Tento malý stabilizovaný regulovatelný síťový zdroj malých bezpečných napětí je určen na pokusy s elektronkami, ale hodí se i k napájení mnoha jiných věcí včetně moderních přístrojů s tranzistory a mikrořadiči a k nabíjení lithiových článků. Dává 4 různá stejnosměrná výstupní napětí, záporný pól je pro všechny výstupy společný. Výstup 0 až 6,4 V je určen k napájení polovodičových obvodů a ke žhavení elektronek. Výstupy 24, 36 a 48 V jsou určeny pro anody elektronek.
Je to lineární zdroj s dobře filtrovaným výstupním napětím. Má dvojitou izolaci ve tř. II. a dvoužilovou síťovou šňůru, takže nemůže vzniknout rušivá zemní smyčka přes ochranný vodič.
Omezení proudu pro výstup 24 a 36 V je společné, dohromady se nesmí z obou výstupů odebírat více než 20 mA.
je 230 V/50 Hz, příkon menší než 15 W.
Šířka 18 cm, výška 8,5 cm včetně nožek, délka 19 cm včetně vyčnívajících ovládacích prvků a chladiče. Hmotnost 1,14 kg.
Sehnat vhodný transformátor, který by dal rovnou požadovaná napětí 7 V, 24 V, 36 V a 48 V je obtížné, tak jsem musel improvizovat. Podařilo se mi obstarat síťový transformátorek se sekundáry 2x6 V a 7 V, zalitý v plastu a s dvojitou izolací. Větší napětí 24 až 48 V získávám pomocí násobičů. Kdybyste sehnali transformátor se sekundárními vinutími 7 V, 24 V, 36 V a 48 V, nepotřebovali byste násobiče, stačily by jednoduché usměrňovače a zapojení by vyšlo jednodušší a lepší. Když neseženete nejvhodnější transformátor, budete muset násobiče použít, případně jejich zapojení změníte, když budete mít jiný transformátor, než jsem sehnal já. Zde vidíte příklad možného řešení.
Dvoucestným usměrněním 6V pomocí dvojité bytelné Schottkyho diody D1, D2 typu 3045CT (zatížitelnost 2x15 A) a filtrací kondenzátorem C8 10 mF se získá napětí 7 až 9 V, které je stabilizováno nízkoúbytkovým stabilizátorem s OZ IC1A a výkonovým MOSFET T5, který má velmi malý odpor v sepnutém stavu. Diody jsem předimenzoval, aby měly co nejmenší úbytek v propustném směru. K napájení OZ se usměrňují střídavá napětí 6+7 V, nabitím kondenzátoru C10 470 µF na vrcholovou hodnotu získáte 18 V. Ještě vyšší napětí se získají různými zapojeními zdvojovačů. Jsou použity poměrně velké elektrolytické kondenzátory, aby napětí za usměrňovači byla co největší, nejtvrdší a málo zvlněná. Zdvojovač má vždy větší výstupní odpor než obyčejný dvoucestný usměrňovač, ale nedostatečná kapacita kondíků ve zdvojovači by odpor ještě zvětšovala.
Napětí 36 a 48 V se filtruje aktivními filtry s Darlingtonovými tranzistory T1 a T3, doplněnými elektronickou pojistkou omezující proud s tranzistory T2 a T4. Napětí 24 V se stabilizuje int. obvodem IC2 78L24. Na výstupu jsou ochranné zenerky chránící nízkonapěťové stabilizátory před větším napětím, které by se tam mohlo dostat při zkratu 48 V výstupu na jiný výstup s nižším napětím. Červené LED ukazují přetížení - činnost omezovače proudu, zelená že je zdroj zapnutý.
Regulovatelné napětí 0 až 6,4 V se nastavuje desetiotáčkovým potenciometrem R5 47 kΩ, připojeným na referenční stabilizátor VR1 TL431. Zpětná vazba vede přes dělič R6 a R7. Regulační odchylku zesiluje operační zesilovač IC1A, a řídí výkonový FET T5. Výstupní napětí měří třímístný digitální panelový voltmetr.
Proudové omezení se nastavuje jemným třičtvrtěotáčkovým drátovým potenciometrem R15 25 kΩ. Odpor R1 slouží jako bočník k zjišťování odebíraného proudu. Rozdíl mezi napětím na R15 úměrným nastavenému maximálnímu proudu a úbytkem na R1 úměrným odebíranému proudu vyhodnocuje rozdílový zesilovač, tvořený operačním zesilovačem IC1B a odpory R8, R12, R13 a R14. Pokud odebíraný proud překročí nastavený proud, tak se zvětší úbytek na R1 natolik, že napětí na výstupu IC1B klesne, a přes D8 a LED1 začne odvádět proud z hradla T5 a tak snižovat napětí na hradle. Tím klesne napětí na výstupu, aby se odebíraný proud rovnal nastavenému. Když je odpor zátěže příliš malý nebo nastal zkrat, IC1B tak udržuje téměř stálý proud na výstupu. Pod knoflík u R5 nakreslíte stupnici omezení proudu.
Maximální velikost regulovaného stabilizovaného napětí při oživování jemně nastavíte změnou odporu R7, mě to vyšlo na 5,6 kΩ + 680 Ω. Nemám rád trimry, raději skládám pevné odpory, jsou spolehlivější a stabilnější. Je třeba nastavit největší napětí, při kterém s maximální zátěží ještě stabilizátor dokáže stabilizovat a na výstup neproniká zvlnění. Necháte při tom ještě nějakou rezervu pro případ poklesu napětí v síti.
Při oživování nastavíte rozsah omezení proudu. Nejmenší proud omezení se nastavuje změnou R9. Největší proud omezení nastavíte změnou R10 tak, aby při natočení R15 na maximum začalo zabírat asi při 1,01 A.
Při použití součástek uvedených ve schematu by měl být stabilizátor napětí s IC1 stabilní. Pokud použijete jiné součástky, třeba jiný typ tranzistoru T5, budete muset pokusně ověřit stabilitu regulace níže uvedeným způsobem jak jsem to dělal při oživování já, a případně změnit velikost C14.
Budete-li seřizovat korekční prvky pro stabilitu regulace, na začátku připojíte pokusně jen malý C15, třeba 10 µF, na výstup připojíte osciloskop a budete zkoušet stabilitu smyčky. Při kapacitní zátěži regulátor napětí zakmitává, přestane kmitat až když je kapacita C15 větší než několik desítek až stovek µF. Korekční kondenzátor C14 jsem pokusně vybral tak, aby regulátor napětí byl stabilní při co nejmenší kapacitě C15. Pokusně jsem přikládal na výstup různé kondenzátory a škádlil obvod připojením a odpojením zátěže. Osciloskopem jsem sledoval, zda se nerozkmitá. Při C14 okolo 820 pF jsem dosáhl toho, že regulátor byl stabilní při C15 větším než 10 µF. Pak jsem dal C15=100 µF, aby pokryl zátěžové špičky, protože regulační smyčka je pomalá. Bez C15 při skokovém zvýšení zátěže napětí krátkodobě na pár milisekund kleslo a při odpojení zátěže zase krátce stouplo nad požadovanou hodnotu. S C15=100 µF se tyto výkyvy podstatně zmenšily. Pokud byste stabilizátorem nenapájeli jen žhavení elektronek, ale nějaký elektronický obvod, tak ten v sobě obvykle má další kondenzátory blokující napájení, které ještě pomohou.
Zpětnovazební odpor R6 je pravým koncem připojen až ke kladné výstupní svorce, a záporná svorka regulačních obvodů je spojena se zápornou svorkou zdroje až na záporné výstupní svorce, aby se zpětnou vazbou vyhodnocovalo napětí až na svorkách a neuplatil se úbytek napětí na silových vodičích uvnitř zdroje.
Omezení proudu pomocí OZ funguje také poměrně přesně. Omezení proudu začíná zabírat při 1,01 A a zkratový proud je 1,03 A. Omezení proudu u pevných výstupů 24 V, 36 V a 48 V udělané tranzistorem nefunguje tak strmě, při zvyšování odběru napětí klesá postupně a zkratový proud je asi 1,5 násobek proudu, při kterém ochrana začíná zabírat. Uvažoval jsem o tom, že kdyby digitální voltmetr vyzařoval rušení do okolí nebo ho pouštěl do měřeného vstupu (výstupu zdroje), mohl bych jeho napájení vypínat pomocným spínačem. Proto jsem tam dal zelenou LED4, aby i při zhasnutém displeji bylo vidět, že je zdroj zapnutý. Zjistil jsem, že vypínat voltmetr není třeba, nepozoroval jsem osciloskopem žádný únik rušení z voltmetru. Ani napájený přijímač nezachytil žádné rušení.
Odpory R1, R6 až R10 a R12, R13, R14 musejí být přesné stabilní s kovovou vrstvou.
Pokud neseženete rezistor R1 0,05 Ω, můžete ho vyrobit z kousku tlustého odporového drátu třeba z konstantanu nebo manganinu, nebo ho poskládat paralelně z několika rezistorů s větším odporem. Místo odporu R1 také můžete zapojit ampérmetr 1 A s úbytkem 50 mV, já jsem ho tam nedal, nevešel by se mi do krabičky. Na posici R5 a R15 lze použít i potenciometry s jiným odporem, třeba 10 kΩ.
Pokud neseženete stejný výkonový MOSFET FDP050AN06A0, dá se
nahradit třeba IRF3205, který mají v GME. Asi ale bude mít
jinou kapacitu hradlo-emitor, která má vliv na vlastnosti
regulační smyčky, takže budete muset pokusně upravit kondenzátor
C14. Proto jsem popisoval, jak ho vybrat pro nelepší stabilitu.
Tranzistor FDP050AN06A0 není ničím výjimečný, použil jsem ho,
protože jsem ho měl ve svých zásobách. Stavím z toho, co mám, a
zapojení přizpůsobuji vlastnostem dostupných součástek.
Zdroj jsem vestavěl do kupované plastové krabičky z ABS o vnějších rozměrech 18 x 15,8 x 8,5 cm. Obvody jsou zapojeny na univerzální destičce plošných spojů, nenavrhoval jsem pro tento přístroj tišťák. Transformátor z výroby zalitý v pryskyřici původně určený do plošných spojů je připevněn na samostatné destičce z tvrzené tkaniny, opatřené nýtovacími pájecími očky a dutými nýtky, do kterých zapadají vývody transformátoru. Místo toho můžete udělat pro trafo a usměrňovače jednoduchý tišťák s dělicími spárami vytvořenými škrábáním, ale okolo přívodů primáru a mezi primárem a sekundárem musíte udělat co nejširší izolační mezery.
Pod destičkou s transformátorem je ještě další izolační destička z termosetu, třeba sklolaminátu nebo pertinaxu, která kryje vývody a pájecí očka.
U spodního a horního okraje zadní stěny je vyvrtáno několik řad direk o průměru 3,5 mm, aby dovnitř mohl proudit vzduch a transformátor se mohl chladit.
Výkonové tranzistory T1, T3 a T5 jsou připevněné na chladiči, žebrované hliníkové desce o rozměrech 80 x 55 x 15 mm, která je natřená základovkou na barevné kovy Formex a černou matnou vrchní barvou. Chladič můžete udělat i větší. Před nátěrem desky místa pro tranzistory zalepíte kousky lepicí pásky, kterou po uschnutí barev sloupnete, tak aby místa byla holá. K upevnění T5, který nemá dirku pro šroubek, jsm použil ocelový pásek s 2 dírkami na koncích, který jsem přišrouboval k chladiči dvěma šroubky M3. Pod tranzistory dáte izolační podložky ze slídy natřené silikonovou vazelínou nebo z tenké šedé silikonové gumy. Chladič je distančními sloupky připevněn na zadní stěnu skříňky zdroje tak, aby mezi stěnou a chladičem byla mezera kterou může proudit vzduch.
Zpět na domovskou stránku Petra Jeníčka