Laboratoryjny Zasilacz Symetryczny 3,3-26 V

Witam.

Chciałbym przedstawić swoją wersję zasilacza symetrycznego.
Układ jest najzwyklejszym zasilaczem regulowanym zbudowanym na dość starym już stabilizatorze uA723. Sam projekt płytki powstał już bardzo dawno temu, ale dopiero teraz przyszedł czas na uruchomienie całości. Zasilacz dostarcza symetrycznego napięcia wyjściowego w zakresie 3,3-26V i prądzie do 3A. Przekroczenie maksymalnej wartości prądu powoduje odcięcie tranzystorów wyjściowych, co można traktować jako zabezpieczenie nadprądowe. Bezpośredniej regulacji podlega napięcie dodatnie, natomiast ujemna część podąża za dodatnią dzięki układowi zbudowanemu na wzmacniaczu TL081.

Większość układów zasilana jest napięciem pojedynczym, ale jak już się sam kilka razy przekonałem - w każdym warsztacie powinien znaleźć się taki właśnie układ. Przydaje się szczególnie przy konstrukcjach analogowych z wykorzystaniem wzmacniaczy operacyjnych czy też do wstępnego uruchomienia wzmacniaczy mocy. Zaletą opisywanej tutaj konstrukcji jest bardzo niski koszt, którego 90% stanowi transformator sieciowy. Po uzupełnieniu zasilacza w układy do pomiaru napięcia i prądu, opisywany zasilacz stanie się bardzo poważnym przyrządem laboratoryjnym.



Sercem układu jest stabilizator U1 (uA723), który jest precyzyjnym scalonym regulatorem napięcia. Układ ten zawiera temperaturowo kompensowane źródło napięcia referencyjnego, wzmacniacz błędu i tranzystor wyjściowy pozwalający na przepływ prądu do 150mA. Układ U1 pracuje w typowej konfiguracji, w której jego wewnętrzny wzmacniacz błędu porównuje napięcie z dzielnika R0 (5,6k)- R3 (4,7k) z napięciem, jakie panuje na wyjściu zasilacza. Rezystory R4 (220R) i R5 (6,8k) oraz potencjometr P1 (50k) dostarczają do wejścia odwracającego we wzmacniaczu błędu U1 odpowiednią frakcję napięcia wyjściowego (dobór wartości elementów dzielnika w zależności od napięcia wyjściowego zostanie opisany w rozdziale "Budowa"). Występujące tutaj ujemne sprzężenie zwrotne wymusza na wyjściu wzmacniacza błędu takie sterowanie, aby dzięki elementom regulacyjnym R1 (560R), T1 (BD911) i T2 (BD139) napięcie na wyjściu uzyskało odpowiednią wartość. Napięcie z suwaka P1 zrówna się z napięciem z dzielnika R0 - R3 w stanie równowagi, a zatem kręcąc potencjometrem wymusimy napięcie wyjściowe o takiej wartości, żeby suwak pozostawał cały czas na tym samym potencjale. Przekręcenie potencjometru w stronę rezystora R4 obniża napięcie wyjściowe. W roli P1 można zastosować potencjometr wieloobrotowy, co umożliwi dokładną regulację napięcia. Inną metodą jest wykorzystanie dwóch potencjometrów, jednego o małej, a drugiego o dużej wartości. Potencjometr o małej wartości posłuży w tym wypadku do regulacji dokładnej napięcia.

Rezystor R2 (0.2R/5W) wraz z tranzystorem T6(BC548) pracuje w roli zabezpieczenia nadprądowego (ograniczenia prądu). Jeśli prąd pobierany z zasilacza rośnie, to spadek napięcia na R2 także wzrasta. Otwierający się tranzystor T6 przy spadku napięcia równym około 600mV spowoduje zwarcie między emiterem a bazą tranzystorów sterujących, a tym samym ograniczy prąd płynący przez T1. Działa tu kolejne sprzężenie zwrotne, a prąd zostanie ograniczony do wartości około 0.6/R2, co w tym przypadku daje 3A. Wartość rezystora należy dobrać we własnym zakresie, mając na uwadze zastosowany transformator i jego osiągi. W roli T1 w większości wypadków konieczne będzie zastosowanie kilku tranzystorów połączonych równolegle, aby rozłożyć płynący prąd i rozpraszanie mocy na kilka tranzystorów. Zostało to dokładnie opisane w dziale "Budowa".

Za regulację ujemnej połówki zasilania bezpośrednio odpowiada wzmacniacz operacyjny U2 (TL081). Jego wyjście steruje bezpośrednio tranzystorami T3 (BD140) i T4(BD912). Rezystor R9 (560R) ogranicza prąd bazy T3, pełniąc analogiczną rolę jak R1 w dodatniej połówce zasilacza. Dzielnik R6 (100k), R7 (100k) i P2 (10k) dobrany jest w taki sposób, aby w stanie ustalonym na suwaku P2 panował potencjał masy. Wzrost napięcia na wyjściu dodatniej połówki zasilacza spowoduje wzrost potencjału na suwaku potencjometru P2, jednocześnie wzmacniacz U1 dążąc do zrównania potencjału na swoich obu wyjściach spowoduje obniżenie ujemnej połówki zasilania za pośrednictwem elementów regulacyjnych T3 i T4. Napięcie na ujemnej połówce będzie zatem podążać za dodatnim, o ile tylko dzielnik R6, R7, P2 będzie ustawiony na podział 1:1. Tranzystor T5 (BC557) ogranicza prąd w ujemnej połówce zasilania w taki sam sposób jak opisany wcześniej T6 w dodatniej połówce. Maksymalna wartość prądu w tym przypadku to 0.6/R8.

Do gniazd IN1 (ARK) oraz IN2(ARK) należy podłączyć dwa niezależne uzwojenia transformatora zasilającego. Napięcie zostanie wyprostowane w mostkach Br1 (5A) i Br2 (5A) oraz będzie filtrowane za pomocą pojemności C1, C2 (4700uF) oraz C3, C4 (100nF), po czym trafia bezpośrednio na tranzystory główne T1 i T4 (każdy z nich w praktyce może się składać z wielu tranzystorów połączonych równolegle). Na wyjściu napięcie filtrują kondensatory C6, C7 (470uF) oraz C9, C10 (100nF). Wyjściem zasilacza jest złącze OUT (ARK), na którym dostępne jest regulowane napięcie symetryczne względem masy. Dodatkowo na płytce możliwe jest wlutowanie dzielników R10-R13, dzięki którym możliwy jest pomiar napięcia wyjściowego za pomocą mikrokontrolera z przetwornikiem ADC. Nie jest to rozwiązanie dobre, ale pozwala szybko zrobić wskaźnik napięcia.



Strona domowa projektu: http://mirley.firlej.org/lab_zasilacz_symetryczny

Proszę o cenne uwagi. Do tej pory nie zajmowałem się budową zasilaczy. W planach mam jeszcze miernik panelowy do zasilacza symetrycznego pozwalający mierzyć jednocześnie 2 napięcia i dwa prądy, ale dopiero zaczynam jego opracowanie.

Taki sam układ już ładne pare lat temu opisali w PE więc autor mógł nie "udoskonalać" wejścia, tj mostka, bo ciekawi mnie jak tu wpakuje transformator z uzwojeniem wtórym ze środkowym odczepem (tylko trzy wyprowadzenia). Wspomniałeś o wydajności do 3A - te 4700uF na wejściu to mało dla tego, jak byś dał z 10000-12000uF a nawet 15000uF to by było coś.
Zamiast BD911/912 mogłeś dać od razu BD249/250 - są o niebo lepsze (można na nich wytracić sporo więcej mocy) i tylko troszkę droższe. Tranzystorom sterującym BD139/140 to w takim zakresie prądów nie zrobi żadnej różnicy.

fuutro - przyjmuje się 1000uF/1A obciążenia, więc 4700 w zupełności wystarczy.

Nie pływa Ci napięcie przy dużych obciążeniach/jego szybkich zmianach ?

A kto Ci tak powiedział że tak się przyjmuje? Ja słyszałem o 3000uF/1A a nawet 4000uF/1A. Osobiście wolę policzyć tętnienia i sprawdzić, czy one czasem nie obetną możliwości korzystania z wyższych nastaw pod obciążeniem. Oczywiście zawsze można dać większe napięcie z transformatora ale to się może źle odbić na układach scalonych.

Przy tych 4700uF i 3A można sobie spokojnie kolejne 3,2V odliczyć ze średniego napięcia po wyprostowaniu. (6,4Vpp tętnień).

Czy w całym zakresie zmian napięcia wyjściowego dodatniego, napięcie w ujemnym kanale podąża bez odchyłki?

Przy zasilaniu z transformatora 2*24VAV i lepszym filtrowaniu nie powinno to być problemem, jeśli chodzi o te 26V.

Na schemacie jest błąd w mostek łączy się z 2 symetrycznych napięć np. +37 i -37V a trzeci odczep (0V) jest masą. Oszczędność na dodatkowym mostku

Qujav napisał:

Na schemacie jest błąd w mostek łączy się z 2 symetrycznych napięć np. +37 i -37V a trzeci odczep (0V) jest masą. Oszczędność na dodatkowym mostku

Inne rozwiązanie (nie koniecznie najlepsze) nazywasz błędem? Błąd byłby wtedy gdyby coś nie działało a tu raczej nie ma takich sytuacji więc to nie błąd.

Co dyktuje minimalne napięcie? Nie jest możliwe zjechanie nieco niżej?

Cytat:

Co dyktuje minimalne napięcie? Nie jest możliwe zjechanie nieco niżej?

Jest możliwe gdzieś w PE był projekt gdzie do 723 podawało się ujemne napięcie.
W necie też powinien znaleźć się schemat do tego.

Z LM723 można zejść do 2V na wyjściu, trzeba zmienić podział dzielnika rezystorowego napięcia referencyjnego.

Dlaczego rozwiązanie z dwoma mostkami jest niby złe..... zdecydowanie wole dać dwa mostki i dwa oddzielne uzwojenia. Co do napięcia na wyjściu to można zmienić dzielnik, napisałem nawet na stronie domowej projektu jak to wszystko policzyć.

Druga sprawa to fakt że płytkę do projektu narysowałem w 2007 roku i tak przeleżała w szufladzie. Ostatnio ją znalazłem więc postanowiłem wykorzystać i w końcu zakończyć pracę nad starym zasilaczem.

Tak w sumie to robiłem dużo różnych projektów, jednak zasilacza jeszcze nigdy nie skladałem.....wrzuciłem na forum aby się czegos dowiedzieć na temat wad i zalet podobnego typu zasilaczy, i poznać pułapki na jakie mogę trafić w przyszłości..... nie koniecznie dostać opie....ol za zastosowanie takich czy innych elementów.

Napięcie ujemne podąża za dodatnim z dokładnością do 0.05V, dokładniej nie mierzyłem.

Jeżeli jest taka duża dokładność napięcia ujemnego w stosunku do dodatniego, to wyszedł całkiem niezły zasilacz, biorąc pod uwagę jego prostotę, a co za tym idzie i cenę. W sumie ten patent z ujemnym napięciem można chyba zastosować w większości zasilaczy konwencjonalnych.
Warto jeszcze byłoby pomyśleć nad regulacją ograniczenia prądowego.

Ta regulacja albo musiała by się składać z dwusekcyjnego przełącznika wielopozycyjnego i dobranych sensownie rezystorów ( http://www.edw.com.pl/pdf/k02/134_034.pdf - 7 i 8 strona) albo po wzmacniaczu operacyjnym na każdą linię co skomplikuje układ ale zapewni liniową regulację.

Można na tym układzie zejść do zera V podając napięcie ref ujemne (-). Układ z żywcem zaczerpnięty z Elektroniki Praktycznej plus modyfikacje na wyjściu. Zastanawiam się po co ten potencjometr P2 ? Przy rezystorach R6, R7 precyzyjnych 1 a nawet 5% nie potrzeba potencjometru kalibrującego ponieważ wzmacniacz z rezystorami R6 i R7 jest połączony w układ nadążny i o ile zmieni się napięcie dodatnie o tyle samo zmieni się ujemne. Zbudowałem zasilacz symetryczny sterowany procesorem opartym na układzie nadążnym i nie mam żadnych odchyłek pomiędzy dodatnim a ujemnym napięciem, maja one jednakową wartość w całym zakresie ( u mnie 0 do 24V ze skokiem reg 0.1V ) z możliwością pracy asymetrycznej w zakresie od 24 do 48V z reg 0.1V. Jak za kończę układ sterowania klawiatury to zaprezentuje go na forum elektrody... Co do kondensatorów to pojemność dobiera się indywidualnie pomiędzy napięciem a prądem max transformatora. Nie należy przesadzać z pojemnością ponieważ przy pobieraniu dużych prądów w granicach max mocy trafa, kondensator niepotrzebnie będzie pobierał większy prąd i tym samym spadnie wydajność filtrowania napięcia a tym samym wrośnie jego temperatura i skraca się jego żywotność. Większość tu na forum chwali się osiągami zasilaczy o mocach do 5 A z kondensatorami o pojemności 10000 uF i więcej, owszem można ale po co ? Potem się zastanawiacie skąd przy wyższych prądach pobieranych spadek napięcia a w skrajnych sytuacjach zanik stabilizacji oraz oscylacje. Przy prądach do 5 A pojemność 4700 uF w zupełności wystarczy a przy 10A 2x 4700uF. Dla czego dwa równolegle ? a dlatego że w takim połączeniu kondensatory maja większą sprawność tzn: szybciej się ładują a tym samym pobieraja chwilowy mniejszy prąd z trafa ! Zasada jest żeby trafo miało zapas mocy 1/4 więcej niż wymagamy właśnie na potrzeby kondensatorów filtrujących. Duże pojemności są zalecane do zasilania wzmacniaczy głośnikowych gdzie potrzebny jest nagły i chwilowy skok mocy powyżej wydajności prądowej trafa tam można a nawet trzeba dać kondensator nawet o poj. 1F i więcej. Niweluje to spadki napięcia na przewodach zasilacz wzmacniacz. Ale w zasilaczach regulowanych korzystamy na ogół z liniowego stałego poboru mocy...

Dodano po 7 [minuty]:

Mirley po co dwa napięcia i dwa prądy ?? daj rezystor pomiarowy na zerowy przewód a pomiar napięcia daj na dodatnia połówkę. Prąd na jednej i na drugiej połówce będzie ten sam a przy symetrycznym się zsumuje...

1F ? Po co ?


Kondensator nie niweluje spadków napięcia, tylko je filtruje i ewentualnie zapewnia potrzebną energię, szczególnie przy niskich pasmach częstotliwości gdzie pobór mocy przez wzmacniacz jest największy.

cooltygrysek - a co jak nastąpi przeciążenie ujemnej linii zasilania? Uważasz, że napięcie nadal będzie mieć taką wartość jak dodatnie? To jest błędne założenie. Co do pomiaru prądu to proponuję zastanowić się, jak by wyglądał przepływ prądu dla wzmacniacza mostkowego i klasycznego, chociażby sztucznie obciążonego rezystancją i z podanym sinusem na wejściu. Mogłoby się okazać, że mostek pobiera o wiele mnie prądu a zatem mocy przez co można by wysnuć mało genialny wniosek o ogromnej sprawności takich wzmacniaczy, grubo ponad 100%.
Z tymi dwoma kondensatorami równolegle połączonymi na ogół chodzi o zmniejszenie wypadkowej rezystancji szeregowej.
W sprawie pojemności - 1F to przegięcie w typowym zasilaczu, szuka się kompromisu. Jeśli nie wiesz, skąd nagle brak stabilizacji przy dużych prądach i małych pojemnościach to proponuję je jeszcze bardziej zmniejszyć i zobaczyć efekt - będzie gorszy, bo tętnienia będą na tyle wielkie że nie pozwolą na normalną pracę.

Kolega neo_dc napisał 1F ? Po co ?


Kondensator nie niweluje spadków napięcia, tylko je filtruje i ewentualnie zapewnia potrzebną energię, szczególnie przy niskich pasmach częstotliwości gdzie pobór mocy przez wzmacniacz jest największy.

O tu się mylisz ! weż np wzmacniacz samochodowy o mocy bodajże 400W przewody o przekroju dobrane do 160% sprawności mocy czyli o 60 % więcej niż potrzeba, weż sobie akumulator o prądzie rozruchowym 400A, miernik a najlepiej 2 i pomierz sobie to się przekonasz po co się daje kondensatory 1F a nawet 10F i więcej. ale nie bede o tym pisał to już inny temat.

Kolega fuutro o przeciążeniu ujemnego i spadku nap. nie pomyślałem tu się zgodzę masz racje. Co do pojemności w filtrach tętnień to się mylisz ponieważ aby zapewnić małą amplitudę tętnień, wartość poj kondensatora wybiera się zgodnie z warunkiem : Robć C >>1/f gdzie f to częstotliwość tętnień.
Jednakże I2R pomoże pomóc w zrozumieniu problemu wydzielania się ciepła w układzie transformator-mostek-kondensator przy max wartości skutecznej prądu. Stąd wniosek jeśli damy za dużą pojemność przekraczająca 1.4 razy (pierwiastek kwadratowy z 2) większą niż zakładany najgorszy przypadek mocy wyjściowej zasilacza to taki zasilacz będzie większy i cięższy ! Jak napisałem wszystko zależy głównie od mocy trafa. Widzę ze wielu z was zapomina o istotnym czynniku jakim jest rezystancja uzwojeń przy max obciążeniu oraz rezystancja pojemności. Owszem daje równolegle połączone kondensatory by zmniejszyć rezystancję pojemności a tym samym poprawić parametry ( zmniejszyć ) tętnienia bez podnoszenia pojemności ! A także zmniejszyć poziom szumów cieplnych układu RLC oraz zniwelować wpływ spadku napięcia na diodach mostka. Pobawcie się oscyloskopami to zrozumiecie o czym pisze.

cooltygrysek napisał:

Duże pojemności są zalecane do zasilania wzmacniaczy głośnikowych gdzie potrzebny jest nagły i chwilowy skok mocy powyżej wydajności prądowej trafa tam można a nawet trzeba dać kondensator nawet o poj. 1F i więcej. Niweluje to spadki napięcia na przewodach zasilacz wzmacniacz. Ale w zasilaczach regulowanych korzystamy na ogół z liniowego stałego poboru mocy...

cooltygrysek napisał:

O tu się mylisz ! weż np wzmacniacz samochodowy o mocy bodajże 400W przewody o przekroju dobrane do 160% sprawności mocy czyli o 60 % więcej niż potrzeba, weż sobie akumulator o prądzie rozruchowym 400A, miernik a najlepiej 2 i pomierz sobie to się przekonasz po co się daje kondensatory 1F a nawet 10F i więcej. ale nie bede o tym pisał to już inny temat.

Jeśli już zgłaszasz moją wiadomość do moderatora, to pomyśl o czym piszesz. Kondensator w technice samochodowych audio służy do zmniejszenia przysiadania napięcia przy zasilaniu wzmacniacza, który pobiera bardzo duże prądy (a w zasadzie jego przetwornica), a przewód z akumulatora do zasilacza jest długi. Tam, jak pewnie zauważyłeś - NIE MA transformatora i nie ma tętnień z sieci. Można uznać, że to już taki mini-akumulator znajdujący się wprost przy miejscu podpięcia wzmacniacza. I on rzeczywiście poprawia "odpowiedź impulsową".


Tutaj mamy transformator a odległość między trafo a układem wynosi kilka cm więc nie ma żadnej potrzeby stosowania pojemności 10000uF, 1F czy większych.
Zbudowałem wiele zasilaczy, jako warsztatowych używam tych z electronics lab. Przy prądzie wyjściowym ~7A mam kondensatory 2x4700uF i sprawdzają się znakomicie, od zasilania Atmeg po silniki.

Witam poczytałem sobie wasze opinie na temat tego zasilacza i przymierzam się do zrobienia takiego cuda lecz mam kilka pytań.

mam trafo 2x24v 200w i chciał bym zrobić 2 takie zasilacze w jednej obudowie I czy mogę w taki sposób podłączyć zasilanie? I te kondensatory.


2 pytanko to Co by się stało jak bym Na Wyjściu zrobił spięcie na wyjściu bo z tego co przeczytałem to tranzystory powinny się wyłączyć ale czy to nastąpi odrazu czy zdąży się coś spalić? albo gdy podłącze jakieś urządzenie i np tam gdzieś bd na płytce błąd to tranzystory się wyłączą czy popali urządzenie?

I ostatnie Mirley pisał że można za pomocą tego zasilacza zasilić koncówke mocy (Tak dla sprawdzenia) czyli np. Tda9274 będzie na tym śmigać?

Zapewne pytałeś o TDA7294, da się zasilić - ale tylko do testów - max mocy z niej nie wyciśniesz przy tym zasilaniu. Druga sprawa - pewne zabezpieczenie przed spaleniem - zastosuj szybkie bezpieczniki. Koszt oprawki + bezpiecznika to zaledwie 1.20 (mowa o takim do obudowy aby szybko można go wymienić). PS. Po co Ci zasilacz z 4 napięciami tzn 2 zasilacze symetryczne bo tak to właśnie narysowałeś. Można to tak zrobić - pytanie po co?

Sory TDA7294 Tak tylko do testów. Wiesz nie znam się za bardzo na zasilaczach więc wydawało mi sie że ten przedstawiony tutaj to zasilacz symetryczny czyli ( + GND i - ) wiec jak dam dwa takie w obudowę to będe mógł podpiąć dwa urządzenia np tak jak testuje wzmacniacz To jednym zasilaczem testuje końcówkę a drugim przedwzmacniacz. Ja to tak rozumiem a czy tak jest?

Odnośnie testowania wzmacniaczy to myślałem raczej o wyprowadzeniu uzwojeń z pominięciem zasilacza..... jednak w fazie uruchomienia jak najbardziej się nadaje do TDA

To tak jak myślałem a czy mógł by mi ktoś odpowiedzieć na moje pytanie zadane wcześniej?

Cytat:

Wiesz nie znam się za bardzo na zasilaczach więc wydawało mi sie że ten przedstawiony tutaj to zasilacz symetryczny czyli ( + GND i - ) wiec jak dam dwa takie w obudowę to będe mógł podpiąć dwa urządzenia np tak jak testuje wzmacniacz To jednym zasilaczem testuje końcówkę a drugim przedwzmacniacz. Ja to tak rozumiem a czy tak jest?

Tab będziesz mógł tak zrobić bez kłopotu. Musisz jednak pamiętać że trafo 200VA, które miałeś na jednym z wyższych postów nie wystarczy aby oba zasilacze chodziły z prądem 3A, ale to chyba jasne

Witam zaciekawił mnie ten zasilacz i zrobiłem sobie go w sklepie zabrakło rezystorów R2 i R8 czy zamiast nich mogę wstawić bezpieczniki ?? i jakie?? Znajomy elektronik troszkę skrytykował te dwa rezystory i radził wstawić tutaj bezpieczniki co o tym myślicie ??

Bezpieczniki to za C1 i C2 a nie w miejsce tamtych rezystorów. Zamiast 0,22R mogłeś dać szeregowo dwa 0,1Om/1W. Bezpieczniki tam to kiepski pomysł bo idea działania jest inna.

Aha ok poczekam na rezystory. A mam jeszcze jedno pytanie pomiędzy wyjściem na płytce T1 i T4 i tranzystorami BD912 / BD911 są jakieś rezystory ?? na schemacie tego nie ma ale na jednym zdjęciu wydaje mi się że przy jednej nóżce tranzystora jest dolutowany rezystory pod koszulką termokurczliwą jak to ma być ??

Albo mi się wydaje albo w układzie rzeczywistym są po dwa tranzystory regulacyjne - równolegle dwa BD911 i dwa BD912. W takim razie muszą być jeszcze rezystory emiterowe o niewielkiej wartości takiej, żeby spadek na nich zawierał siew przedziale do 0,6V, powiedzmy tutaj o wartości 0,47Om/1W będą ok.

Dałem rezystory emiterowe 0.1R i mam 3 tranzystory równolegle. rezystory są dolutowane bezpośrednio do emiterów i mają nasunięte termokurczliwki , dlatego ich nie widać