Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zasilacz 230V AC -> 9V DC, dobór wartości elementów, stabilizacja

postscripter8 07 Paź 2011 01:43 4003 17
  • #1 07 Paź 2011 01:43
    postscripter8
    Poziom 8  

    Witam,
    Przygodę z elektroniką w praktyce w zasadzie dopiero zaczynam i postanowiłem z tej okazji zrobić sobie zasilacz ze stabilizacją napięcia. Docelowe parametry to wejście z sieci i wyjście stabilne 9V, 500 mA.

    Wykonałem w Proteusie kilka szkiców (jeden załączam .dsn i .jpg) i symulacji, rozejrzałem się w środowisku akademickim, zasięgnąłem rady jednego wykładowcy i stanęło co następuje:

    do stabilizacji napięcia użyć taniego układu serii LM317 z wyjściem regulowanym
    dostarczyć mu na wejście napięcie rzędu 11,7 V
    dobrać wartość rezystora regulującego tak, żeby wyjście dawało 9V

    Moc tracona na stabilizatorze to (tak się domyślam)
    ( 11,7V - 9,0V ) * 0,5A = 1,35 W
    więc w przypadku montażu na płytce nie będzie potrzebne dodatkowe chłodzenie.

    Tyle tytułem wstępu. Teraz czas na wszystkie moje żale i wątpliwości.

    Jak dobrać wartości kondensatorów filtrujących? Widziałem w paru dokumentach, że przed i za stabilizacją wypada wrzucić po jednym małym niepolarnym kondensatorze. Czy użyte przeze mnie 100nF wystarczy, za dużo, za mało? Skąd to zgadnąć?
    Jeszcze główny kondensator wygładzający tuż za mostkiem. Ten powinien mieć tyle, że gdy przed mostkiem jest zerowe napięcie, to na kondensatorze powinno być przynajmniej takie napięcie, jakim zasilamy obciążenie zasilacza. Czy wystarczy 2200mF elektrolityczny? Jeśli mało, to lepiej użyć kilku mniejszych równolegle, czy jednego dużego?

    Wreszcie kwestia stabilizatora. Przejrzałem dokumentację układów serii LM317 i obejrzałem częste aplikacje tego układu. Link tutaj. Jest tam opcja z użyciem scalonego układu napięcia odniesienia LM129A, ale nie rozumiem specyfiki działania tego układu. Pozostaje jeszcze kwestia doboru rezystorów sterujących. Wiem, że na pierwszej stronie jest prosty i uprzejmy wzorek na napięcie wyjścia, ale jest tam jedna magiczna wartość, której nie znam.

    3$Vout=Vref*(1+R2/R1)+Iadj*(R2)

    Problem w tym Iadj. Rozszyfrowałem, że to prąd wypływający z wyjścia sterującego. Ale jak go policzyć, kiedy się dostraja tylko wartość R1 i R2 ?

    Kolejny problem to użycie bezpieczników, aby mój wynalazek nie popsuł zasilanych urządzeń. W którym miejscu je instalować jeśli w ogóle?

    I ostateczna kwestia, to dobór odpowiedniego transformatora. Ale z tym raczej dam sobie radę. Ewentualnie przeszukam elektrodę, albo na uczelni zawadzę o znajomego wykładowcę.

    [edit]
    Jeszcze kwestia samej symulacji. Jakoś ze mną nie chce Proteus współpracować. Czasem układ działa, a czasem wyrzuca jakieś ostrzeżenia. Generalnie najczęściej mnie prześladuje "transient GMIN stepping at time =xxxxxxx" i zaraz po nim "timestep too small". Czasem rzecz wyskakuje natychmiast, czasem po chwili symulacji, czasem wcale. Czasem dodanie gałęzi do układu i jej usunięcie powoduje zmianę w symulacji. Zmiana parametrów symulowanego transformatora i rezystorów wpływa na zachowanie symulatora. Nie kminię problemu, dziwne toto. I w ogóle mój trafo mnie zaskoczył bo z alternatora daję mu 230p-p na przekładnię 0.1, a on na wtórnym wyrzuca raz 3p-p, raz 15p-p, zależnie od rezystora pod stabilizacją. To normalne?
    [/edit]

  • #2 07 Paź 2011 02:25
    lodziak12
    Poziom 15  

    Przeważnie starczy mostek prostowniczy i kondensator o jakiejś większej pojemności. Jaszcze zależy jakie chcesz użyć trafo, jak będzie powyżej 9V to musisz zrobić jakiś regulator, najprostszy jest na LM317. Jest pełno schematów w necie, dodatkowo będziesz miał regulacje od 1.2V do ok. napięcia wyjściowego trafa. A bezpiecznik jak chcesz to możesz go na wyjściu regulatora, a jak tylko założysz mostek i kondensator to za nim daj.

  • #3 07 Paź 2011 02:40
    postscripter8
    Poziom 8  

    Mam wrażenie, że nie przejrzałeś załącznika. W środku siedzi prototypowy schemat układu, jedna kopia w pliku proteusa, a druga to screen z niej w jpeg'u. Ponadto najbardziej interesuje mnie odpowiedź na te pytania, które zakończyłem znakiem zapytania (na znak, że stanowczo pytam, czekając na odpowiedź). Wiem, że ciężko przebrnąć przez tak długiego posta, ale jestem pewien, że są na końcach akapitów. Najważniejsze, jak dobrać rezystancję końcówki ADJUST stabilizatora tak, żeby wyjście chciało się ustalić na 9V. Nie interesuje mnie płynna regulacja napięcia, tylko ew. przełączanie na konkretne poziomy napięcia, raczej precyzyjne. Zacytowałem wzór z dokumentacji tego LM317, ale jak obliczyć Iadj ?

  • Pomocny post
    #4 07 Paź 2011 04:27
    luke666
    Poziom 33  

    Dobór rezystorów dla stabilizatora LM317 i innych masz w tym programie https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1821499.html

    Kondensator za mostkiem prostowniczym 2200uF (mikro, nie mili) wystarczy, kondensator za stabilizatorem 47uF lub 100uF. Do tego potrzebne są przed i za stabilizatorem kondensatory ceramiczne, mogą być 100nF.

  • Pomocny post
    #5 07 Paź 2011 08:18
    wiertacz
    Poziom 33  

    Prądu I-adj nie trzeba obliczać. Jego wartość znajduje się w danych katalogowych stabilizatora LM317. Typowa wartość to 50µA a maksymalna 100µA.
    A jak chcesz znać rzeczywistą wartość prądu dla konkretnego egzemplarza to dokonaj pomiaru.
    Na wejście stabilizatora podaj 12V prądu stałego wyjście połącz z wejściem regulacyjnym rezystorem 240Ω a między wejście sterujące i masę wepnij mikroamperomierz i odczytasz rzeczywistą wartość tego prądu.

  • #6 07 Paź 2011 11:51
    postscripter8
    Poziom 8  

    luke666 napisał:
    kondensator za stabilizatorem 47uF lub 100uF. Do tego potrzebne są przed i za stabilizatorem kondensatory ceramiczne, mogą być 100nF


    Ok. Dzięki za podpowiedź. Zastanawiam się tylko dlaczego właśnie takie wartości. O ile na schematach w sieci można takie, lub podobne znaleźć, to nikt nie tłumaczy skąd je wziął.

    wiertacz napisał:
    Na wejście stabilizatora podaj 12V prądu stałego wyjście połącz z wejściem regulacyjnym rezystorem 240Ω a między wejście sterujące i masę wepnij mikroamperomierz i odczytasz rzeczywistą wartość tego prądu.


    Dzięki za podpowiedź. Może jak już kupię te wszystkie elementy to pobawię się miernikiem i zmierzę ten prąd. Na razie jestem na etapie projektowania i doboru wartości elementów. I skoro ten prąd Iadj ma tak małą wartość, to nie może mieć dużego wpływu na napięcie wyjściowe, dobrze myślę?

    I jeszcze jedno pytanko. Myślicie, że symulacja w proteusie wiernie oddaje realia działania takiego urządzenia?

  • Pomocny post
    #7 07 Paź 2011 12:15
    Quarz
    Poziom 43  

    postscripter8 napisał:
    [ ... ]
    I jeszcze jedno pytanko. Myślicie, że symulacja w proteusie wiernie oddaje realia działania takiego urządzenia?
    Żaden program symulacyjny nie oddaje rzeczywistości, ponieważ nie jesteś w stanie w takim - czy innym - programie przewidzieć i zapodać wszystkich parametrów jakie mogą pojawić się w realu.
    Poza tym, to w wielu programach symulacyjnych zaniedbuje się wiele drugorzędnych parametrów, lub, i, je idealizuje.

    Dodano po 5 [minuty]:

    A jakim celu dałeś tu:
    Zasilacz 230V AC -> 9V DC, dobór wartości elementów, stabilizacja
    bezpieczniki F2 oraz F3, pytam retorycznie ... :?:

    Dodano po 7 [minuty]:

    A liczyć też nie potrafisz:
    1,25V•(1+2700R/220R)=16.5909090909091...V ... a ponoć na wyjściu ma być 9V ... :!: :shock:

  • #8 07 Paź 2011 12:40
    postscripter8
    Poziom 8  

    Quarz napisał:
    A jakim celu dałeś tu bezpieczniki F2 oraz F3

    W pierwszym poście pytam gdzie, jeżeli w ogóle instalować bezpieczniki. F1, F2 i F3 to są tylko potencjalne możliwości. Nadal pracuję nad tym schematem.
    Quarz napisał:
    A liczyć też nie potrafisz:
    1,25V•(1+2700R/220R)=16.5909090909091...V ... a ponoć na wyjściu ma być 9V

    No bo ta matematyka była tak daaawno. Wiem, że wartość jest od czapy. Starałem się pozmieniać wartości czegokolwiek się dało, żeby w ogóle symulacja ruszyła, bo mi wyrzucało błędy [SPICE], że za mały krok czasu, że brak precyzji i przerywało zabawę.
    3$Uout = 1,25V * ( 1 + 1500R / 240R ) = 9,0625 V

    No i udało mi się znaleźć błąd. Symulacja nie ruszała, bo transformator dawał na wtórnym jakąś dziwną wartość, która nijak się miała do przekładni. Chyba, że rzeczywiście nie umiem liczyć. Zmiana trafo na alternator pomogła. Oczywiście napięcie takie, jakie powinno być (zdaje mi się) na wtórnym transformatora.

    Na tym schemacie powinno być już wszystko ok.

    Zasilacz 230V AC -> 9V DC, dobór wartości elementów, stabilizacja

  • #9 07 Paź 2011 12:54
    Quarz
    Poziom 43  

    postscripter8 napisał:
    Quarz napisał:
    A jakim celu dałeś tu bezpieczniki F2 oraz F3

    W pierwszym poście pytam gdzie, jeżeli w ogóle instalować bezpieczniki. F1, F2 i F3 to są tylko potencjalne możliwości.
    Na te pytania powinieneś odpowiedzieć sobie sam jeszcze przed założeniem tego tematu.

    postscripter8 napisał:
    Nadal pracuję nad tym schematem.
    Quarz napisał:
    A liczyć też nie potrafisz:
    1,25V•(1+2700R/220R)=16.5909090909091...V ... a ponoć na wyjściu ma być 9V

    No bo ta matematyka była tak daaawno.
    Jak chcesz sobie tu robić takie żarty, to za chwilę ten Twój temat wyląduje w koszu ... :!:

    postscripter8 napisał:
    Wiem, że wartość jest od czapy. Starałem się pozmieniać wartości czegokolwiek się dało, żeby w ogóle symulacja ruszyła, bo mi wyrzucało błędy [SPICE], że za mały krok czasu, że brak precyzji i przerywało zabawę.
    3$Uout = 1,25V * ( 1 + 1500R / 240R ) = 9,0625 V

    No i udało mi się znaleźć błąd. Symulacja nie ruszała, bo transformator dawał na wtórnym jakąś dziwną wartość, która nijak się miała do przekładni. Chyba, że rzeczywiście nie umiem liczyć. Zmiana trafo na alternator pomogła. Oczywiście napięcie takie, jakie powinno być (zdaje mi się) na wtórnym transformatora.
    Każdy symulator jest bardzo pomocny, ale dla biegłego w sztuce inżyniera, zaś dla 'przyuczonych cyborgów' jest tylko ich ogłupiaczem ... :!: ... teza, którą jestem w stanie w każdym przypadku udowodnić - i Twój tu przypadek jest jednym z takich dowodów ... :idea: :D

    postscripter8 napisał:
    Na tym schemacie powinno być już wszystko ok.

    Zasilacz 230V AC -> 9V DC, dobór wartości elementów, stabilizacja
    Tiaaa .. mogę sobie ja pisać - patrz mój poprzedni post - a Ty i tak zrobisz po swojemu, czy źle ... :shock: ... drugi raz - tego samego - podpowiadał nie będę.

  • #10 07 Paź 2011 13:35
    postscripter8
    Poziom 8  

    Naprawdę dopiero zaczynam zabawę z elektroniką i wiele niuansów nie jest dla mnie tak oczywistych jak na przykład dla ciebie.

    Rozumiem, że twoim zdaniem tak powinien zostać umieszczony bezpiecznik:

    Zasilacz 230V AC -> 9V DC, dobór wartości elementów, stabilizacja

  • Pomocny post
    #11 07 Paź 2011 13:41
    Quarz
    Poziom 43  

    postscripter8 napisał:
    Naprawdę dopiero zaczynam zabawę z elektroniką i wiele niuansów nie jest dla mnie tak oczywistych jak na przykład dla ciebie.

    Rozumiem, że twoim zdaniem tak powinien zostać umieszczony bezpiecznik:

    Zasilacz 230V AC -> 9V DC, dobór wartości elementów, stabilizacja
    Tak, choć tamten bezpiecznik (w obwodzie uzwojenia wtórnego) też jest zbędny dla przypadku kiedy transformator nie jest przewymiarowany - ale tego nie wiem, więc nie uznaję to za błąd - a wtedy wystarczy tylko bezpiecznik topikowy (bezwzględnie) włączony po stronie uzwojenia pierwotnego transformatora.

  • #12 07 Paź 2011 13:45
    postscripter8
    Poziom 8  

    Ok. Dzięki za pomoc. Po niedzieli zamawiam części i biorę się za montaż. Jak coś wyjdzie to dam znać.

  • #13 07 Paź 2011 19:56
    janbernat
    Poziom 38  

    Gdyby ten symulator nie był zwykłym symulantem to wstawienie idealnego źródła napieciowego powinien zasymulować wybuchem diody (diod) po włączeniu zasilania gdy kondensatory C1 i C2 są rozładowane.
    No chyba że symuluje rezystancję szeregową kondensatorów.
    Ale wtedy bierze ją "z powietrza"- bo przecież co producent to inaczej.

  • Pomocny post
    #14 07 Paź 2011 20:27
    wiertacz
    Poziom 33  

    postscripter8 napisał:
    luke666 napisał:
    kondensator za stabilizatorem 47uF lub 100uF. Do tego potrzebne są przed i za stabilizatorem kondensatory ceramiczne, mogą być 100nF


    Ok. Dzięki za podpowiedź. Zastanawiam się tylko dlaczego właśnie takie wartości. O ile na schematach w sieci można takie, lub podobne znaleźć, to nikt nie tłumaczy skąd je wziął.

    wiertacz napisał:
    Na wejście stabilizatora podaj 12V prądu stałego wyjście połącz z wejściem regulacyjnym rezystorem 240Ω a między wejście sterujące i masę wepnij mikroamperomierz i odczytasz rzeczywistą wartość tego prądu.


    Dzięki za podpowiedź. Może jak już kupię te wszystkie elementy to pobawię się miernikiem i zmierzę ten prąd. Na razie jestem na etapie projektowania i doboru wartości elementów. I skoro ten prąd Iadj ma tak małą wartość, to nie może mieć dużego wpływu na napięcie wyjściowe, dobrze myślę?

    I jeszcze jedno pytanko. Myślicie, że symulacja w proteusie wiernie oddaje realia działania takiego urządzenia?


    Jaki ma wpływ wartość prądu na napięcie wyjściowe może sobie policzyć podstawiając różne wartości tego prądu do wzoru na napięcie wyjściowe.
    Druga sprawa. Ten wpływ ma znaczenie tylko wtedy gdy do ustalenia wartości napięcia wyjściowego chcesz użyć rezystorów stałych. Gdy jako R2 zastosujesz potencjometr to ten wpływ nie ma znaczenia bo wartość napięcia ustawisz sobie precyzyjnie potencjometrem.

  • #15 08 Paź 2011 00:02
    postscripter8
    Poziom 8  

    wiertacz napisał:
    Jaki ma wpływ wartość prądu na napięcie wyjściowe może sobie policzyć podstawiając różne wartości tego prądu do wzoru na napięcie wyjściowe.
    Druga sprawa. Ten wpływ ma znaczenie tylko wtedy gdy do ustalenia wartości napięcia wyjściowego chcesz użyć rezystorów stałych. Gdy jako R2 zastosujesz potencjometr to ten wpływ nie ma znaczenia bo wartość napięcia ustawisz sobie precyzyjnie potencjometrem.

    Faktycznie. W zasadzie to zasilacz ten będzie miał tylko jedno przeznaczenie, ale przecież nic nie stoi na przeszkodzie, żeby przed ostatecznym zamknięciem obudowy (optymistycznie zakładam, że wszystko się w niej zmieści) będzie można rezystancję dobrać potencjometrem i zmierzyć miernikiem. A wtedy będzie można taką samą wstawić na stałe. Dzięki za podpowiedź.

    Zastanawiam się też, czy nie dodać jakiegoś zabezpieczenia przeciwprzepięciowego. Jednak nie wiem, czy stabilizator sam w sobie nie realizuje już tej funkcji. Czy dodatkowe zabezpieczanie ma sens? Myślałem o diodzie zenera na napięcie 9,1 V zaporowo za stabilizatorem.

  • Pomocny post
    #16 08 Paź 2011 00:42
    luke666
    Poziom 33  

    postscripter8 napisał:
    Faktycznie. W zasadzie to zasilacz ten będzie miał tylko jedno przeznaczenie, ale przecież nic nie stoi na przeszkodzie, żeby przed ostatecznym zamknięciem obudowy (optymistycznie zakładam, że wszystko się w niej zmieści) będzie można rezystancję dobrać potencjometrem i zmierzyć miernikiem. A wtedy będzie można taką samą wstawić na stałe. Dzięki za podpowiedź.


    Zawsze możesz zastosować potencjometr montażowy wieloobrotowy, tzw. helipot w szeregu z rezystorem o mniejszej wartości niż powinna być, np. zamiast 1,5k ohm dajesz 1,2kohm + potencjometr 470ohm. Uruchamiasz zasilacz pierwszy raz, ustawiasz te 9V i masz święty spokój. Ciekawe tylko, czy potrzebna taka wysoka precyzja? Pewnie nie.

    postscripter8 napisał:
    Zastanawiam się też, czy nie dodać jakiegoś zabezpieczenia przeciwprzepięciowego. Jednak nie wiem, czy stabilizator sam w sobie nie realizuje już tej funkcji. Czy dodatkowe zabezpieczanie ma sens? Myślałem o diodzie zenera na napięcie 9,1 V zaporowo za stabilizatorem.


    Scalone stabilizatory napięcia (o ile nie zostanie przekroczone maksymalne napięcie wejściowe) są elementami, które psują się dość rzadko, przynajmniej ja się nie spotkałem z taką sytuacją. Dodawanie kolejnych zabezpieczeń w tak prostym zasilaczu to przerost formy nad treścią.

  • #17 08 Paź 2011 00:58
    postscripter8
    Poziom 8  

    luke666 napisał:
    Zawsze możesz zastosować potencjometr montażowy wieloobrotowy, tzw. helipot w szeregu z rezystorem o mniejszej wartości niż powinna być, np. zamiast 1,5k ohm dajesz 1,2kohm + potencjometr 470ohm. Uruchamiasz zasilacz pierwszy raz, ustawiasz te 9V i masz święty spokój. Ciekawe tylko, czy potrzebna taka wysoka precyzja? Pewnie nie.

    Rzeczywiście, super precyzja nie jest konieczna, ale w celach dydaktycznych na pewno warto spróbować. Będę mógł od razu zweryfikować poprawność i dokładność swoich obliczeń. No i nie będę musiał się przejmować tolerancją użytych elementów. Dostroi się i będzie ok.

    luke666 napisał:
    Scalone stabilizatory napięcia (o ile nie zostanie przekroczone maksymalne napięcie wejściowe) są elementami, które psują się dość rzadko, przynajmniej ja się nie spotkałem z taką sytuacją. Dodawanie kolejnych zabezpieczeń w tak prostym zasilaczu to przerost formy nad treścią.

    Jasne. To właśnie chciałem wiedzieć. Dzięki za rozwianie moich wątpliwości.

    Zastanawiam się jeszcze jak będzie się zachowywał zasilacz po włączeniu gdy nie będzie podłączone żadne obciążenie. Mam na myśli, czy można go będzie spokojnie włączyć, a potem dołożyć obciążenie, czy się nic nie zepsuje.

  • #18 08 Paź 2011 05:19
    Mirek Z.
    Moderator

    Oczywiście, że możesz. Tu przecież nie ma warunku wstępnego obciążenia.

 Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME