Laboratorní napájecí zdroj je jedním z hlavních zařízení amatérské rádiové laboratoře. Dnes shromáždíme a zkontrolujeme zajímavý diagram. Možnost uvedená v tomto článku je velmi populární na otevřených prostranstvích World Wide Web pod názvem jednoduchého a dostupného zdroje napájení.
Toto schéma je vyhrazeno pro samostatné vlákno fóra, bylo vyvinuto osobou pod přezdívkou „olegrmz“.
Schéma bylo opakovaně vylepšováno a v současné době existuje celkem asi tucet různých variací a úprav. Jako příklad uvedeme první verzi od autora. Další pokyny jsou převzaty z kanálu YouTube AKA KASYAN.
Pár slov o schématu. Ve skutečnosti se jedná o plnohodnotný laboratorní napájecí zdroj se stabilizací jak v napětí, tak v proudu. Rozsah nastavení výstupního napětí je od 0V do 25V, proud je prakticky od 0 do 1,5-2A.
V případě potřeby může být výstupní napětí tohoto zdroje napájení až 50V:
A proud je nejméně 10A. Chcete-li to provést, přidejte výkonové tranzistory.
Obvod pracuje zcela v lineárním režimu, poskytuje velmi plynulé nastavení napětí i proudu. Ve výstupním napětí nejsou prakticky žádné vlnky.
Srdcem obvodu je duální operační zesilovač.
Na levé straně obvodu je regulátor napětí.
Jak vidíte, navíc existují dva celé stabilizátory napětí.
Vyvstává otázka: Proč je to nutné a proč ne omezeno na jednu? Druhý stabilizátor je 12V a docela dobrý, ale problém je v tom, že na svůj vstup nemůže dodávat více než 30-35V, ale první tiše tráví vyšší napětí, ale jeho výstupní napětí nesvítí stabilitou. V tomto případě se zdá, že jeden stabilizátor pokrývá nedostatky druhého. Během provozu se téměř nezahřívají, protože napájejí pouze operační zesilovač, jehož proudová spotřeba je malá.
Operační zesilovač je napájen druhým 12V regulátorem napětí, v původním obvodu se používá čip lm324 sestávající ze 4 operačních zesilovačů.
Ale protože máme v obvodu pouze dva kanály, bylo rozhodnuto nahradit operační zesilovač čipem lm358, obsahuje pouze 2 nezávislé operační zesilovače.
Tento obvod je také zajímavý v tom, že proudová zpětná vazba řídí výstupní napětí.
Když zdroj energie pracuje jako stabilizátor napětí, první operační zesilovač pracuje jako komparátor a poskytuje stabilní výstupní napětí, které je referencí pro druhý zesilovač, na kterém je zabudována regulace napětí.
Současný omezující systém je klasický.
Referenční napětí je přivedeno na neinvertující vstup prvního operačního zesilovače prostřednictvím děliče.
Dále, když je zátěž připojena, je úbytek napětí, který se vytvoří na proudovém senzoru, porovnán s referenčním. Na základě rozdílu ve výstupním stavu se operační zesilovač plynule mění.
Násilnou změnou referenčního napětí pomocí proměnného odporu jsme vlastně nuceni operační zesilovač změnit své výstupní napětí, což v konečném důsledku vede k hladkému otevření nebo uzavření výkonového tranzistoru a ke změně výstupního proudu zdroje energie.
Výkonový tranzistor. V konkrétním příkladu autor použil 2SD1047.
Je to docela vysoké napětí, proud kolektoru je 12A.
A energie rozptýlená kolektorem je asi 100 W.
Výkonový tranzistor může být nahrazen jakýmkoli jiným podobným kolektorovému proudu ze 7A, je také žádoucí použít tranzistory v balíčku TO-247 nebo TO-3.
Obvod pracuje v lineárním režimu, takže tranzistor musí být nainstalován na masivním radiátoru, možná budete potřebovat další proud vzduchu. Radiátor, který autor používá, je poměrně malý, radiátor je zde mnohem potřebnější.
Signál z operačního zesilovače je invertován tranzistorem s nízkým výkonem a přiváděn do předvýstupního klíče, který ve skutečnosti řídí výstupní tranzistor.
Obvod má 2 proměnné odpory. Jsou nezbytné pro plynulé a přesné nastavení výstupního napětí.
Úplná revoluce dolaďovacího odporu umožňuje nastavení napětí v rozsahu asi 3V. Obrázek níže ukazuje odpor, který nastavuje výstupní výstupní napětí.
Na desce plošných spojů jsou 3 propojky. Bylo by možné obejít se bez nich, ale autor byl ve spěchu během rozložení desky, obecně to mohlo být lepší, ale přesto je deska plně funkční. Můžete si ji stáhnout spolu s obecným archivem projektu na tento odkaz.
Na desce je umístěn usměrňovač s elektrolytem pro napájení.
Všechny energetické komponenty, které se během provozu zahřívají, jsou umístěny poblíž. To je nezbytné pro snadnou instalaci na běžný radiátor. Kromě toho je nutné izolovat všechny komponenty od tělesa chladiče pomocí speciálních tepelně vodivých těsnění a plastových pouzder.
Vstupní usměrňovač s proudem 4-5A, ale je žádoucí dodávat 10 ampérový elektrolyt při 50-63V s kapacitou 2200uF.
Začněme testy. Začněme jednoduchým - plynulým nastavením minimálního výstupního napětí. Vstup je 30V, maximální výstupní napětí je asi 23V, minimální napětí je nula, nastavení je velmi plynulé, můžete nastavit alespoň 10mV.
Spotřeba proudu stabilizátoru bez zátěže je asi 10-20 mA, ale to bude přímo záviset na výstupním napětí, protože na výstupu je zátěžový rezistor.
Neexistují žádné stížnosti na omezení proudu, vše funguje tak, jak má. Při zatížení je proud regulován s dostatečnou plynulostí. Horní limit je asi 1,5A, dolní - 60 mA, ale hraní s příslušným děličem (viz obrázek níže) lze provést ještě méně.
Nyní nevýhody tohoto zdroje napájení. Problém je tento: pokud se pokusíte zkratovat jednotku při minimálním proudu, pak proud není omezen, a pokud je transformátor silný, můžete se rozloučit s výkonovým tranzistorem.
Je však třeba poznamenat, že v následujících verzích bylo schéma dokončeno a tento problém byl zcela vyřešen.
Ale při maximálním proudu všechno funguje jasně, při zkratu se jednotka dokonale vyrovná.
Další test - kontrola fungování zpětné vazby, jinými slovy - stabilizace při náhlém přepětí a poklesu síťového napětí. Simulujeme poklesy napětí jiným laboratorním zdrojem energie, který ve skutečnosti bude pohánět náš stabilizátor. Výstupní napětí stabilizátoru je nastaveno na 12V.
Jak vidíte, zde je vše jasné, nastavené napětí je stabilní. Dále zkontrolujte stabilizaci proudu, nastavte výstupní proud na 1A a opakujte stejný test.
I zde je vše v pořádku, jednotka se chová přiměřeně, výstupní proud se nemění.
To je vše. Děkuji za pozornost. Uvidíme se brzy!
Video autora: