Napájací zdroj 1-30V/3A. Power supply 1-30V/3A.

By Administrator at July 05, 2011 06:03
Filed Under: Non-Atari

 

Nedávno sa mi dostala do rúk stavebnica zdroja od firmy Conrad. Pretože používa mnou obľúbený obvod uA 723 (LM 723) tak ma to zaujalo a trošku som sa na to pozrel. Pre tých prchkejších - netvrdím že nie sú už k dispozícii lepšie obvody, ale toto je klasika a ako som už spomínal s týmito obvodmi mám dobré skúsenosti, ak je pri stavbe a následnom používaní problém väčšinou je to spôsobené medzi obvodom a stoličkou. Poväčšinou to býva nevhodne zvoleným transformátorom, ak dodá na výstupe viac ako 40V/DC tak čip zaručene odchádza do kremíkového neba. A potom vznikajú fámy o nespoľahlivosti vlastného čipu, pritom stačí používať vlastnú hlavu - teda použiť ju na činnosť na ktorú bola stvorená. Obvod uA (LM)723 patrí do kategórie obvodov čo bez problémov prechádzajú desaťročiami. Použité zapojenie je netradičné a zatiaľ som ho ešte nevidel, je zaujímavé a preto ho tu aj uvádzam. Pre požadovaný prúd je na výstupe dvojica výkonových tranzistorov, t.j. stavebnica sa nesnaží hnať maximálne hodnoty prúdu len cez jeden tranzistor, je to potom určite stabilnejšie a výkonová záťaž sa medzi obidva výkonové tranzistory rovnomerne rozdelí.

 

Upozornenie:

Zásahy do zariadenia sú na vlastné riziko majiteľa zariadenia. Autor týchto stránok nenesie žiadnu

zodpovednosť za škody  spôsobené používaním zariadení postavených podľa tu uverejnených

schém alebo zobrazených úprav.

 

Samotné zapojenie zdroja:


 

Celá stavebnica je dodávaná v jednom úhľadnom balíčku, súčiastky sú len nasypané, t.j. treba multimeter a treba merať odpory pred vlastným osadzovaním aby sme sa nepomýlili. Na druhú stranu - ak ideme niečo takéto stavať tak je vcelku na mieste správny predpoklad že nejaký multimeter doma už máme k dispozícii. Súčasťou stavebnice sú aj trimre (3x) na nastavenie výstupného napätia a prúdu. Preto ak si chce niekto z toho urobiť pekný univerzálny zdroj musí ešte dokúpiť dva potenciometre o hodnote 500Ω a jeden potenciometer o hodnote 10kΩ, ktoré potom uvedené trimre nahradia. Na doske je pekne vyznačené kde prídu trimre a tiež kde sa namiesto nich osadzujú potenciometre. V schéme to možno vyzerá trošku neprehľadne, ale stačí si len uvedomiť že buď použijeme trimre a potom neosádzame potenciometre a teda platí to aj naopak - v opačnom garde.

Nastavovacie prvky sú tri, jeden ovláda napätie hrubo, druhý napätie jemne a tretí reguluje potrebnú hodnotu výstupného prúdu.

 

Ak chceme robiť univerzálny napájací zdroj s uvedeným rozsahom výstupného napätia treba použiť napájací transformátor primár: 230V/AC, sekundár: výstup 24V/AC, prúd podľa požadovaného odberu. Ak stačí odber 1A, tak trafo by malo byť schopné dodať aspoň 1.5A, pri 3A odbere treba použiť transformátor dimenzovaný na prúd 5A.


Upozornenie:

Ak pri stavbe použijete potenciometre s dlhými osičkami - osádzajte ich ako posledné, pretože zatiaľ nemajú oporu a tak by ste im predčasným osadením veľmi rýchlo "vykrútili krk". Ak zdroj hodláte používať iba na jedno napätie a pevnú nastavenú hodnotu max. prúdu tak je lepšie ho priamo osadiť dodávanými trimrami, tie potom môžete osadiť kedykoľvek počas stavby.


 

Základná doska je pekne popísaná, zo stavbou som nemal žiadne problémy, čas zostavenia odhadujem tak na ¾ hodiny. Po osadení dosku pekne umyjeme technickým liehom, nech nezostanú stopy po kolofónii. Cesty na plošných spojoch sú urobené dostatočne masívne (sú naozaj široké) aby vydržali požadované hodnoty prúdov čo cez ne majú tiecť.

 

 

Zmena oproti originálu - používam klasicky precíznu pätičku, je to zdroj a keby nám šváb "vyliezol" z pätičky a následne by bolo na výstupe iné napätie - tak to by sme sa veru nepotešili. V dodávke je priložená jednoduchá pätička, samozrejme obvod sa môže do dosky aj priamo zapájkovať, ale pri jeho výmene (ak by bolo treba) sa potom už trošku zapotíme. Označenie súčiastok na doske voči schéme je bezchybné. Výkonové odpory som fyzicky "umiestnil" cca 5mm nad základnú dosku, síce si nemyslím že je to nutné, ale urobil som to kvôli ich lepšiemu chladeniu.

 

 

Zmena oproti originálu - na budiaci tranzistor BD139 som pridal malý chladič, pozor, nie je tam veľa miesta a tak vývody tranzistoru treba "esíčkovite" vyhnúť smerom od hlavného chladiča aby sa potom po montáži vzájomne nedotýkali ! (Nezabudnime potrieť tranzistor BD136 teplovodivou pastou.) Vzniknutá medzera medzi chladičmi je potom cca 1.5mm, je vyhovujúca, puristi môžu na toto miesto na hlavnom chladiči pridať malú nevodivú podložku, potom nemôže prísť ani k náhodnému skratu. Pridanie tohoto chladiča nie je bezpodmienečne potrebné, je to z mojej strany zvyk, spoľahlivosti zariadenia pri max. odbere 1A to ale určite neuškodí, skôr to prospeje, ale je to o Vašom rozhodnutí. Ak idete na hodnoty prúdu 3A tak tento dodatočný chladič určite osaďte !

 

 

Na obrázku je pekne vidieť kde prišli potenciometre namiesto trimrov -na mieste trimrov zostáva voľné miesto. Upozornenie - nezabudnite osadiť prepojku (jedinú) hneď vedľa LM723, na obrázku je ju vidieť hneď napravo od spomínaného čipu. Tak isto ak neosadíte ampérmeter - treba osadiť skratovaciu prepojku na mieste jeho vývodov. 

 

 

Tých súčiastok skutočne nie je až tak veľa. Na vlastné napájanie (v prípade univerzálneho zdorja) sa používa transformátor 24V/AC, maximum na vstupe je hodnota =26V/AC, pretože maximálne napájacie napätie obvodu 723 nesmie v žiadnom prípade prekročiť hodnotu 40V/DC. Trafo pre výstupný prúd 3A by malo mať v skutočnosti hodnotu cca 5A, t.j. trafo by malo mať výkon 120 až 150 Watt. Kto nepotrebuje takýto veľký výstupný prúd môže použiť transfomátor s menším výkonom, ja mám k dispozícii trafo 24V/AC/1.5A. Pretože potom rozsah 3A je pre mňa zbytočný, stačí zameniť výkonový odpor 0.15Ω za odpor 0.47Ω a máme k dispozícii rozsah prúdu do 1A. (Pri testovaní som nechal v zapojení pôvodný odpor 0.15Ω) Samozrejme, použitý chladič to už na plné pecky nedokáže uchladiť (teda spomínaný prúd až 3A), takže ak ideme naplno treba použiť väčší chladič, alebo chladiť skutočne veľmi výdatne ventilátorom (v mojom zapojení to stačilo chladiť iba ventilátorom 40 x 40mm umiestneným priamo na chladiči).

 

Trošku matematiky:

Najväčšia výkonová strata sa objavuje pri použití pri nastavenom najmenšom výstupnom napätí a najväčšom prúde. Zdroj má napájanie do 40V, potrebujem 1V/3A, zbytok sa bude meniť na teplo, čo znamená že napríklad pri 39V x 3A = 117W ... toto teplo sa musí niekam vyžiariť a to už naozaj nie je žiadna sranda, v mojom prípade sa ale jedná o maximálne tretinovú hodnotu uvedeného čísla a s tým sa už dá celkom dobre popasovať.

Mimo iného - originálny návod hovorí o skratuvzdornosti v trvaní 2min (platí pre prúd =3A), sami uznáte že proste ten malý chladič sa po chvíli prehreje a ... potom sa začnú diať hodne nepríjemné veci - takže to majte na pamäti.

Toto platí pri univerzálnom používaní, ak použijeme na vstupe nižšie napätie a potrebujeme aj nižšie napätie na výstupe tak sa dramaticky menia výkonové straty smerom nadol, viď ďalší text.

 

Už v návode je napísané že originálny chladič stačí tak na výkonovú stratu do 20W, čiže pre väčšie hodnoty treba použiť omnoho väčší chladič ako je dodávaný ! (alebo použiť naozaj kvalitné aktívne chladenie.) Nikdy nie je dobré ísť na hranu, polovodiče a teplo si naozaj nerozumejú.

 

 

Hlavný kondenzátor má hodnotu =4700uF/50V, čo je už na výstupný prúd 3A už malá kapacita, použiť kondenzátor 6800uF by bolo zaručene lepšie, ešte lepší by tu potom bol kondenzátor =10.000uF (tu potom musíme počítať s tým že kondenzátor nám veľkostne "povyrastie", pritom na doske na jeho väčšie rozmery je stále dosť miesta, skôr sa to týka zväčšenej výslednej stavebnej výšky). V mojom prípade potrebujem odber do hodnoty maximálne 1A, takže tento problém nepotrebujem riešiť a originálny kondenzátor postačuje. Zo spodnej strany priamo na tento kondenzátor som ešte pridal blokovací kondenzátor 0.1uF - teda tu nastala drobná zmena oproti originálu.


Výkonový zaťažovací diagram s použitím pôvodného chladiča.

(Bez prídavného chladenia ventilátorom.)

Napájanie =25V/AC.

 

 

 

Pri osadzovaní výkonových tranzistorov odporúčam nasledovný postup:


- uchyťte chladič na jeho miesto a prišróbujte ho

 

- pod podložky nezabudnite naniesť teplovodivú pastu


- potom osaďte tranzistory na ich miesto, prišróbujte ich  a až následne ich zapájkujte

 

 

Ak chcete zariadenie otestovať nezabudnite na mieste svoriek

pre ampémeter osadiť skratovaciu prepojku !

 

 

Ešte detailný pohľad.

 

 

A ešte jeden.

 

 

A už sa môže testovať.

 

 

Tu je už osadená skratovacia prepojka na mieste pre možné pripojenie ampérmetru. Kde to osadím neuvádzam, pretože to tu nie je až tak dôležité, ale pretože je to dobrá stavebnica s dobrým odskúšaným zapojením tak ju tu spomínam. Po zložení a zapojení zdroj fungoval na prvý pokus. Ešte jeden obrázok ako by to vyzeralo keď sa použijú len trimre, t.j. zdroj použijeme len na jedno výstupné napätie a nastavíme napevno aj jeho požadovaný max. výstupný prúd:

 

 

Teda je jasné že zdroj je možné používať aj trvale na nejaké požadované nižšie napätie, pritom stačí na jeho správnu funkckiu ak je vstupné napätie AC, t.j. striedavé o cca 3V vyššie ako požadované výstupné, teda jednosmerné (DC) napätie. Čiže napríklad ak potrebujeme zdroj 9V/DC tak na správnu prevádzku na vstup treba dodať 12V/AC. Pri takomto použití sa veľmi výrazne obmedzuje výkonová strata na tranzistoroch výstupu.

Len ešte pozor na jednu vec:

Datasheet hovorí o tom, že minimálne napájacie napätie pre čip 723 je 10.5V/DC, t.j. pod touto hodnotou nie je možné zdroj správne a funkčne prevádzkovať. Takže na toto bacha, veľmi často sa na to zabúda a zase sa objavujú rozhorčené komentáre - pritom absolútne bez znalostí čo treba aby obvod správne fungoval, pritom si stačí naštudovať datasheet ...

Výborná je malá použitá kapacita kondenzátoru na výstupe zdroja, toto býva hlavný kameň úrazu postavených zdrojov, aj u hodne slušných zdrojov býva výstupná kapacita minimálne 10uF (často viac, niekedy dokonca až 100uF čo je skutočne už príliš veľa), tu je oproti prvej spomínanej hodnote o 1/3 menšia (4.7uF + 2.2uF). Tiež má veľmi nízke zvlnenie výstupného napätia, to je rozhodne príjemný bonus.

_______________________________________________________________________________

Ako som už spomínal urobil som zopár zmien:

- nahradenie trimrov potenciometrami, treba kúpiť 1x 500Ω a 1x 10kΩ, samozrejme potenciometer 10kΩ môžete osadiť aj 10x otáčkovým Aripotom, potom je presné nastavenie výstupného napätia hračkou, miesto pre trimer 500Ω ktorý robil jemné nastavenie napätia (Fine) treba nahradiť drátovou prepojkou

Aripot

- výmena pôvodne dodanej pätičky pod integrovaný obvod LM723, je použitá precízna pätička

- doplnený blokovací kondenzátor 0.1uF priamo na vývody hlavného kondenzátoru

- doplnený malý chladič pre budiaci tranzistor BD139

_______________________________________________________________________________

 

Výhody:

- odskúšané zapojenie, rýchla montáž, veľmi kvalitný plošný spoj, pri pozornej stavbe je to okamžite funkčné = šetrí čas

- výborný je rozsah výstupného napätia, vecí čo bežia na napätie 1.5V a aj na 1.2V je dosť a teda vieme ich otestovať priamo týmto zdrojom

 

Nevýhoda:

- cena, ale aj to je relatívna záležitosť ak potrebujete rýchlo a skutočne kvalitný zdroj

- treba zohnať ešte správne dimenzovaný transformátor s potrebným vstupným AC napätím (a prúdom)

- tak isto treba skrinku

____________________________________________________________

04.07.2021

Po vyše 10 rokoch pridávam dodatočný komentár:

Podľa hodnotenia pod článkom vidieť že sa do stavby púšťajú aj "experti", ktorí majú problém porozumieť schéme a nestačí im ani priložený veľmi podrobný návod na stavbu priamo od tvorcu stavebnice. Potom tu pod článkom hodnotia niečo čo je zjavne nad ich sily postaviť a dostať do funkčného stavu. Ale to je dnešný trend v praxi - dnes naozaj hodne ľudí nevie poskladať a sfunkčniť ani predpripravenú stavebnicu, bohužiaľ je to nad ich schopnosti ...

________________________________________________________________________________

Vaše hodnotenie, Rate post:

Comments

12/8/2018 7:36:24 PM #

trackback

Directory Non-Atari.

Directory Non-Atari.

Igi blog |

Comments are closed

Info o autorovi

Volám sa Igor Gramblička, bydlisko: Bratislava, Slovakia. Môj nick: Igi. Blog je o mojich záujmoch, predtým som pracoval ako IT špecialista na počítačové siete a redakčné systémy pre viaceré denníky - až som pred rokmi nakoniec v jednom z nich zakotvil a kde som to potiahol až do konca mojej profesnej kariéry.

Rok, mesiac, počet článkov: