Zasilacz Stabilizowany 13,8V/25A NIEZWYKŁY!

Na Forum Elektrody zostało zaprezentowanych już bardzo wiele różnych zasilaczy różnego typu. Ten na zdjęciu to przykład prostego zasilacza warsztatowego stabilizowanego o ustalonych parametrach: napięciu 13,8V i prądzie maksymalnym do 25A.

Przy projektowaniu, w celu uproszczenia konstrukcji przyjęto następujące założenia:
1. Brak wyłącznika sieciowego – zasilacz jest przeznaczony do użytkowania w warsztacie z listwy zasilającej, którą będę wyłączał po zakończeniu pracy.
2. Jeden tranzystor mocy – po co mocować wiele tranzystorów, jak wystarczy jeden?! Czyste lenistwo!
3. Przewody wyjściowe wyprowadzone z tylnej ścianki urządzenia – nie chcę zacisków wyjściowych, bo wolę zakończone krokodylkami przewody – wygodniej podłączyć jakiś odbiornik i mniej bałaganu na stole warsztatowym.
4. Urządzenie ma być przeznaczone głównie do zasilania radiostacji KF, radiotelefonów itp., odbiorników samochodowych (przy naprawie), wzmacniaczy samochodowych itp. Dodatkowo ma być automatycznym prostownikiem do ładowania akumulatorów samochodowych.
5. Nie ma to być żaden zasilacz z możliwością regulacji czegokolwiek – po zamknięciu obudowy mamy gotowe i konkretnie pracujące urządzenie.
6. Zasilacz ma być w miarę nowoczesny, z uwagi, że za pasem mamy 2010 rok.
7. Konstrukcja modułowa z najprostszym montażem.


Zasilacz ma klasyczną budowę: przewód sieciowy poprzez termistor NTC (do tłumienia przetężeń rozruchowych) podaje napięcie ~230V na uzwojenie pierwotne transformatora toroidalnego. Uzwojenie wtórne łączy się mostkiem prostowniczym z diodami Schottky,ego (dla zmniejszenia strat mocy), dalej jest bateria elektrolitów (6 sztuk 15 000uF/25V). Bezpośrednio od elektrolitów jest dołączony stabilizator SN1425EX a za nim to już tylko kable wyprowadzające stabilizowane napięcie na zewnątrz. Żeby było łatwiej zorientować się w parametrach pracy zasilacza na przedniej ściance jest wycięty otwór pod maskownice z przyciemnionej plexi i zamocowany wyświetlacz lampowy VFD. Wyświetlacz przy pomocy 3 przewodów jest równocześnie zasilany i sterowany z miernika ASC-525. Ten z kolei informacje o napięciu, prądzie, temperaturze pobiera z płytki stabilizatora SN1425EX za pomocą 10-cio żyłowej taśmy typu IDC. Tą samą taśmą jest przekazywane zasilanie do modułu ASC-525 i dalej po przetworzeniu na 5V do wyświetlacza VFD. Równocześnie z ASC-525 jest tą taśmą wysyłane do SN1425EX sterowanie wentylatorem i blokadą zasilacza.
Laminaty użyte do budowy tego zasilacza zostały zaprojektowane i wykonane w firmie DrukFam w Bydgoszczy. Ze względu na mnogość różnorodnych laminatów musiałem nadać jakąkolwiek nazwę lub numerację – i tak moduł stabilizatora nazwałem SN1425EX a moduł pomiarowy ASC-525. To nazwy wyssane z palca ale nikomu to raczej nie przeszkadza.
Transformator sieciowy zamówiłem w firmie Teleconector z Koronowa, niedaleko Bydgoszczy. Jest to specjalnie na moje potrzeby przygotowany transformator o napięciu 14V i prądzie do 25A. Na moją prośbę uzwojenie wtórne jest nawinięte kilkoma równocześnie przewodami, o większej średnicy niż to wynika z obliczeń – dążyłem do tego, aby spadek napięcia pod obciążeniem był możliwie minimalny. Udało się! Proszę się nie dać zwieść napisami na transformatorze.
Zamiast diod Schottky,ego można użyć zwykły mostek prostowniczy, jednak należy wtedy zadbać o wyższe napięcie z transformatora (1V minimum więcej) i rozwiązać problem odprowadzenia bardzo dużych ilości ciepła – w praktyce radiator nie wystarcza. Ja zdecydowałem się na pierwsze, droższe rozwiązanie ale z niższą temperaturą i wyższą niezawodnością.
Radiator na tranzystor mocy kupiłem z odzysku na Allegro za 10zł. Po wyczyszczeniu i nasmarowaniu ośki wentylatora pracuje jak nowy. Wywierciłem w nim jeden otwór o średnicy 3mm do zamocowania modułu SN1425EX z tranzystorem mocy i zamocowałem w obudowie.
Obudowa jest również z „odzysku” po jakimś złomie elektronicznym za 15zł na Allegro. Otwory niepotrzebne zaślepiłem klejem dwuskładnikowym. Otwory dodatkowe zostały wykonane piłą tarczową o średnicy 30mm i wiertarko-szlifierką. Następnie obudowa została pomalowana na czarno.
Wyświetlacz VFD pochodzi z dna szuflady, nie miałem co z nim zrobić a wyrzucić było szkoda. Zamiast wyświetlacza lampowego VFD ze sterowaniem szeregowym można wykorzystać dowolny inny wyświetlacz 2x20 znaków lub 2x16znaków lub ostatecznie 2x8znaków. W programie jest BIOS i tam wszystko odpowiednio programujemy. Może być sterownie szeregowe lub równoległe. Może to być VFD, LCD lub OLED. Program i płytka przewiduję obsługę praktycznie każdego wyświetlacza, z wyjątkiem graficznych i siedmiosegmentowych.
Bateria kondensatorów o pojemności 90mF jest ukryta w najzimniejszym stosunkowo miejscu w całym wnętrzu obudowy zasilacza, w dolnej części przedniej ścianki. Elektrolity zamocowałem na uniwersalnym laminacie i solidnie połączyłem między sobą. Z jednej strony wchodzą przewody od prostownika, z drugiej wychodzą do stabilizatora.
Wiem, że jeden tranzystor polowy MOSFET do takiego zasilacza to wydaje się mało, ale za to jest super sprawny system odprowadzania ciepła z miedziano-aluminiowym radiatorem i wentylatorem. Rozwiązanie znakomicie się sprawdziło, również dlatego, że jest użyty transformator na najniższe napięcie z jakim się kiedykolwiek spotkałem w zasilaczu na 13,8V. Typowe napięcie to 17 do 19V i potrzeba użycia z 4 do 6 tranzystorów npn typu KD502, 2N3055, BD249C itp.
Testy przeprowadziłem w ciągu miesiąca – pracę pod obciążeniem – z różnymi obciążeniami przez co najmniej 24h na każde obciążenie. Na początek 5A, później 10A, 15A i 20A. Więcej na stałe obciążyć da się ale nie dłużej niż na godzinę, bo transformator za bardzo grzeje się. Tętnienia są na wyjściu, pod obciążeniem 20A na poziomie 2mV. Zasilacz jest odporny na zwarcie. Schematy są moim opracowaniem i nie wzorowałem się na żadnym znanym mi rozwiązaniu.
To właściwie wszystko. Chętnie odpowiem na pytania jeśli coś jest niejasnego. Po zmontowaniu układ działa od razu prawidłowo i nie wymaga uruchomienia. Program do wgrania do procesora jest w załącznikach. Mam możliwość udzielenia bezpłatnej pomocy każdemu chętnemu w testach i uruchomieniu zasilacza w przypadku jakichkolwiek problemów. W firmie DrukFam w Bydgoszczy można również zamówić wykonanie laminatów dla tych którzy nie chcą ich projektować sami – proponuję zwrócić się bezpośrednio do tej firmy. To samo dotyczy transformatora i pozostałych niezbędnych części. Zastrzegam prawo do wykorzystania zamieszczonej dokumentacji w celach komercyjnych bez mojej zgody. Każdy może ją wykorzystać na swoje indywidualne potrzeby.
Jest oczywiste, że można samemu wszystko wykonać z posiadanych zapasów i koszt wyniesie poniżej 100zł. Można niektóre elementy zastąpić innymi, to nie jest sztywne rozwiązanie tylko elastyczna konstrukcja. Nikt nie zabroni wykorzystania transformatora z UPS-a. To co widać na zdjęciu to raczej przykład rozwiązania bo możliwości jest nieskończenie wiele. Jeżeli będzie zainteresowanie tym tematem to spróbuję jeszcze pokazać przykład zasilacza regulowanego laboratoryjnego z moimi rozwiązaniami.
Pozdrawiam!
Bartłomiej Okoński SQ2WKO


Poprawiłem. Proszę zapoznać się z wewnętrznym regulaminem działu DIY. Następnym razem taki post poleci do kosza.
/Faces/