Impulsowy zasilacz 3-20V; 0,1-10A

Czego potrzeba do szczęścia każdemu elektronikowi? - Dobrego zasilacza, a jeszcze lepiej - dobrego dwukanałowego zasilacza.

Od razu zaznaczę, że im lepsza będzie jakość zasilacza, który będziemy przerabiać, tym lepsze będą parametry naszego urządzenia. Jest to związane z tym, że w „chińskich” zasilaczach może brakować dosłownie wszystkich filtrów zarówno na wejściu, jak i wyjściu! Ja swój zasilacz zrobiłem ze starego CODEGEN'a 300W. Może nie jest zbyt idealny, ale działa. Na zamówienie robiłem zaś z CHIEFTEC'a 350W.

Parametry:
Napięcie: 3-20,5V.
Prąd: 0,1-10A.
Tętnienia: zależy od modelu urządzenia wyjściowego

Zrobienie takiego urządzenia dla niewprawnego majsterkowicza może być dość trudne, ale sam muszę przyznać, że wcześniej spaliłem 2 zasilacze zanim udało mi się otrzymać to, co chciałem. Przedstawiam schemat płytki sterującej napięciem i prądem, gdzie ją podłączyć i co zmienić w samym zasilaczu.

Jeszcze jedno - schemat przedstawia zasilacz na podstawie dość powszechnego układu scalonego PWM - TL494 (odpowiedniki КА7500, МВ3759, mPC494C, IR3M02, М1114ЕУ). Pewnie można też skorzystać z innego, ale tu akurat nie mam doświadczenia.

Pomysł urządzenia wziąłem z magazynu "Радио 2004/10" (s. 33-34). Ale tam schemat pomiarowy był oparty na КР572ПВ2А oraz wyświetlaczach diodowych i była przedstawiona tylko jedna wielkość - prąd lub napięcie. Wziąłem mikrokontroler z ADC i się zaczęło...

Schemat



Kilka uwag dotyczących schematu

Linią punktową została zaznaczona ta część schematu, która znajduje się na płytce zasilacza. Tam znajdują się elementy, które trzeba zamontować zamiast oryginalnych. Pozostałego otoczenia TL494 nie należy ruszać.
Jako źródło napięcia regulowanego wykorzystujemy kanał 12V, który nieco przerabiamy. Przeróbka polega na zamianie WSZYSTKICH kondensatorów w obwodzie 12V na kondensatory o podobnej lub większej pojemności i większym napięciu 25-35V. Kanał 5V całkowicie pominąłem - wylutowałem diody i pozostałe elementy z wyjątkiem dławika sprzężonego. Kanał -12V również trzeba przerobić na większe napięcie, gdyż też będziemy z niego korzystać. Kanał 3,3V pomijamy, żeby nam nie przeszkadzał.

Tak w ogóle, najlepiej zostawić jedynie diody, kondensatory i dławiki kanałów 12V. Również należy usunąć elementy zabezpieczenia nadnapięciowego i nadprądowego. W przypadku sprzężenia nadnapięciowego nietrudno jest znaleźć elementy - zazwyczaj jest ono na pierwszym wejściu TL494; gorzej w przypadku szukania sprzężenia nadprądowego, bo zajmuje to trochę czasu, zwłaszcza kiedy nie mamy schematu. Czasem to sprzężenie jest na 15-16 wejściu tegoż kontrolera, a czasem jest połączone z odczepem środkowym transformatora sterującego. Należy upewnić się, że wszystko zostało odłączone inaczej zasilacz będzie się dziwnie zachowywał. Przykładowo w CODEGEN zapomniałem usunąć zabezpieczenie nadnapięciowe. Przez to nie mogłem zwiększyć wartości napięcia wyżej niż 14V - działało wtedy zabezpieczenie i blokowało pracę zasilacza.

Jeszcze jedna istotna uwaga:
Koniecznie należy izolować obudowę zasilacza od wszystkich wewnętrznych obwodów. To wynik tego, że na obudowie zasilacza znajduje się przewód ochronny.

Do pomiaru prądu wykorzystałem bocznik z chińskiego miernika. Akurat pasował zarówno pod względem grubości, jak i długości. Do regulowania napięcia i prądu wykorzystałem wieloobrotowe potencjometry BOURNS 3266 lub BOURNS 3296.

Płytka drukowana



Jednostronna płytka drukowana o wymiarach 145 x 75mm. Montujemy ją za pomocą śrub do ściany obudowy zasilacza. W lewej części płytki za pomocą zworek wskazano miejsce montażu bocznika.

Tak to wygląda po montażu:



Za pomocą prawego potencjometru ustawiamy wymagane napięcie, a za pomocą lewego - prąd. Zwróćcie uwagę, że ustawiona wartość prądu pojawia się na wyświetlaczu (Set I = 00.86A).

Trochę o montażu części pomiarowej

Po złożeniu całego urządzenia, polecam podłączyć zasilacza do sieci poprzez żarówkę 60W/230V. To pomoże nam uniknąć jego uszkodzenia.
Jeśli wszystko działa jak należy, można przejść do uruchomienia (po uprzednim włączeniu zasilacza bez żarówki), które polega na regulacji rezystorów nastawczych w obwodzie pomiaru prądu i napięcia. Napięciu na wyjściu zasilacza równemu 20V powinno odpowiadać napięcie 2,5V na środkowym wyprowadzeniu rezystora nastawnego "Pomiar U" - 23 wejście sterownika ATMega8. Podobnie rzecz ma się z prądem. 10A odpowiada napięciu 2,5V na środkowym wyprowadzeniu rezystora nastawnego "Wzmocnienie I" - 24 wejście sterownika. Oczywiście można do wyjścia zasilacza zawczasu podłączyć odpowiednie przyrządy i mierząc napięcie regulować do uzyskania wymaganej wartości "Pomiar U". Podobnie można regulować prąd przy pomocy wzorcowego amperomierza.
Mając taki zasilacz można bardzo łatwo ładować każdy akumulator. Na przykład aby naładować akumulator żelowy 12V/7Аh ustawiamy napięcie równe 14,2V, a prąd 0,7-1,5А (zgodnie z instrukcją akumulatora). Podłączamy akumulator do zasilacza i jeśli prąd będzie wyższy niż ten ustawiony, jego wartość zostanie ograniczona (przy czym spadnie wartość napięcia). W tym momencie na wyświetlaczu pojawi się symbol „$” (np. Set I = 00.86A $) i zaświeci się czerwona dioda. Kiedy wartość prądu spadnie do wcześniej ustalonej wartości lub poniżej niej, to zostanie ograniczone napięcie. (Wtedy dioda i symbol „$” zgasną). W ten sposób ładowanie akumulatora na początku będzie przy użyciu stałego prądu, a pod koniec ładowania - stałego napięcia.

Zdarzało się, że tym zasilaczem ładowałem akumulatory litowo-jonowe z telefonów czy aparatu fotograficznego, ogniwa żelowe od UPS 6 i 12V. Nawet raz w ten sposób ładowałem akumulator w swoim samochodzie. Ustawiłem 14,4V, 10A i w ciągu nocy akumulator był naładowany, a mój zasilacz przetestowany.
Za pomocą zasilacza również ładowałem wkrętak mechaniczny 18V. Prąd na starcie został ograniczony do 8A (celowo), co nie przeszkadzało w wierceniu i wkręcaniu wkrętów (4,5 x 85mm), tylko start był bardziej płynny. Zastosowań takiego zasilacza jest wiele.

Na początku wspominałem o zasilaczu dwukanałowym. Nikt nie zabroni wziąć dwa takie bloki i razem je połączyć. Można je nawet podłączać szeregowo, co da nam do 40V! Nie polecam natomiast połączenia równoległego.

Ale jest w tej beczce miodu łyżka dziegciu. W ATMega8 ADC nie jest zbyt dobrej jakości (tylko 10 bitów), dlatego parametry na wyświetlaczu trochę skaczą (ostatnia cyfra), nie jestem pewien czy można osiągnąć lepszy efekt bez zastosowania zewnętrznego ADC lub rozbicia zakresu pomiaru na kilka podzakresów. Ale to już większe wyzwanie... Dodam jeszcze, że płytkę drukowaną można trochę przerobić - oddzielić analogowe zasilanie od cyfrowego itd.

Jeszcze na koniec fuse bity, które odpowiadają pracy wewnętrznego generatora 4MHz:



Załączniki:
kod źródłowy w C (CodeVisionAVR)
firmware
projekt płytki drukowanej (Sprint-Layout)

Źródło: http://eldigi.ru/site/power/11.php