|
Zasilacz, który opiszę wykonałem na podstawie artykułu Stefana Bykowskiego SP9CUX zamieszczonego w "Świat Radio" nr 11/97. Po kilku próbach polegających na zbudowaniu zasilacza w oparciu o różne systemy stabilizacji zdecydowałem się na wypróbowanie tego układu. Poprzedni układ ze stabilizatorem scalonym na LM723 działał poprawnie ale potrzeba odizolowania tranzystora od radiatora i obudowy zasilacza bardzo mi nie odpowiadała. Poniższy układ eliminuje te wady. Rozpocznijmy jednak od początku.
Należy zgormadzić odpowiednie części. Podstawą jest odpowiedzni transformator. Mój znalazłem w jednym ze starych i zepsutych komputerowych zasilaczy UPS . Właściwie miałem zamiar go wyrzucić ale po przyjrzeniu się bliżej stwierdziłem, że to rewelacyjny trafo. Mały, dużej mocy (550W), o napięciu wyjściowym 27V. Dla potrzeb zasilacza 13.8V odwinąłem uzwojenia do napięcia 21V. Tyle wystarcza aby zasilacz działał poprawnie. Mając główną część przystępujemy do działań. Na rysunku widzimy schemat zasilacza, który wykonałem.
Zasilacz podielić możemy na kilka bloków: zasilanie sieciowe, transformator, prostownik, układ stabilizacji, układ zabezpieczeń.
Zasilanie sieciowe.
Zasilanie od strony sieci musi przechodzić przez filtr sieciowy. Zapobiega on przesdostawaniu się energii w.cz do sieci zasilającej oraz zakłóceń sieciowych do odbiornika. W tym celu wykorzystałem rdzeń toroidalny z zasilacza komputerowego z nawiniętymi uzwojeniami dla filtracji napięcia 5V. Uzwojenia nawinięte były bifilarnie, przepuściłem napięcie zasilania przez te uzwojenia, wcześniej w obwodzie zamontowałem bezpiecznik, wystarczy 4 A. Za toroidem na zaciskach włącznika zamontowałem kondensator foliowy o pojemności 1 nF i napięciu 1000V. Można zastosować bardziej rozbudowane filtry, ten jednak mi wystarcza.
Prostownik.
W prostowniku zastosowałem 3 podwójne diody Schotkiego wylutowane z zasilacza komputerowego 30 A na 40 V. Jedną wykorzystałem całą a dwie pozostałe w połowie. Dlaczego? didy najczęściej połączone są katodami, ale zdarza się dioda połączona anodami. Jeśli mamy taką pare to po problemie, jeśli mamy diody tylko jednego typu musimy wykorzystać 3 szt. W ten sposób zbudowałem mostek Graetza. Zalecam wykorzystanie takich diód, dlaczego? W poprzednich konstrukcjach korzystałem z mostka fabrycznego 25A 1000V. Przy obciążeniu go prądem 20 A na pojedynczej diodzie odkładało się 2,5 V. W mostku Graetza prąd przepływa przez 2 diody stąd tracimy 5V! na samym mostku. 5V i 20 A to 100W start!!! A jak wygląda sprawa w przypadku diód Schotkiego? Normalnie spadek napiecia wynosi 0.16 V przy 20 A wynosi 0.65 V!!! Nie potrzeba dalej wyjaśniać: 1.3 V i 20 A to tylko 16 W start!!! Diody przykręciłem do kawałka blachy aluminiowej stosując przekładki izolacyjne. Można to zobaczyć na zdjęciu poniżej.
Układ stabilizacji.
Układ stabilizacji wykorzystuje scalony stabilizator 7912. Ponieważ jest problem z wyprowadzeniami nóżek układów typu 79.. na zdjęciu poniżej korzystając ze stabilizatora zcalonego 7905 pokazałem jak podłączać do zasilania (masa to plus zsilania!!!)
Układ stabilizatora zmontowałem na płytce uniwersalnej od strony druku, w postaci "pajęczyny". Na płytce umieściłem: stabilizator 7912, rezystory ustalające napięcie o mocy strat min. 2 W, tranzystor pomocniczy BDX241 oraz przylutowane bezpośrednio do nóżek7912 kondensatory blokujące 100 nF, zapobiegające wzbudzaniu się układu. W oryginalnym układzie stabilizatora zastosowano drogi i trudno dostępny tranzystor darlingtona. W moim wykonaniu tranzystror ten zastąpiłem układem dwóch tranzystorów. Pierwszy, słabszy BDX241 (można użyć dowolnego NPN o wzmocnieniu minimum 50 i prądzie kolektora co najmniej 3A), oraz dwa połączone równolegle KD502. Miałem takie w swoich zasobach i okazało się ze oba posiadają identyczne wzmocnienie 24. Równe wzmocnienie tranzystorów zapewnia, że prąd będzie rozkładał się równomiernie i oba tranzystory będa równo oddawały ciepło start. Gdyby wzmocnienia były różne, tranzystor o większym wzmocnieniu przenosiłby większy prąd co mogłoby spowodować jego nadmierne grzanie, co dalej wiążę się z uszkodzeniem. Nie polecam tranzystorów typu 2N3055. To fatalny krok!!! Na 8 sztuk, które posiadałem, wszystkie wykazyawały wzmocnienie 4, co przy prądzie 20 A wymaga by przez ich bazy przepływał prąd 5A!!! Jako tranzystory wykonawcze zastosować najlepiej dwa lub więcej tranzystorów o prądzie kolektora 20 A i wzmocnieniu conajmniej 20. Sprawdzić miernikiem! Płytkę stabilizatora przedstawia kolejne zdjęcie. Kolektor tranzystora pomocniczego BDX241 mozna przykręcić bezpośrednio do obudowy - tam występuje minus napięcia wyjściowego. Dla stabilizatora zastosować przekładkę izolacyjną. Obudowa 7912 połączona jest z wejściem (nóżka 2) układu.
Układ zabezpieczenia przeciwzwarciowego.
Układ zabezpieczenia przeciwzwarciowego tworzy rezystor 0.028 Om oraz tranzystor BD135. Gdy prąd przepływający przez opornik wywoła odłożenie się napięcia 0.7 V tranzystor zaczyna przewodzić uruchamiając zabezpieczenie. Problemem jest wykonanie opornika. Ja opornik wykonałem z drutu miedzianego o średnicy 0.8 mm i długości ok 50 cm. Rezystory takie mozna wykonać samemu w bardzo łatwy sposób. Wykorzystujemy w tym celu znany wzór na opór przewodnika w kształcie walca (długi okrągły drut to walec!):
R = (r * l) / S
gdzie:
R - opór w Omach,
r - opór właściwy, dla miedzi wynosi on 1.8*10E(-8) [Om * m]
l - długość przewodnika (drutu),
S - powierzchnia przekroju (obliczona ze wzoru na pole koła S=pi * r²)
Jeżeli średnicę drutu wyrazimy w mm, opór w omach to długość drutu w cm obliczymy wg. poniższego wzoru:
l = R * d² * 4347
Gdy mierzymy średnicę drutu w emalii to dobrze jest odjąć od wartości zmierzonej suwmiarką ok. 0.03 mm na emalię otaczającą drut. Drut nawinąć w zwojnicę tak, aby sąsiednie zwoje miały ok. 1mm odstęp. Dobrze jest nawinąć drut na rurkę ceramiczną np. ze starego opornika telewizyjnego. Opór tego rezystora dobieramy w zależności od obciążenia prądowego zasilacza. Ja założyłem ograniczenie przy 25 A (jeśli popłynie prąd większy niż 25 A to układ potraktuje to jako zwarcie). Korzystając ze wzoru:
R = 0.7 / I
gdzie:
I - natężenie prądu zwarciowego w [A].
Zdjęcie układu zabezpieczenia przeciwzwarciowego.
Tranzystory wykonawcze.
Jako tranzystory wykonawcze użyłem dwóch KD502 o identycznym wzmocnieniu prądowym zamocowanych na radiatorze przykręconym bezpośrednio do obudowy aluminiowej zasilacza. Do radiatora przymocowałem również wentylator od komputera bo był troszkę za mały. Jednak nawet bez chłodzenia wymuszonego zasilacz działa bez problemu, ale mocno się grzeje przy 25 A poboru prądu ciągłego. Zastosowanie tego układu stabilizacji spowodowało, że tranzystory mniej się grzeją i większa jest wydajność prądowa zasilacza niz przy układzie z LM723. W płycie czołowej zamonotwałem woltomierz oraz diodę LED sygnalizującą załączenie zasilacza. Wentylator załączam ręcznie przy pracy na KF, na UKF (mniejszy pobór prądu) go nie włączam.
Podsumowanie.
Zasilacz pracuje od 15 lutego 2002. Waga z kablem to 5.35 kg. Wydajność (ograniczona) 25A. Wymiary: 19 cm * 19 cm* 19 cm. Działa rewelacyjne. Powodzenia w konstrukcjach.
|
