3.3V / 5V / 12V
- Дополнительный переменный канал защиты (PT), настраивается разработчиком.
- Внешнее включение/выключение (PS-ON)
- Просто организуемая синхронизация
- Генератор сигнала Power good
- 22-контактный двухрядный корпус (DIP)

Новые технологии первыми появляются в изделиях для профессиональных РС, в частности серверах, требующих повышенной надежности и работающих круглогодично без выключения.

Нами были использованы ИБП фирм PowerMan и FSP, предназначенных для питания СЕРВЕРОВ. В них применены ШИМ контроллеры последнего поколения KA3528, транзисторы E13009L и силовые диоды с барьером Шотки фирмы Philips. Все элементы ИБП имеют высокую степень надежности и запас по мощности и рассеиваемой энергии. ВЧ трансформаторы в два раза больше по габаритам в отличие от обычных БП той же мощности. Высоковольтные электролитические конденсаторы большей, чем в стандартных ИБП, емкостью и температурным диапазоном -40 +105С. Установлен дополнительный дроссель в цепи сетевого питания 220V используемый в двух целях: сглаживания импульсов по питающему напряжению и накопления магнитного поля в целях улучшения фильтрации при больших токах нагрузки. ИБП имеет систему "Noise Killer" - отсутствие акустического шума. Вентилятор в обычном режиме вращается со скоростью 300 об/мин т.е. совершенно безшумно. Скорость вращения пропорционально увеличивается при повышении температуры радиатора и тока потребления. На входе 220V установлены последовательно три серьезных фильтра на ферритовых сердечниках. На выходе два высокочастотный, подавляющих помехи на частоте ШИМ преобразования. Заявленный производителем уровень радиопомех -110 db. Вес ИБП мощностью 350W 2.1 кг, что в два раза выше обычного ИБП 300W, но это необходимая дань надежности.

ИБП различных мощностей были модифицированы на напряжение 13.8V и ток от 22А до 60А, в зависимости от типа. Модификация проводилась по принципу "не навредить" т.е. с внесением МИНИМАЛЬНЫХ изменений в схеме. Это потребовало достаточно кропотливой работы т.к. различные типы БП имеет большое количество степеней защиты, как от внешних воздействий, так и внутреннего контроля цепей всех уровней.

Применяемый в ИБП ШИМ контроллер предназначен для питания компьютерных серверов с возможностью горячей и холодной замены. Т.е. ИБП могут быть включены параллельно в выключенном и включенном состоянии до нескольких штук, могут включаться и выключатся при работающей системе. При параллельном включении мощность (ток) увеличивается кратно количеству включенных ИБП. Это возможно по принципу синхронизации работы контроллеров непосредственно через питающую шину, при этом напряжения синхронно уравниваются и ИБП нагружаются равномерно. Это имеет решающее значение для обеспечения бесперебойной работы транковых репитеров. Для радиолюбителей - гарантирование безотказной работы в контестах.

ИБП на 13.8V мощностью от 350 до 550 ватт в течение 2-х лет успешно эксплуатируются в системах транковой и профессиональной связи в круглосуточном режиме без выключения.

В результате длительной проверки на надежность в профессиональных системах связи Trunk, в режиме работы КВ и УКВ соревнований и на постоянной нагрузке 22А в течение суток с перерывами на 10 минут каждого часа и у примерно сотни радиолюбителей использующих современные трансиверы с описываемым блоком можно сделать вывод, что ИБП надежен и может быть рекомендован для работы с профессиональными радиостанциями и дорогостоящими радиолюбительскими трансиверами. Эксплуатируется с IC-746, IC-746PRO, IC-756PRO-2, 706MK-IIG, Kenwood 570 и 870 и пр. в контестах и условиях полевого дня, испольовался в походе яхты по Северному морскому пути для питания р/ст, навигационного оборудования и для зарядки аккумуляторов.

Краткие технические характеристики блока питания 400 ватт:

· ШИМ-контроллер КА3528, транзисторы Е13009, диод Шотки 40Vx40A DF40SC4S.

· Ток нагрузки в постоянном режиме 25А, в пиковом до 32А со скважностью не менее 2.

· Защиты: К.З., повышение напряжения +0.2V, понижение напряжения -0.2V, повышение температуры выше 95С, критическе значение тока ключевых транзисторов от при выходе различных элементов схемы.

· Noise Killer - обороты вентилятора 300 p/s, повышение оборотов от тока и температуры.

· Три фильтра на ферритовых сердечниках по сетевому входу, два ВЧ по выходу, уровень радиопомех -110 dB.

· Эксплуатируется с радиолюбительскими трансиверами IC-746, IC-746PRO, IC-756PRO-2, 706MK-IIG, Kenwood 570 и 870 в контестах и полевых условиях FD.

· Цвет черный, две клеммы питания, светодиод - индикатор включения, вес 2.1 кг. Габарит 140x150x85 mm.

25.08.2003
Роман Таршиш (RU3UJ) ru3uj@mail.ru