Zdroj 0÷20V/DC, 0-1A (max.1.2A), po rozšírení je výstupné napätie až do 25V, v mojom prípade som to rozšíril až do výstupu =30V/DC max. Z dôvodov zvýšeného záujmu som pridal aj schémy zapojení pre výstupný prúd 2A a aj schému pre výstupný prúd 3A - mal som to síce nakreslené, ale predpokladal som, že to nebude potrebné uverejniť - mýlil som sa ... tak som to sem priložil.

___________________________________________________________

Zdroj vychádza z pôvodného návodu od VE2EMM, zariadenie som prednedávnom postavil a pretože niektoré veci nebežali tak ako som si predstavoval, urobil som nejaké vlastné úpravy a tu teraz už prezentujem takto upravenú novú a otestovanú verziu tohoto zdroja:

Zdroj som rozbehal a prekreslil 23.03.2012, presne na 2.výročie môjho blogu, len som to nejako už nestihol spracovať do tejto podoby - aj spať - aspoň občas treba ...

Zdroj poskytuje stabilné hodnoty napätia na svojom výstupe, začal som ho naozaj hodne používať, základná hodnota maximálneho výst.prúdu do 1.2A na moje veci v drvivej väčšine postačuje. Zdroj neprodukuje na svojom výstupe žiadne  prepäťové špičky pri svojom zapnutí a ani pri vypínaní (dtto platí aj pod záťažou).

____________________________________________________

Ako to celé začalo:

Prvá skúšobná verzia, ešte nie sú zmenené niektoré hodnoty súčiastok a nie je ešte urobená optická indikácia dosiahnutia nastaveného prúdového limitu, červenou fixkou obtiahnuté cestičky znamenajú už zapojené vodiče na univerzálnej doštičke:

 

 

Inšpiráciou na postavenie bol pôvodný zdroj od VE2EMM, konštrukcia sa mi pozdávala, súčiastky boli k dispozícii. Základný obvod 723 (LM 723, uA723) sa už vyrába desiatky rokov a je dodnes dosť obľúbený, existuje pre neho veľké množstvo schém. Základná chyba pri jeho používaní býva tá, že sa často používa horná hranica povoleného napájacieho napätia (max. 40V/DC) a potom obvod často „odíde do kremíkového neba“, pretože už tu nie je žiadna napäťová rezerva. Použité zapojenie pracuje na inom princípe a tak práve prieraz obvodu 723 vysokým napätím v tu nehrozí, pretože sa nejde po hornú hranicu napájania obvodu 723.

Veľkou výhodou je naozaj iba minimálna kapacita zavesená na výstupe zdroja, to je výborné, pretože sa táto malá kapacita vybije do napájaného zariadenia bez toho aby prerazila niektorý polovodič, toto je obrovské + tohoto zdroja.

 

Tu presne platí nasledovná poučka:

Súčiastky fungujú na základe dymu. Ak dym zo súčiastky unikne, súčiastka prestáva pracovať.

No ale ďalej už vážne, od začiatku som chcel na nastavovanie výstupného napätia použiť 10 otáčkový Aripot, t.j. nastavovanie výstupného napätia bude naozaj viac ako dostatočne jemné.  

Aripot

 

Pre nastavenie hodnoty prúdu stačí normálny potenciometer, tu netreba použiť viacotáčkový - požiadavky na takú presnosť tu nie sú vyžadované (teda aspoň z mojej strany). Pretože som chcel postaviť len jeden kus, klasicky - pre seba, tak som neuvažoval na tvorbou dosky s plošnými spojmi - použil som univerzálnu dosku plošných spojov ktorá je bez problémov k dostaniu v obchode (napr. GME). Podľa schémy sú vyžadované hrubé spoje (= výkonová zaťažiteľnosť = malý úbytok napätia) toto som riešil tak, že som natiahol na požadovanú cestu na plošáku naraz dva zvonkové drôty s malou medzerou medzi nimi a je medzi nimi ešte cín – cestička je tak dostatočne široká a hrubá – aj na výšku, takže tento problém je podľa mňa uspokojivo vyriešený. Zdroj som postavil na prvýkrát, chyba nebola v mojom zapojení, ale v nefunkčnosti prúdovej ochrany v originálnom zapojení. Po premeraní a zmene niektorých hodnôt (v niektorých prípadoch bola potrebná podstatná zmena hodnoty - až 100-násobná !) som dostal toto výsledné zapojenie ktoré tu publikujem. Na záver som pridal pár drobností čo umožňujú lepšie využitie tohto zdroja pri dennodennom používaní..

 

Na jednom plošnom spoji som si sústredil všetky súčiastky zdroja mimo nasledovných vecí:

-         výkonový transformátor (29V/AC/2A + 10.5V/AC/0.2A - používa sa v pájkovačke ERS50)

-         sieťový vypínač + sieťový filter

-         výkonový tranzistor (musí byť umiestnený na "slušnom" chladiči !)

-         potenciometer na nastavenie výstupného napätia

-         potenciometer na nastavenie výstupného prúdu

-         indikácia prúdového obmedzenia - červená LED

-         indikácia napájania - zelená LED

 

Pripojený transformátor, výkonový Darlington tranzistor je umiestnený na poriadnom chladiči (tento chladič som ale vo finále nepoužil, bol použitý iba pri testovaní zdroja - proste mám pre zdroj ešte lepší chladič, na doske ešte nie sú prevedené moje úpravy. Takto bez problémov fungovalo len nastavenie výstupného napätia. Nakoniec som priamo na prívodoch tranzistoru (na jeho nožičkách) použil feritové "korálky" ktoré zamedzia vf kmitom.

 

Transformátor do tohoto zdroja som použil zo starej rozobratej pájkovačky ERS-50 ktorá mi doslúžila po viac než 25 rokoch, teda ako celok zaslúžene odišla do dôchodku, pritom jej pôvodný transformátor bol absolútne v poriadku, výborne sa na stavbu zdroja hodí – s istými drobnými obmedzeniami, nič strašné, len pomocný zdroj napätia musí byť vo výsledku trošičku zložitejší. Výstupné napätie 29V/AC je možno zbytočne vysoké, stačilo by aj 24V/AC. Ale keď už je k dispozícii také napätie aké je - tak som rozšíril výstupný rozsah napätia až do 25V, je to vlastne zadarmo a nakoniec som to urobil až do rozsahu 30V - mal som taký voltmeter a tak by bolo škoda nevyužiť celý rozsah. Tu pomohla malá finta, do konečného zapojenia som zohnal Schottky výkonové diódy (výkonový usmerňovač) a tak vďaka menšiemu úbytku napätia mi tento zdroj behá až do tých 30V. (Pomohlo aj to že trafo je pôvodne na 220V takže aj tu sa nejaké tie voltíky na sekundári navyše predsa len nazbierali ...)

Jedna nevýhoda je jasná, nie je vyvedený stred výkonového vinutia a tak pri malom napätí a veľkom prúde sa zbytočne zahrieva celá jednotka, pretože treba odviesť hodne prebytočného tepla. A ako nič nie je celkom dokonalé, tak tento zdroj má teda použitý nie celkom dokonalý transformátor - ale bol poruke a zadarmo. Ja som to vyriešil aktívnym chladením chladiča za každých podmienok. Niečo za niečo, ale ten ventilátor beží v normálnom režime neskutočne ticho a neobťažuje. Ak je potrebné nízke výstupné napätie a veľký výstupný prúd tak je ho už samozrejme trochu počuť.

Napätie na pomocnom vinutí je príliš nízke – dáva iba 10.5V/AC (vďaka terajším 230V v sieti na vstupe je to nakoniec predsa len o niečo viac), tu som použil jednoduchý polvlnný zdvojovač napätia a následne som to prehnal cez 15V stabilizátor (7815), toto napätie sa použije následne pre napájanie obvodov LM723 - v tomto zapojení je to postačujúce. Na vstupe obvodu LM7815 je potom jednosmerných cca 25V, na výstupe stabilizátoru máme pre nás potrebných 15V/DC, čo je práve parketa použitého stabilizátoru LM7815. (Pravdepodobne by stačil aj stabilizátor 7812, LM723 na svoju správnu činnosť vyžaduje napätie minimálne 10.5V/DC, čiže sme v stále v povolenom rozsahu jeho napájacieho napätia.) Mimochodom, zlepšuje to vlastnosti celého zdroja, nie je žiadne kolísanie napätia pomocnej zdrojovej časti - síce sa to priamo v zapojení nevyžaduje, ale použitím uvedeného transformátoru sa to stáva dobrou vlastnosťou tohto zdroja. Ak máte zdroj, ktorý dáva pomocné napätie tak cca 14÷15V/AC/0.3A tak nepotrebujete násobič a stačí použiť obyčajný malý Graetzov usmerňovač do 0.5A, zdroj bude tak isto bez problémov fungovať. Potom stačí použiť filtračný kondenzátor tak 2200uF/25V (tu počítam aj s napájaním pre ventilátor).

 

Bižutéria pri násobiči sú použité pomocné odpory (Ri1, Ri2), slúžia iba na vybitie kapacít pokiaľ nie je pripojený stabilizátor a zároveň na kapacitách Ci1 a Ci2 udržujú na každom z nich presne polovičné napätie (pomáhajú pri vyrovnávaní zvodových prúdov týchto kondenzátorov). Vstup a výstup LM7815 má čo najbližšie k jeho vývodom zapojené blokovacie kondenzátory M1. Síce tento stabilizátor nie je bohvieako tepelne namáhaný, ale "krpatý" chladič som pre neho tiež našiel /na snímke vľavo dole/. Čím menej zbytočného tepla je na súčiastkach tým spoľahlivejšia je funkcia - tým sa riadim pri celom zapojení. Preto aj výkonový odpor (v pôvodnom zapojení 1Ω/5W som nahradil rozmerovo väčším odporom 1Ω/17W a tento odpor je umiestnený do vzduchu cca 7÷8mm nad plošný spoj - aby sa lepšie chladil. Ono sa to nezdá ale aj ten 1W tepla (pri prúde 1A) je na takto veľkom odpore cítiť.

 

 

Na doske úplne vľavo je tak isto vidieť malý Graetzov usmerňovač (1A) a pod ním je malý elektrolytický kondenzátor - toto zapojenie vyrába zo zdroja 10.5V/AC aj zdroj približne 12V/DC pre pomocný chladiaci ventilátor, jeho odber v zapojení je max. 0.1A. V testoch odskúšané - v pohode to uchladí výkonový tranzistor na jeho chladiči aj pri nastavenom skrate na výstupe po dobu vyše 1 hodiny a nastavenom maximálnom výstupnom prúde - dlhšie som to do skratu nepúšťal, snáď to stačí na to aby ste uverili že je to skratuvzdorné (teda ak je v zapojení použitý ventilátor - vtedy sa to zaručene uchladí). Medený chladič je síce perfektný a masívny, ale bez pomocného ventilátoru sa tých viac ako 40W tepelnej straty pri skrate a maximálnom prúde len tak nestačí vyžiariť. Dá sa síce použiť ešte väčší pasívny chladič a potom je chladenie iba pasívom (skutočne veľkým) v poriadku - ale taký doma nemám, takže prišlo na rad aktívne chladenie.

 

Ako správny zdroj má aj tento zdroj na vstupe napájania použitý sieťový filter, buď použijete súčiastky z nejakého staršieho počítačového zdroja ktorý to už má z rozličných príčin za sebou, alebo si kúpite hotový predávaný samostatný kus, toto som do celej schémy nekreslil, ale je dobré s tým počítať, čím menej rušivého sajrajtu sa nám dostane zo siete do nášho zdroja, tým lepšie je to pre jeho bezproblémovú prácu. Nešetrite, na tomto mieste sa to fakt neoplatí. Takže toto si určite pridajte !

 

Veľkou výhodou zapojenia tohoto zdroja je to, že vyššie napätie na výkonovej vetve nespôsobuje prierazy obvodu LM723, pretože ten pracuje s podstatne nižším pomocným napájacím napätím, ktoré zďaleka neprekračuje jeho povolené limity. Tu je kritickým bodom záverné povolené napätie výkonového tranzistoru ktorý to musí ustáť „za každého počasia“.  Mne je hodne sympatické to, že zdroj funguje aj od 0V, pretože občas robím merania kedy sa hodí napríklad nastaviť 0.9V a testovať či zariadenie pri akože vybitom akumulátore ešte dokáže pracovať. 

Hodne uverejnených zapojení zdrojov s LM723 nevyužíva pomocný zdroj a tak fungujú v týchto zapojeniach pri výstupnom napätí od cca 2V a vyššie a pri malých nastavených prúdoch (prúdové obmedzenie napríklad na 25mA) sa toto základné výstupné napätie ešte o niečo zvyšuje. Pri tomto zapojení to nehrozí práve vďaka použitiu pomocného zdroja a ideme naozaj od 0V - zase ďalšie plus pre mňa aby som si to postavil.

____________________________________________

Pri použití zdroja s transformátorom s výkonovou časťou 24V/AC môžete postaviť verziu s rozsahom 0-20V, rozsah do 25V a 30V nebude fungovať, na to treba aspoň tých 29÷30V/AC.

____________________________________________

Výkonová časť má výkonový Graetzov usmerňovač, diódy 1N5403 sú na záverné napätie 300V a povolený prúd =3A. Tu usmerňujú len prúd o veľkosti 1A, takže sa vlastne v tejto konštrukcii svojím spôsobom iba „flákajú“, ale práve to, že zdroj je tu predimenzovaný je dobrá záruka dlhej životnosti zariadenia. Diódy sú zásadne umiestnené tak že neležia priamo na plošnom spoji - zase vec aby sa lepšie chladili prúdom okolitého vzduchu. Síce pri prúde 1A to nie je životne dôležité, ale niektoré veci pri stavbe je dobré dôsledne dodržiavať vždy - stále platí dobré chladenie = bezproblémová funkcia. Ďalej sú v zdroji použité dva vyhladzovacie kondenzátory o kapacite každý 2200uF na 50V, pretože DC napätie na kondenzátoroch dosahuje hodnotu okolo 40V. Výsledná kapacita je pri požadovanom odbere do max.=1.2A postačujúca. Nemá zmysel skúšať to s kapacitou 1000uF/50V, to je príliš malá výsledná kapacita. Odpor 3k9 slúži na vybitie filtračných kondenzátorov po odpojení zariadenia zo siete. Nepoužil som hodnotu odporu = 1kΩ ako v originále, síce sa kapacita vybije až asi za 10-15 sekúnd, ale zase ten odpor tak strašne nehreje. Kondenzátory 0.1uF vo výkonovej časti slúžia na potlačenie vf zákmitov. Snímací odpor 1Ω/5W som nemal k dispozícii, tak som použil výkonovo väčší – hodnota rovnaká, len povolená záťaž je na celých 17W. Možno prehnané, v núdzi by sem fakt postačil aj 5W odpor, ja som tam dal čo bolo doma práve k dispozícii. Na druhú stranu zase čím menej sa odpor zahrieva tým menej sa mení jeho odpor a meranie prúdu na ňom bude  presnejšie. Výhodou je aj to že merací odpor pre prúd  má veľkosť 1Ω, pretože v podobných zapojeniach to občas býva aj 5x väčšia hodnota, alebo sa ešte do série s odporom dáva dióda a potom má stupnica logaritmický priebeh, tu je ale priebeh lineárny a to sa mi náramne hodí. Je menšia výkonová strata na meracom odpore a to už za to stojí aby sa zariadenie nezohrievalo zbytočným teplom. Dióda na výstupe slúži ako ochrana proti napätiu opačnej polarity ak by niekto náhodou pripojil k zariadeniu na ktorom je už napätie – akumulátor a pod. Tu je do + cesty na výstupe potrebné zaradiť ešte poistku, použitá najlepšie tak hodnota - 2A. Ak sa potom pripojí akumulátor opačne pólovaný, otvorí sa dióda D5 a príde k prepáleniu poistky – tým sa ochráni celý zdroj. (Otestované, nechtiac som pri jednom nabíjaní akumulátoru prehodil prívody, stálo ma to akurát tú jednu poistku). Proste treba myslieť na všetky možné eventuality a treba rátať aj s tým že ku zdroju sadne a zapne ho aj niekto iný ako jeho tvorca, jedna poistka navyše to proste istí. A poistka je lacnejšia ako prerábať vyhoretý koniec zdroja (a možno aj 723-ky).

Celý zdroj sa potom dá výborne použiť aj ako pomalá nabíjačka akumulátorov, preto sú vhodné tie ochrany.

 

Teraz k vlastnému riadeniu:

Sú použité dva obvody LM723 v plastovom púzdre (14pin), jeden nastavuje potrebné výstupné napätie, druhý zase slúži na nastavenie obmedzenia výstupného prúdu. Keď som išiel podľa pôvodnej schémy tak po postavení mi nastavenie výstupného napätia fungovalo perfektne, obmedzenie prúdu ale bolo celkom nefunkčné. Stačilo vybrať z pätičky obvod na obmedzenie prúdu a nastavenie napätia fungovalo aj tak. Síce nie vždy, len občas, prečo ? - k tomu sa ešte dostanem. A meralo sa a meralo. Prišiel na rad datasheet LM723 a potom sa objavila príčina kde bol pes zakopaný. Na IC2 pin 2 v kľude po zapnutí bolo občas napätie 0.795V a to otváralo ochranu a blokovalo výstup napätia na svorkách. Pôvodný odpor 47k bol príliš veľký, aby sa cez jeho hodnotu dal pin 2 „stiahnuť“ v kľude k zemi. Aby som si bol istý že to nerobí konkrétny šváb použil som na mieste IC2 celkove 3 kusy rozličných obvodov LM723, všetky sa správali rovnako. Jednoduchým skratovaním vývodu na zem sa funkcia nastavenia výstupného napätia obnovila, po rozpojení zase zablokovala. Tak som meral  prúd cez vývod 2 skratovaný do zeme - mal hodnotu 1.6mA a potom bolo možné meniť výstupné napätie. Teraz už pracovala časť s ktorou sa nastavuje výstupné napätie a mohol som sa zamerať na to čo s časťou na nastavenie limitácie výstupného prúdu. Takže bolo jasné že odpor R7 nemôže mať predpísanú hodnotu 47k, ale použil som 100x menšiu – 470Ω. Sakra rozdiel ! Potom sa na vstupe 2 IO2 napätie pohybuje okolo 0.5V čo nepostačuje v kľude na blokovanie funkcie IO2. Teraz už len bolo treba zabezpečiť aby z IC1 vývod č.9 tiekol dostatočný prúd cez R7 aby fungovala prúdová ochrana. Na tomto vývode sa objavuje napätie pri prúdovej limitácii mierne cez 5V (nezabúdajte že sa ide cez vovnútri integrovanú Zenerovu diódu) a tak teda odpor R6 už nemá hodnotu 4k7, ale treba tam zmeniť odpor na hodnotu 1k2.

 

Výborne, zdroj sa okamžite začal chovať tak ako sa má, funguje nastavenie výstupného napätia, funguje plynule aj nastavenie výstupného prúdu.

 

Môj spôsob nastavenia zdroja:

 

Na výstup som zavesil v sérii 4x1Ω, každý na 5W, t.j. mám výkonový odpor 4Ω/20W. Nastavil som výstupné napätie presne na 4V a pomocou P1 som našiel presne pri prúde 1A obmedzenie prúdu. Ak to nepôjde, treba zahýbať aj s VR01A, potom to už určite pôjde. Meral som to na R02, až som dosiahol hodnotu 1V. To bol celý zázrak. Tu som zmenil VR01A z hodnoty 1k na 500Ω, pretože mi nešiel potenciometer po celom rozsahu, potom už to bolo pekne zladené.

Ďalšia vec čo sa objavila, napätie sa dalo krásne nastavovať, ale zdroj mi liezol aj do malého záporného výstupného napätia – pomocou VR02E mi ale nešlo nastaviť nulové výstupné napätie. Aripot 20k bol pritom nastavený na najmenšiu hodnotu. (VR02E - potreboval by som skutočnú hodnotu až =1k5.) R9 mal pôvodne hodnotu 1k8, zamenil som ho na za 2k7 a bolo, potom už rozsah VR02E stačil na nastavenie nulového výstupného napätia.

Aripot o hodnote 20k je naozaj vhodný na jemnú reguláciu výstupného napätia, na prejdenie celého rozsahu potrebujete plných 10 otáčok, na jednu celú otáčku máte rozsah 2V, to je cítiť na bezproblémovom jemnom nastavovaní výstupného napätia.

 

Rozšírenie vlastností tohoto zdroja:

___________________________________________

 

Nastavenie požadovanej prúdovej limitácie:

(Indikácia je už zapracovaná priamo do schémy.)

Na výstupné svorky pripojíme tlačítko, ktoré dokáže skratovať výstupné svorky. Ak nemáme pripojené zariadenia a stlačíme toto tlačítko, dokážeme priamo nastaviť maximálny dovolený prúdový odber zariadenia. Nastavíme požadované výstupné napätie, stlačíme tlačítko, nastavíme prúdový limit, pustíme tlačítko a potom už spokojne môžeme pripojiť zariadenie prepnutím prepínača. Jednoduché, funkčné, potrebuje naozaj málo súčiastok – 1x tlačítko a 1x switch. Takýto spôsob použitia umožňuje že netreba ciachovať osičku potenciometra pre výstupný prúd, hodnotu prúdu odčítame pri nastavovaní priamo na meracom prístroji. Tak isto môžeme mať zariadenie trvale pripojené, pretože ak prepneme switch do polohy nastavovania max. prúdovej hodnoty môžeme zároveň nastaviť aj výstupné napätie - pritom máme odpojený výstup a zariadeniu nič nehrozí, pretože až po prepnutí do neho pustíme napätie spolu s už nastaveným prúdovým obmedzením. Toto sa naozaj pri dennodenom používaní hodí a veľmi často túto vychytávku v praxi aj využívam.

 

 

Pôvodne tu bol len obrázok s tlačítkom, ale pre názornosť ako je to naozaj urobené som to prekreslil  a je tu uverejnené zapojenie s prepínačom (switch) a tlačítkom (10.07.2012).

 

Následne sa priam núkalo jednoducho vyriešiť indikáciu nastavenia prúdového limitu pribudli súčiastky Q2, Ri3, Ri4 a červená LED dióda. Ak zafunguje prúdová ochrana, rozsvieti sa červená LED. Jednoduché, účinné a počet potrebných súčiastok je minimálny. Len drobné upozornenie, komu by indikácia nastavenia prúdového limitu nasadzovala príliš skoro - skúste zmeniť odpor 15k na väčšiu hodnotu, alebo dajte do série s týmto odporom jednu diódu 1N4148 zapojenú v priepustnom smere voči báze tranzistoru BC547.

 

 

Výrez ktorý zachytáva umiestnenie dodatočnej diódy 1N4148. Ostatné v celej schéme zostáva nezmenené.

 

Tlačítko musí byť dimenzované na maximálny povolený prúd zdroja !

Keď som to testoval, bez problémov mi išlo nastaviť prúdovú limitáciu aj na hodnotu 1.5A, (to už zase bolo treba hýbať aj s P1) priznám sa, že viac som neskúšal. Tu len pozor na to že sa aj zväčší výkonová strata na chladiči, aby ste to neprehnali a neupiekli si nakoniec výkonový tranzistor. Nakoniec som to nastavil na max. výstupný prúd = 1.2A, meradlo je na prúd 1A tak nemalo zmysel skúšať väčšie hodnoty.

___________________________________________________________

 

Zmena rozsahu výstupného napätia až do 25V (30V):

 

Potenciometer vyhovuje pre obidva rozsahy, t.j aj na 25V aj na 30V. Do obrázku som už zmenu na 30V nekreslil, ďakujem za pochopenie, kto to bude robiť vie čo tým chcem povedať.

 

Priamo v jednom rozsahu to bohužiaľ s potenciometrom o hodnote 20k nejde, ale pri rozdelení na dva rozsahy to nerobí problém, chce to len jeden odpor a jeden switch navyše. Do série s Aripotom 20k (podmienkou je použitie zdroja 29-33V/AC) dáme odporový trimer (viacotáčkový) 10k a budeme ho spínať ho v jednej polohe do skratu a v druhej polohe je switch otvorený. Keď bude v skrate napätie na výstupe sa bude meniť v rozmedzí 0-20V. Ak bude switch otvorený, výstupné napätie sa bude pohybovať v rozmedzí cca 5V-25V, nastavíme ho práve týmto trimrom. Zase jednoduché, ale účinné. (Pri testovaní išlo nastaviť aj 30V výstupné napätie, ale odber bol možný len asi do 0.5A, pomohlo by to lepšie filtrovať, alebo mať zdroj 33V/AC, potom ale už 50V kondenzátory nebudú stačiť, treba niečo na vyššie napätie.) Dosť by tu pomohlo v zdroji použiť výkonové Schottkyho diódy na kieste Graetz. usmerňovača.

Ak viete odpájať prepínačom výstupné napätie tak toto prepínanie výstupného napätia je možné robiť aj bez vypnutia zdroja.

Pre názornosť je tá zmena nakreslená, síce je to len výrez schémy, ale je to celá úprava čo treba spraviť.

Nevýhody ?

Nesmiete sa ani náhodou pomýliť v nastavení rozsahu výstupného napätia ... a toto práve krásne istí spomenutý prepínač navyše.

____________________________________________________________

 

Náhrada výkonového Darlingtonu:

 

Samozrejmosťou je použiť poriadny chladič – a to aj pri obyčajnom testovaní. Nezabúdajte že čím menšie výstupné napätie a väčší výstupný prúd – tým viac je tranzistor namáhaný výkonovou stratou.

Tranzistor TIP 142 je normálne k dostaniu - udávaná max. výkonová strata 125W (za ideálnych podmienok - 25°), záverné napätie 100V, prúd 5A, pri použití v zdroji do 1.2A je to úplne v pohode, sme v jeho bezpečnej pracovnej oblasti a tak tu netreba nič zložitého vymýšľať. Kto má staré zásoby tranzistorov tu môže použiť náhradné riešenie, tak isto funguje. Síce je to v obrázku napísané - ak použijete tranzistor KFY46 musí byť opatrený chladičom ! Ak použijete výkonový typ KD503 z produkcie Tesly - tak ten je v podstate v tomto zapojení naozaj nezničiteľný (má veľkú plochu čipu = veľmi dobrá odolnosť proti preťaženiu).

____________________________________________________________

 

Je  potrebných pár krokov pre rozšírenie výstupného prúdu na rozsah 2 až 3A - potrebné schémy sú k dispozícii :

- mení sa hodnota odporu R02 - viď tabuľka

- musíme zmeniť zapojenie výkonového tranzistoru, jeden tranzistor by bol príliš zaťažený, treba ich začať paralelne radiť

- treba dať výkonový usmerňovač na chladič

- tak isto treba zväčšiť aj kapacitu hlavného kondenzátoru (treba počítať 4700uF na 1A odberu)

- treba výkonnejší transformátor (treba počítať najlepšie s dvojnásobným predimenzovaním, t.j. ak požadujeme odber 3A tak trafo by malo byť schopné dodať minimálne 5A, ešte lepšie 6A)

- treba poriadny chladič pre tranzistory a myslím tým naozaj poriadne veľký robustný chladič + neuškodí použiť ani aktívne chladenie ventilátorom

Tak v prvom rade musíme pridať paralelne k R02 - 1Ω /10W druhý odpor o rovnakej hodnote, potom bude mať R02 hodnotu 0.5 Ohmu - toto bude na rozsah do 2A. Ak chceme ísť na rozsah 3A, dáme dohromady paralelne buď  3x 1Ω /5W, alebo jeden odpor 0.33Ω /10W.

Takže tabuľka pre maximálne prúdy:

 

pre 1A = R02 = 1Ω /10W

pre 2A = R02 = 0.5Ω /10W

pre 3A = R02 = 0.33Ω /10W

pre 5A = R02 = 0.5Ω /10W + 0.33Ω /10W paralelne

Neviem či treba pripomenúť, že by mal byť náležite dimenzovaný aj transformátor, pre prúd 3A by mal byť tak do 5A aby sa neprehrieval. Ak ideme na prúd 5A, treba trafo ktoré dodá prúd minimálne 8A, na to nezabudnite ! Tak isto pri 5A použite diódový mostík umiestnený priamo na slušnom chladiči, pretože aj tam vzniká veľká výkonová strata, povolený prúd diódami tak na aspoň 25A a príslušne treba dimenzovať aj filtračný kondenzátor, minimálne 2200uF na prúd 1A, teda nič sa nepokazí ak pri 5A je tam kapacita aspoň 3x 4700uF, alebo aj 4x 4700uF.

Tá zmena výkonového tranzistoru je vlastne paralelné pridanie ďalšieho tranzistoru TIP 142 - dva sú dobré pre prúd do tých 2-3A, samozrejme s veľmi dobrým chladením. Odporúčam použiť aktívne chladenie - omnoho menšie výsledné rozmery celého zdroja.

 

Pre prúd 5A použite najlepšie 4x  tranzistory TIP 142  zapojené paralelne.

 

Nie je to také zložité ako sa na prvý pohľad zdá, ale robustný výkonový chladič je pri väčších prúdoch bezpodmienečne potrebný, tak isto chladenie ventilátorom nie je na zahodenie.

_________________________________________________________________________________

Malý príklad pre vysvetlenie ako je namáhaný výkonový tranzistor v tomto zdroji:

 

Výstupné napätie, napr.: 3V

Odber, napr.: 1A

 

Zdroj dodáva okolo 40V, t.j. 37V x 1A = 37W, a tých 37 Wattov sa musí vo forme tepla niekde vyžiariť – a to nejaký ucmrndaný malý chladič rozmerov 5x5cm skutočne nezvládne, solídny veľký chladič to ale zvládne a s prehľadom. Tiež treba prihliadnuť na to že so zvyšujúcou sa teplotou má tranzistor povolenú menšiu výkonovú záťaž.

Poprípade sa dá použiť aktívne chladenie ventilátorom, potom stačí aj chladič menších rozmerov, ale to už potom ten zdroj taký jednoduchý nebude. Jednoduché zapojenie je uverejnené v texte a v konečnom zapojení je aj použité.

Nakreslená schéma presne zodpovedá súčiastkami tomu čo som postavil a používam. Priznám sa, že som sa nehnal za ampérmi, pretože v mojej praxi to nepotrebujem a uvedený rozsah napätia a výstupného prúdu mi na 99% vecí pri opravách a oživovaní postačuje.

Na prúdy do 3A používam iný zdroj, ale priznám sa že za 5 rokov som ho na rozsahu 3A potreboval tuším 1x, inak mi vždy stačil zdroj s nastavením do 1.2A. Proste na moje laborovanie mi postačuje.

___________________________________________________________

Download schémy zdroja ála Igi pre rozsah výstupného prúdu do 1A (1.2A):

Zdroj_LM723_1A_version.gif (40,74 kb)

________________________________________

Download schémy zdroja ála Igi pre rozsah výstupného prúdu do 2A, sú použité 2 výkonové tranzistory zapojené paralelne:

Zdroj_LM723_2A_version.gif (41,90 kb)

________________________________________

Download schémy zdroja ála Igi pre rozsah výstupného prúdu do 3A, sú použité 3 výkonové tranzistory zapojené paralelne:

Zdroj_LM723_3A_version.gif (42,65 kb)

_______________________________________________________________________________

Zdroj je schopný na výstupe dodať prúd aj do 4÷5A, ale potom je už potrebné použiť minimálne 4ks výkonových tranzistorov, ako na to - je popísané priamo v tomto článku, ale samozrejme s podstatne výkonnejším transformátorom. Jeho dimenzovanie by malo byť 1.5 násobkom požadovanej hodnoty - teda ak potrebujeme na výstupe 30V/3A/DC tak treba 150W trafo.

Zoznam použitých súčiastok pre verziu na rozsah 1A (1.2A):

 

Transformátor Tr – 230V – jeho výstupy: 29÷33V/2A a 10.5V/0.2÷0.3A

(poprípade 2 samostatné transformátory, ten druhý by mal dávať cca 12V/AC,

prúd do 0.3A, vtedy sa zjednoduší aj napájanie, netreba už použiť násobič pred

7815, tak isto potom nepoužijeme stabilizátor)

Sieťový filter – v schéme nie je zakreslený

Sw – sieťový vypínač

D1-D4 - 1N5403 – 3A

D5 - 1N5402 – 3A

Di1,Di2 - 1N4001

Ri1, Ri2 - M1

Ci1,Ci2 - 1000uF /25V

Ci3,Ci4,C03,C04,C3,C5 - 0.1uF /50V

Ci5 - 10uF /25V, tantal

IC3 - LM7815

C01,C02 - 2200uF /50V

R01 - 3k9 /1W, radšej na 2W

Q01 - TIP142

R02 - 1Ω /10W

C2,C4 - 470pF

VR01B - 50Ω /trimer

VR02B - 1k /trimer

VR01A - 500 Ω /potenciometer

VR02A - 20k /poteciometer (Aripot)

IC1,IC2 - LM723

R2,R3,R4,R8,R10,R11 - 3k3

P1 -1k /trimer

R5 - 1k8

R6, Ri3 - 1k2

R7 - 470Ω

R9 - 2k7

Q2 - BC547

Ri4 - 15k

D6 – Red LED, 5mm

Ri5 - 2k7

D7 - Green LED

FB – feritový krúžok na vf odrušenie, dáva sa na bázu tranzistoru TIP142

Po - poistka 2A - zapojená v do série na + výstupu, z nej potom na výst. konektor
___________________________________________________________

 

A ešte zopár obrázkov zo stavby zdroja  a jeho testovania - je to verzia pre rozsah výstupného prúdu 1A (1.2A):

 

Konektory sú "poistené" kvapkami Epoxy proti pohybu. Je vidieť, že som menil niektoré súčiastky aby zariadenie robilo to čo sa od neho očakáva. Použitý odpor 1R je na zaťaženie 17W - čo bolo k dispozícii, ale stačí aj na 10W záťaž. Odpor je umiestnený do výšky asi tak 7÷8mm nad základnou dosku kvôli jeho dobrému chladeniu. Odpor na 17W záťaž sa zďaleka tak nezahrieva ako v origináli jeho 5W verzia, teda je presnejší pretože sa jeho hodnota teplotou nebude zďaleka tak meniť ako pri menšom 5W odpore.

 

Testy pri záťaži 4Ω.

 

 

LED napájanie - zelená, LED prúdový limit prekročený - svieti červená LED.

 

 

Univerzálka po osadení zo strany prepojok, ešte sa umyje v liehu a nastrieka PLASTIK 70-kou. Výkonové cesty sú posilnené hrubým drôtom a celé sú pocínované. Doska je otočená o 180º, preto sú výkonové diódy vpravo hore.

 

 

Mikroampérmeter slúži zapojený ako ampérmeter s rozsahom 1A, je z GME, má vnútorný odpor 4k7, do série s ním je ešte jeden odpor 4k7 a trimer 1kΩ, výsledný odpor pri napätí 1V pre plnú výchylku na 100uA je cca 10.15kΩ, ešte sa na uA-metri fixkou urobia bodky aby stupnica ukazovala .20, .40, .60, .80 a 1.00 A.

 

Prevedenie ampérmetra, nezabúdajte na to že tu už môžu byť tenké prívody, pretože základný merací odpor 1Ω z ktorého sa sníma sa nachádza na základnej doske !

 

 

Celkové pracovné zátišie, pri pevnom osadení odporúčam prívody k potenciometrom viesť ako skrútené vodiče - twisted, je to ochrana proti naindukovaným el.poliam, prívody k výkonovému tranzistoru sa tiež oplatí uložiť do tienenia.

 

 

____________________________________________

 

Tento odsek je určený len tým, čo použijú na napájanie dva oddelené, samostatné transformátory, inak ho môžete spokojne preskočiť:

 

Kto má výkonový transformátor a napríklad nemá pomocný zdroj priamo na vinutí transformátoru, tak musí použiť nejaký pomocný transformátor, stačí na 12V/AC požadovaný prúd je len do max. cca 0.3A/DC (ak napájame aj ventilátor), potom netreba použiť násobič a ani LM7815, stačí len obyčajný Graetzov usmerňovač. Tu chcem len upozorniť na to, že väčšina malých transformátorov dodáva väčšie výstupné napätie ako je na ňom deklarované, tak sa nedivte ak tam budete mať po usmernení namiesto 15V spokojne aj cez 20V/DC, v tomto zapojení to ale nevadí, LM723 má maximálne povolené napäjacie napätie do 40V, tomu sa fakt ani nepriblížime.

Potom máte túto časť presne ako je v pôvodnom zapojení od VE2EMM, tu už naozaj nie je čo ďalej rozoberať.

____________________________________________

No a to je vlastne všetko čo som chcel k tomuto zdroju povedať, funguje a robí presne to čo od neho očakávam.

 

Odkaz na pôvodný článok, čo som publikoval už pred časom, tam kde to mi to robilo neplechu a nefungovalo tak ako by malo (nešlo regulovať prúd):

http://blog.3b2.sk/igi/post/Napajaci-zdroj-0-20V1A-Power-supply-0-20V1A.aspx

_________________________________________________________________________

27.05.2012

 

Tak som sa konečne dokopal k tomu že tu dám obrázky z môjho zdroja, použil som trvale bežiaci ventilátor na nízke otáčky a na nízke napätie - cca 6.4V, potom už sa otáčky zvyšujú podľa zaťaženia - teda ako stúpa teplota chladiča. Ten chladič mám výborný - je zo staršieho servera (bol na procesore) a je celomedený, takže vynikajúco odvádza teplo a má mimoriadne veľkú tepelnú kapacitu, to mi umožnilo použiť zapojenie ovládania teploty chladiča tak že som nepotreboval riešiť hysteréziu, tú zabezpečuje sám masívny chladič. Pomocné napätie sa získava samostatným usmerňovačom 10.5V/AC na cca 13V/DC a používam prvé zapojenie ktoré je na tomto linku:

Odkaz na popis ovládania ventilátora, toto zapojenie som použil práve v tomto zdroji:

http://blog.3b2.sk/igi/post/Ovladanie-ventilatora-12V-DC-fan-controller-2b-24VDC-version.aspx

 

Na zdroji ešte nie je predný panel s popisom, ale popis dávam priamo do obrázku. Zelená LED indikuje prítomnosť napájacie napätia, červená LED indikuje dosiahnutie nastaveného prúdového limitu. Prepínač vľavo slúži na prepínanie 2 rozsahov výstupných napätí - 0÷20V a 10÷30V. Prepínač vpravo má dve funkcie, ak je prepnutý smerom vľavo ide zo zdroja na svorky nastavené napätie a prúd. Ak ho prepnem doprava odpojí sa výstup na svorky a stlačením tlačidla viem pohodlne nastaviť na paneli A-metra maximálny povolený prúd pre dané meranie. Tak isto sa teda s ním da pripájať a odpájať napájané zariadenie a netreba ustavične cvičiť zo sieťovým vypínačom, to zase ocení samotný zdroj - a Vy tak isto. Ako ste si všimli predný panel je o niečo širší ako je skrinka zdroja -  dôvod je jednoduchý - aby bolo miesto na použité "ciferníky" a medzi nimi aj miesto na gombíky napätia a prúdu. Tie 4cm šírky čo som takto získal za to stoja, skúšal som to urobiť aj užšie, ale potom už v strede nebolo miesto na ovládacie prvky. Pôvodne som skúšal umiestniť ovládacie potenciometre pod meracími prístrojmi, ale nejako to nebolo to pravé orechové a rozhodol som sa pre toto rozmiestnenie ovládacích prvkov. Ako sa rozhodnete vy je na vás, každý má iný vkus a požiadavky. Chcel som použiť v tomto zdroji analógové ciferníky, digitálny zdroj mám, ale pri niektorých meraniach sú analógové merače na nezaplatenie.

A ešte pohľad na zadnú stenu kde je umiestený robustný medený chladič (je to pôvodne serverový chladič CPU) trvale ofukovaný ventilátorom. Ešteže existujú pokazené serverové dosky ... Naľavo od chladiča sú prívody pre termistor (červená, oranžová), pod ním v čiernej teplom sťahovacej bužírke sú prívody pre výkonový tranzistor TIP 142. Priamo na tranzistore na vývode bázy je umiestnený feritový krúžok na ochranu proti vf kmitaniu. Na spodnej strane vpredu sú otvory ktorými prúdi vzduch dovnútra skrinky a potom ide zadnou stranou von cez ventilátor. Celkový priemer otvorov vytvorených na spodnej strane krabice zdroja mierne presahuje celkovú plochu otvoru na výstupnej strane (kde je ventilátor). Nožičky pod skrinkou sú vysoké cca 9mm, aby bol zabezpečený dobrý prívod vzduchu do spodnej časti zdroja, kde je urobený otvor na nasávanie vzduchu smerom dovnútra. Pred samotným ventilátorom je umiestnený transformátor, čiže aj tým je zabezpečené jeho dobré chladenie - i keď ani pri testoch na stole sa nejako extra nezahrieval, bol iba mierne vlažný.

 

Síce by bolo fajn keby ventilátor vyfukoval do strán, ale takto tým že rebrá smerujú kolmo nahor je automaticky zabezpečené prirodzené dobré chladenie aj keby ventilátor z akýchkoľvek príčin zkolaboval. No, tu máte priestor na vlastné experimentovanie. (Napríklad otočiť chladič aj s krytom o 90° v smere hodinových ručičiek, potom je jeho horná časť chránená pred padajúcimi predmetmi. Napokon, nie je to problém, naozaj ak by bolo treba stačí ho len pootočiť. Nuž, zase toto nech si každý rieši presne podľa svojich predstáv - a možností. Tu sa vlastnej iniciatíve sa medze nekladú.

Ďalšie, iné, vylepšené (možné) riešenie krytu pre chladič:

Vzduch je lepšie usmernený a teda zákonite sa takto zlepší chladenie.

 

Vľavo od chladiča je o niečo väčší priestor, na ľavej strane skrýva aj prívodnú

kabeláž od čidla teploty a tiež prívody k výkonovému tranzistoru.

 

Na spodnej strane je medzera aby vzduch mohol prúdiť aj smerom nadol.

 

Len dodám (vlastná skúsenosť) - nie je dobré priložiť priamo ventilátor až k tomuto konkrétnemu chladiču, vďaka skutočne tenkým a ostrým hranám medeného radiátoru sa začne ozývať nepríjemný rušivý hvízdavý zvuk ktorý sa zo zvyšovaním otáčok ventilátoru stáva nepríjemným, overené, vzduch začne celkom hlasne "pískať" už pri vzdialenosti ventilátoru od chladiča menšej ako 12 mm (v serverovni to samozrejme nemôže vadiť, tu áno). Tak ako je to urobené na obrázku (je tam teraz cca 17mm medzera medzi ventilátorom a chladičom) je to kompromis a dobré riešenie, hlučnosť ventilátoru je takto zanedbateľná, dodatočne som ešte odstránil aj kovovú krytku na výstupe ventilátoru (ešte je osadená na predchádzajúcich obrázkoch) - sem prsty naozaj nikto nestrčí - aj keby chcel. Síce týmto riešením sa mierne znižuje účinnosť chladenia, ale za to ticho pri vlastnej prevádzke zdroja to skutočne stojí.

Ak na tomto mieste použijete robustný hliníkový chladič zo širokými lamelami ktoré sú podstatne hrubšie ako na mnou použitom chladiči tak uvedený jav "pískania" zvuku sa neobjavuje, čiže aj takýto chladič sa tu dá použiť. Rozhodne stojí za to využiť domáce zásoby chladičov či už zo serverov alebo z procesorov. Čím nasadíme robustnejší typ - tým je to lepšie.

 

Maximálny výstupný prúd mám nastavený na hodnotu =1.2A, to sa ešte na zabudovanom 1A ampérmetri stále dá pohodlne prečítať, nakoniec aj použité trafo je na prúd max. 2A, takže nemá zmysel z neho "mačkať výkon na doraz" a tak je to takto tak akurát.

A to je už naozaj k tejto téme všetko, zdroj je funkčný a robí sa s ním veľmi dobre, jeho výstup je kľudný aj po pripojení výstupu na osciloskop.

___________________________________________________________

Dodatok čo sa týka stavby, rád by som upozornil na jednu vec:

Pri stavbe druhého kusu sa ukázala jedna vec - po pripojení plnej záťaže (1A) pri nastavenom výst. napätí 5V sa choval zdroj nestabilne (napätie na výstupe pomaly začalo stúpať), pomohlo k výstupnému kondenzátoru C04 pridať paralelne kapacitu 10uF/50V, potom už bolo všetko v poriadku. Ako som zistil tak tam nakoniec stačila aj hodnota 4.7uF/50V aby zdroj dokonale "umravnila". (Možno je to dané vecou nového rozloženia jednotlivých súčiastok na ďalšej univerzálke.) Takže najprv skúšať pod plnou záťažou /odporom !/ a ak je všetko OK tak až potom následne začať používať v praxi /predídete možným nepríjemným prekvapeniam/, nakoniec - na novom zdroji sa neoživujú veci na ktorých nám záleží, oživujeme najprv veci ktoré sú jednoduché - a lacné/. Ak už si overíme že zdroj sa za každých okolností správa tak ako má - až potom je čas na neho pripojiť na meranie niečo drahšie ...

___________________________________________________________

Vaše hodnotenie, Rate post: