Чтобы первые радиолюбительские конструкции обеспечить постоянным напряжением, нужен маломощный блок питания, работающий от сети переменного тока. Но готовый блок не всегда удается найти в магазине, поэтому зачастую приходится думать о самодельной конструкции. Чтобы облегчить эту задачу, и были разработаны простейшие методы расчета, которые позволят подобрать нужные детали для блока питания в зависимости от предъявляемых к нему требований. Схема предполагаемого блока питания, обеспечивающего нужное выходное напряжение постоянного тока, приведена ниже. В нем использован трансформатор питания, включаемый первичной обмоткой (I) в осветительную розетку и понижающий напряжение (оно снимается с обмотки II) до заданного значения, двухполупериодный выпрямитель на диодах VD1 -VD4 и конденсатор С1, сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения. Полученное в итоге почти постоянное напряжение (пульсации его при подключении нагрузки все же будут) снимают с выходных гнезд XS1 и XS2. Расчет блока питания начинают с выпрямителя. Задача расчета - правильно выбрать выпрямительные диоды и конденсатор фильтра, а также определить необходимое переменное напряжение, снимаемое для выпрямления со вторичной (II) обмотки сетевого трансформатора.

Исходными данными для расчета выпрямителя служат требуемое напряжение на нагрузке (Uн) и потребляемый ею максимальный ток (Iн). Порядок расчета следующий: Сначала определяют переменное напряжение U II , которое должно быть на вторичной обмотке трансформатора:

U II = BUн,

где Uн - постоянное напряжение на нагрузке, вольт; B -коэффициент, зависящий от тока нагрузки, который определяют по таблице 1.

По току нагрузки определяют максимальный ток, протекающий через каждый диод выпрямительного моста:

Iд = 0,5С Iн,

где Iд - ток через диод, ампер ; Iн - максимальный ток нагрузки, А; С - коэффициент, зависящий от тока нагрузки и определяемый из таблицы 1.

Далее подсчитывают обратное напряжение, которое будет приложено к каждому диоду выпрямителя:

Uобр = 1,5Uн

где Uo6p - обратное напряжение, В; Uн - напряжение на нагрузке, В.

Теперь надо выбрать диоды, у которых значения выпрямленного тока и допустимого обратного напряжения равны или превышают полученные расчетные Вами расчетные значения. В заключение можно определить емкость конденсатора фильтра:

Сф=3200 Iн / UнКп

где Сф - емкость конденсатора фильтра, мкФ; Iн -максимальный ток нагрузки. А: Uн - напряжение на нагрузке, В: Кп - коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения (отношение амплитудного значения переменной составляющей частотой 100 Гц на выходе выпрямителя к среднему значению выпрямленного напряжения).

Коэффициент пульсаций выбирают самостоятельно в зависимости от предполагаемой нагрузки, допускающей питание постоянным током вполне определенной «чистоты». К примеру, для питания малогабаритных транзисторных радиоприемников и магнитофонов коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения может достигать 10^-3...10^-2, усилителей радио и промежуточной частоты - 10^-4....10^-3 предварительных каскадов усилителей звуковой частоты и микрофонных усилителей - 10^-5...10^-4. В дальнейшем, когда Вы будете строить подобные выпрямители с последующей стабилизацией выпрямленного напряжения транзисторным стабилизатором, расчетную емкость фильтрующего конденсатора можно будет уменьшить в 5...10 раз.

Следующий этап - это расчет трансформатора питания.

Данные на него у вас уже есть - необходимое напряжение на вторичной обмотке (U_II) и максимальный ток нагрузки ( I _II ). Здесь тоже существует определенная последовательность расчета. Сначала определяют максимальное значение тока, протекающего через вторичную обмотку:

I _II = 1,5 Iн

где I _II - ток через обмотку ║ трансформатора, А; Iн -максимальный ток нагрузки, А.

Далее определяют мощность, потребляемую выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора:

Р_II =U_II I_II,

Затем подсчитывают мощность трансформатора:

Р_тр - 1,25 Р_II

где Р_тр -мощность трансформатора, Вт; Р_II - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки трансформатора, Вт. Если изготавливают трансформатор с несколькими вторичными обмотками, то сначала подсчитывают максимальную мощность, потребляемую от каждой вторичной обмотки, потом их суммарную мощность, а затем и мощность самого трансформатора.

Теперь можно подсчитать ток, протекающий через первичную обмотку:

I_I = P_тр/U_I,

где I_I, - ток через обмотку I, А; Ртр - подсчитанная мощность трансформатора, Вт: U_I - напряжение на первичной обмотке трансформатора (сетевое напряжение),

После этого рассчитывают необходимую площадь сечения сердечника магнитопровода:

S = 1,3 Р_тр

где S - сечение сердечника магнитопровода, см²; Р_тр - мощность трансформатора, Вт.

Определяют число витков первичной (сетевой) обмотки:

W_I=50U_I/S,

где W_I - число витков обмотки; U_I - напряжение на первичной обмотке В; S - сечение сердечника магнитопровода, см².

Подсчитывают число витков вторичной обмотки:

W_II = 55U_II/S.

Где W_II - число витков вторичной обмотки; U_II - напряжение на вторичной обмотке. В; S - сечение магнитопровода, см².

В заключение определяют диаметр провода обмоток:

d = 0,02 I

где (d - диаметр провода, мм; I - ток через обмотку, мА. Иногда диаметр провода удобнее выбрать по таблице 2.

По полученным данным можно подбирать подходящее железо и провод и изготавливать трансформатор. Правда, нелишне сначала прикинуть, разместится ли весь провод на каркасе будущего трансформатора при данных Ш - образных пластинах
- ведь однотипные (по ширине средней части) пластины имеют неодинаковую площадь окна. Для приблизительной оценки достаточно подсчитанную ранее мощность трансформатора Ртр умножить на 50 и сравнить полученный результат (это необходимая площадь окна в мм2) с измеренной площадью окна имеющихся пластин. При выборе сердечника магнитопровода следует придерживаться и еще одного правила
- отношение ширины средней части сердечника к толщине набора (отношение сторон сердечника) должно быть в пределах 1...2.. Полностью методика расчета описывается в [60].