Hobbies

ČVUT - FEL

Ostatní

Stabilizovaný zdroj 0-30V/0-4A s proudovou pojistkou

Už nějakou dobu mi přestalo stačit tohle prdítko. Především absence proudové pojistky a proudový rozsah 1A byly hlavní nedostatky...chtělo to alespoň 2A. To je tak rozumná mez pro bastlení. Že z toho je nakonec 4A, závisí na použitém transformátoru (bude vysvětleno dále, protože ty 4A je schopný zdroj dodávat do 28V, díky trafu) a nastavení proudové pojistky.

Začalo hledání a vymýšlení vhodného zapojení, chvíli to trvalo, ale nakonec mi do oka padl zdroj z GESu. Dá se také pořídit jako stavebnice, ale cena 2800,- se mi zdála s mými bastlířskými možnostmi a zdroji až absurdní. Na internetu se dá sehnat všechno :-), tak jsem si sehnal jeho schema a mohl začít s přestavbou tohoto zdroje k obrazu svému.

Nyní k zapojení. Zdroj má plynulou regulaci výstupního napětí a nastavitelnou proudovou pojistku. IO U1A je LM324 (4-násobný OZ). První část LM324 U1A slouží jako reference, kterou se řídí dynamický odpor T1. U1B slouží k proudovému omezení výstupu. Porovnává napětí na snímacím rezistoru PR3 a napětí na potenciometru POT1. Jestliže je napětí na na PR3 větší, než na POT1, zvětší se výstupní napětí U1B a tím se zavře T2. Když se zavírá T2, zavírají se i T3-T5...dochází ke snížení výstupního proudu. Na jeho výstupu je zapojena červená LED přes omezovací odpor k signalizaci aktivity proudové pojistky (při zvýšení výstupního napětí OZ dojde k rozsvícení LED). Kondenzátor C9 a výkonový rezistor PR4 slouží jako ochrana proti zakmitávání proudové pojistky(reakce na skokové změny zátěže). U1C slouží k regulaci výstupního napětí, porovnává nastavené napětí na potenciometru POT2 a děliče R11,R12 na výstupních svorkách. Podle rozdílu napětí na těchto děličích jsou řízeny tranzistory T2-T5. Výstupní napětí je dáno rozdílem napětí na kondenzátoru C10 a úbytkem na výkonových tranzistorech T4 a T5.

Kondenzátory C12 a C13 blokují zdroj proti vf kmitání. Dioda D1 chrání zdroj při odpojování induktivní zátěže. Kondenzátory C1-C6 jsou filtrační (já zvolil "baterii" o 6ti 2200uF, větší kapacitou dosáhneme nižšího zvlnění na výstupu), pro signalizaci zapnutí síťového vypínače slouží zelená LED1. Obvod IC1 je šestinásobný invertor, slouží jako spínač stiskem zapni/stiskem vypni. Po spojení svorek RE+ a RE- (spínačem na panelu) dojde k sepnutí výkonového relé, které připojí kladnou výstupní svorku ke zdroji. K spínací cívce je antiparalelně zapojená rychlá dioda k potlačení napěťových špiček vzniklých při odpínání induktivní zátěže. Jako signalizace sepnutého výstupu je zelená LED3.

Toto základní schema bylo nutné po sestavení a oživení doplnit ještě nezbytnými součástkami (nývrh DPS už tyto změny obsahuje) a domotat transformátor (o tom více dále). Mezi RE+ a RE- (svorky pro připojení ovládacího spínače relé) bylo nutné zapojit keramiku 100nF(docházelo k samovolnému sepnutí výstupu při sepnutí síťového vypínače). PR3 jsem snížil na 0R11 (úbytek na PR3 max. 0,5V), abych mohl zvýšit regulaci proudu na výstupu až na 4A. Mezi piny LM324 8 a 9 doplnit keramiku 1n5, opět kmitání a ještě RC R15, C19 , zase kvůli kmitání.

Na následujícím obrázku je zapojení potenciometrů pro jemné a hrubé nastavení. Ve schematu je pouze jeden. Toto je doplněk, který je pro komfort nastavení. Druhý potenciometr pro jemné doladění není nutný pro správnou funkčnost zdroje, jeho hodnota by měla být alespoň 10x menší než hlavního regulačního potenciometru.

Ještě k popisu svorek. Mezi svorky 30V a GND se přivádí usměrněné napětí z transformátoru. Svorky T4-C, B, E a T5-C, B, E slouží k připojení výkonových tranzistorů 2N3055, případně ekvivaletních náhrad (KD503, atp.). Na svorky MI+ a MI-, se připojují vstupy modulu pro měření proudu. Obdobně na svorky MU+ a MU-, ty jsou naopak pro měření napětí. Podle potřeby se musí zapojit vhodný dělič, návod je ZDE. A nakonec svorky OUT+ a OUT-, to je regulovatelný výstup zdroje.

Oživení je jednoduché, po připojení transformátoru a zapnutí síťového spínače nastavíme pomocí TRIM2 velikosti maximálního napětí na výstupu, TRIM1 slouží k nastavení maximálního proudu na výstupu.

Na obrázcích je návrh DPS a osazení desky. Ještě dodám, že kondy ve zdroji jsem skládal z toho co jsem měl doma, vy si tam můžete dát jiné. A tady je dokumentace k návrhu.

Nakonec jsem si navrhl přední panel na skříňku...vypadá to mnohem lépe. Je ke stažení v dokumentaci. Formát odpovídá čelu skříňky KP-14.

Trafo jsem použil ze železných zásob a to 24V/100VA, takže nebude problém s odběrem až 4A. Je to relativně zbytečné, protože to bude potřeba minimálně, ale třeba se to někdy hodí. Dostačovalo by slabší, třeba 50VA trafo. Pokud dodržíte osazovací plán, zapojení bude fungovat na první pokus. Zapojení je relativně jednoduché, takže by problém být neměl. Výkonové rezistory jsem raději oproti zdroji z GESu předimenzoval, takže na pozicích PR1 a PR2 jsou použity paralelně 2 5W keramické rezistory a na pozicích PR3 a PR4 dokonce paralelně 2 10W keramické rezistory, raději jsem to krapet předimenzoval pro strýčka příhodu. Výkonové tranzistory, které se starají o regulaci jsem použil 2N3055 (pozor na levné čínské atrapy), možné je použít také KD503, nebo jiné NPN s podobnými parametry. Chladiče pro výkonové trandy jsou také předimenzované, aby byl dostatečný chladící potenciál, alespoň 2,5 K/W. Usměrňovací můstek, který není na DPS je vhodné umístit také na chladič, já ho dal k jednomu z výkonových trandů. Zpočátku jsem ho měl na DPS, ale nějaký watt se na něm ztratí a celkem topí. S chladičem problémy zmizely. Pro napájení panelových LCD měřidel je použito zvláštní trafíčko. Nastavení panelových měřidel řeším ZDE.

Fotečka na chladiče a výkonové trandy.

Ještě k tomu transformátoru...jak jsem se sám přesvědčil, vstupní napětí musí mít minimálně stejnou hodnotu (raději o pár voltů větší) efektivního napětí, jako napětí výstupní, které chceme odebírat. Takže při zatížení toho trafa na 30ti voltech se to pěkně rozlítalo 7Vpp a celý zdroj se rozkmital, ledka proudové zátěže začala svítít jako o život. Co z toho plyne? No přimotat závity...

Na prvních dvou fotkách máme originální trafo zbavené izolace.

Pokud se nám nechce počítat počet závitů, tak změříme napětí před a po namonání...u mě to byly 4z/volt. Domotal jsem 12 závitů, více už se mezi trafoplechy nevešlo (ještě by to cca 6 závitů chtělo). Na namotání budeme potřebovat měděný drát minimálně stejného průřezu, jako je původní...třeba z vyřazené tlumivky k výbojce. A prostrkáváme závity(následující 2 fotky).

A takhle vypadá v porovnání originál (vlevo) a dovinuté (vpravo).

No a máme tady měření. V tabulce jsou parametry zdroje, myslím si, že to je slušný zdroj. Posuďte sami. Na fotkách průběhy na osciloskopu. Měřeno na BM556 pomocí sondy BP7721. Tloušťky paprsku jsou docela silné, je to dáno fotoaparátem, trochu je roztáhl.

Pokud někdo budete zdroj stavět a vyskytnou se problémy, napište a problém vyřešíme.