* Zakres regulacji napięcia przewidziano od 0 i może zawierać się od 0-15V (15V to dolne ograniczenie, które uwarunkowane jest brakiem dodatkowych uzwojeń pomocniczych
i przyjętym napięciem zasilania wzmacniaczy błędu 12V) do 0-60V (pod warunkiem zastosowania na wejściu kondensatorów elektrolitycznych na napięcie 63V).
** Prąd wyjściowy zasilacza zależy, jak wiadomo, od wielu rzeczy, przede wszystkim od ustawionego napięcia wyjściowego i podana wartość to pobór chwilowy,
uwarunkowany zastosowanym transformatorem i chłodzeniem tranzystorów mocy.
Wstęp.
Przedstawiam Waszej uwadze konstrukcję zasilacza ETL (nazwa oczywiście pochodzi od mojego nicku), który stanowi alternatywę dla znanej konstrukcji Electronics Labs.
Jest prostszy w budowie, jeden podwójny wzmacniacz operacyjny i transformator, w którym wystarczy jedno uzwojenie robocze.
Posiada zarówno regulację napięcia (tryb CV) jak i prądu (tryb CC). Odmienna konstrukcja pozwala obniżyć napięcie zasilania wzmacniaczy operacyjnych do 12V, przez co odpada problem ich doboru, tu pracuje najzwyklejszy LM358.
Opis konstrukcji.
Podstawą konstrukcji klasycznego zasilacza jest zawsze odpowiednio duży transformator i jak największy radiator. Rozmiar obudowy dobrany został do gabarytów transformatora, zostało mi jeszcze 6mm luzu, który jest konieczny, aby zapewnić prawidłowy obieg powietrza i jak najlepsze chłodzenie. Zastosowałem tu łatwo dostępną obudowę Z-17.
W zasilaczu zastosowano T2 Darlington pnp TIP127 który został odciążony tranzystorami mocy T4-T6 typu npn MJE4343, typ tranzystorów nie jest tak bardzo istotny, ważne są tylko ich parametry prądowo-napięciowe,
można je zamienić na dowolne w zasadzie tranzystory mocy w obudowie która pozwala na odprowadzenie znacznych ilości ciepła np TO-3.
Zamiast Darlingtona można użyć dwóch zwykłych tranzystorów.
Tranzystory mocy npn są opcjonalne, ich ilość zależy od tego jak dużej mocy transformator zastosujemy i jak duży prąd na wyjściu nas interesuje.
W swojej wersji dałem 3 sztuki, ale i tak wszystko będzie zależało od zastosowanego radiatora i możliwości odprowadzenia wydzielanego ciepła.
Uzwojenie wtórne składa się w sumie z trzech uzwojeń połączonych szeregowo, które w przyszłości będą przełączane, na zdjęciu widać w środku bezpiecznik Univall (samochodowy, płytkowy) szeregowo z mostkiem prostowniczym którego nie ma na schemacie, a przydaje się, gdy stosujemy chiński mostek, który potrafi paść, ale ja również taki tu wsadziłem, bo cena 3zł za 50A była bardzo przekonująca.
Zasada działania.
Jest to klasyczny zasilacz liniowy z regulację prądu i napięcia, w którym wartość wyjściowa porównywana jest z wartością zadaną za pomocą potencjometrów.
Jako źródło napięcia referencyjnego dla wzmacniaczy błędu zastosowano układ U1 TL431 w połączeniu z tranzystorem T1 BD139 w układzie klasycznego stabilizatora szeregowego.
Napięcie ujemne wymagane do zasilania U3 LM358 produkowane jest przez układ zbudowany na C6-C7, D1-D2, a następnie stabilizowane przez układ U2 TL431.
Jest ono również wykorzystywane w zabezpieczeniu na transoptorze U4 PC817. Do regulacji napięcia wyjściowego służy potencjometr R10, ograniczenie prądu ustawiane jest potencjometrem R27.
Pomiar prądu dokonywany jest na rezystorze pomiarowym R29 0.1R (na schemacie podano wartość 0R33, którą zalecam dla prądu wyjściowego poniżej 3A, poprawi to stabilność).
Ograniczenie prądowe jest limitowane również od dołu wartością rezystora R28 i w przybliżeniu wynosi 0.1A. Nic nie stoi na przeszkodzie usunąć ten rezystor i regulować je od zera, ale nie zalecam takiego rozwiązania.
O trybie pracy informują diody LED: zielona (CV) i czerwona (CC).
Ujęty na schemacie BPU to blok przełączania uzwojeń, który przewidziany jest w bardziej zaawansowanych konstrukcjach i w tej prezentowanej wersji nie występuje.
Montaż.
Wszystkie elementy (oprócz potencjometrów i LEDów) umieszczone są na jednostronnej PCB. Zastosowałem niektóre elementy w wersji SMD, aby ułatwić montaż, wzmacniacz LM358 dałem w obudowie DIP i umieściłem w podstawce bo takie rozwiązanie znacznie ułatwia uruchomienie zasilacza w razie wystąpienia problemów. Elementy mocy koniecznie wyposażamy w jak największy radiator.
Uruchomienie.
Układ jest prosty i o ile nie popełnimy błędu w montażu - zadziała od razu.
Na czas uruchomienia możemy wyciągnąć z podstawki transoptor U4, który pełni rolę zabezpieczenia wyjścia podczas wyłączania zwierając w podstawce piny 3 i 4.
Sprawdzenie zaczynamy od pomiaru wartości napięcia referencyjnego na emiterze T1, powinno wynosić około 12.5V.
Potem na anodzie U2 sprawdzamy wartość napięcia ujemnego, powinno wynosić około -4.8V.
Zakres regulacji napięcia wyjściowego powinien wynosić od 0 do 30V.
Na koniec sprawdzamy działanie regulacji prądu, w trybie CC powinna zgasnąć LED zielona i zapalić się czerwona.
Wykaz elementów:
U1 U2 TL431A TO-92
U3 LM358 DIP8
U4 PC817 DIP4
GB1 mostek prostowniczy 50A
T1 2SD669A
T2 TIP127
T3 BC845 SMD
T4 T5 T6 MJE4343
D1 D2 D5 D6 D7 4148 SMD
ZD1 ZD2 ZD3 C5V6
D9 1N5402
D12 D13 1N4002
R1 4k7 0.6W metalizowany
R2 1k5
R3 270R SMD
R4 220R SMD
R5 39k SMD
R6 R7 R8 10k SMD
R9 2k2 SMD
R10 10k potencjometr liniowy
R11 10k SMD
R12 2k0
R13 330R SMD
R14 10k SMD
R15
R16 6k2 SMD
R17 R18 R19 0R33 2W
R20 100R
R21 R22 1k3 SMD
R23 20k
R24 10k SMD
R25 120k SMD
R26 10k SMD
R27 10k potencjometr liniowy
R28 100R SMD
R29 0R10 (0R33) 5W
R30 2k4 3W
E1 3x 1000/40
E2 2x 100/25
E3 2x 1000/40
C6 C7 C8 47/50
C10 C11 10nF
C19 680pF
C20 470 pF
C22 10 nF
CC blokujące (kilkanaście sztuk) 0.1 (1.0) ceramiczne SMD 1206
rozmieszczamy na PCB zgodnie ze sztuką
rezystory SMD przewidziane są typu 1206 ale można również stosować 0805 (na schemacie są wyróżnione).
Obudowa: typ Z-17.
Transformator: zastosowałem rosyjski TC-180 w którym przewijałem uzwojenie wtórne, ale w tej konstrukcji trafo nie jest krytyczne i co ważne, nie musi mieć uzwojenia pomocniczego, wystarczy jedno uzwojenie robocze, najlepiej dzielone.
Do tego zasilacza doskonale nadają się wszelkie warsztatowe leżaki, napięcie wtórne powinno się zawierać w granicach 15-35V, a moc wiadomo, im więcej tym lepiej.
Kosztorys:
obudowa 15zł;
2 nowe potencjometry 10kA 3zł;
gałki do potencjometrów 3zł;
zaciski prądowe 6zł;
włącznik, gniazd bezpiecznika 3zł;
transformator: z zapasów;
reszta elementów: z zapasów.
Uwagi.
W prezentowanym zasilaczu dodałem na płycie czołowej złącze USB o obciążalności 3A, które nie stanowi integralnej konstrukcji zasilacza,
jest to opcja. Tak samo jak zaciski do ładowania aku Li-Ion, przewidziałem do tego moduł na TP4056 zasilany z 5V (pobierane z tegoż gniazda USB).
Zastosowany wyświetlacz LCD nie sprawdza się w praktyce. Nie dałem rady uzyskać stabilnych odczytów prądu, a napięcie mi skacze ±0,3V. Wskazania poboru mocy są również przypadkowe, co widać na foto.
Napięcie Uh to wartość napięcia zaraz za mostkiem, wykorzystane ma być do przełączania uzwojeń wtórnych trafa. Sterownik będzie mierzył też temperaturę radiatora,
odpowiednio załączając wentylator bądź całkowicie wyłączać zasilacz po przekroczeniu zadanej wartości, o ile mi się to uda oczywiście ogarnąć, póki co nie będę tego prezentował,
pomiar napięcia i prądu pozostawiam do rozwiązania samodzielnego, wszak to dział DIY, gdzie każdy lubi coś od siebie dodać lub zmienić.
Widok PCB i rozmieszczenia elementów:
Zdjęcia zasilacza:
Schemat zasilacza:
Zapraszam do komentowania i zadawania pytań!
Dodano 18.12.2015 21:52
Zmieniłem w załączniku pdf z opisem elementów na pcb.
Wzór wyskalowanej płytki i rozmieszczenie elementów w formacie PDF są w załączniku.
i przyjętym napięciem zasilania wzmacniaczy błędu 12V) do 0-60V (pod warunkiem zastosowania na wejściu kondensatorów elektrolitycznych na napięcie 63V).
** Prąd wyjściowy zasilacza zależy, jak wiadomo, od wielu rzeczy, przede wszystkim od ustawionego napięcia wyjściowego i podana wartość to pobór chwilowy,
uwarunkowany zastosowanym transformatorem i chłodzeniem tranzystorów mocy.
Wstęp.
Przedstawiam Waszej uwadze konstrukcję zasilacza ETL (nazwa oczywiście pochodzi od mojego nicku), który stanowi alternatywę dla znanej konstrukcji Electronics Labs.
Jest prostszy w budowie, jeden podwójny wzmacniacz operacyjny i transformator, w którym wystarczy jedno uzwojenie robocze.
Posiada zarówno regulację napięcia (tryb CV) jak i prądu (tryb CC). Odmienna konstrukcja pozwala obniżyć napięcie zasilania wzmacniaczy operacyjnych do 12V, przez co odpada problem ich doboru, tu pracuje najzwyklejszy LM358.
Opis konstrukcji.
Podstawą konstrukcji klasycznego zasilacza jest zawsze odpowiednio duży transformator i jak największy radiator. Rozmiar obudowy dobrany został do gabarytów transformatora, zostało mi jeszcze 6mm luzu, który jest konieczny, aby zapewnić prawidłowy obieg powietrza i jak najlepsze chłodzenie. Zastosowałem tu łatwo dostępną obudowę Z-17.
W zasilaczu zastosowano T2 Darlington pnp TIP127 który został odciążony tranzystorami mocy T4-T6 typu npn MJE4343, typ tranzystorów nie jest tak bardzo istotny, ważne są tylko ich parametry prądowo-napięciowe,
można je zamienić na dowolne w zasadzie tranzystory mocy w obudowie która pozwala na odprowadzenie znacznych ilości ciepła np TO-3.
Zamiast Darlingtona można użyć dwóch zwykłych tranzystorów.
Tranzystory mocy npn są opcjonalne, ich ilość zależy od tego jak dużej mocy transformator zastosujemy i jak duży prąd na wyjściu nas interesuje.
W swojej wersji dałem 3 sztuki, ale i tak wszystko będzie zależało od zastosowanego radiatora i możliwości odprowadzenia wydzielanego ciepła.
Uzwojenie wtórne składa się w sumie z trzech uzwojeń połączonych szeregowo, które w przyszłości będą przełączane, na zdjęciu widać w środku bezpiecznik Univall (samochodowy, płytkowy) szeregowo z mostkiem prostowniczym którego nie ma na schemacie, a przydaje się, gdy stosujemy chiński mostek, który potrafi paść, ale ja również taki tu wsadziłem, bo cena 3zł za 50A była bardzo przekonująca.
Zasada działania.
Jest to klasyczny zasilacz liniowy z regulację prądu i napięcia, w którym wartość wyjściowa porównywana jest z wartością zadaną za pomocą potencjometrów.
Jako źródło napięcia referencyjnego dla wzmacniaczy błędu zastosowano układ U1 TL431 w połączeniu z tranzystorem T1 BD139 w układzie klasycznego stabilizatora szeregowego.
Napięcie ujemne wymagane do zasilania U3 LM358 produkowane jest przez układ zbudowany na C6-C7, D1-D2, a następnie stabilizowane przez układ U2 TL431.
Jest ono również wykorzystywane w zabezpieczeniu na transoptorze U4 PC817. Do regulacji napięcia wyjściowego służy potencjometr R10, ograniczenie prądu ustawiane jest potencjometrem R27.
Pomiar prądu dokonywany jest na rezystorze pomiarowym R29 0.1R (na schemacie podano wartość 0R33, którą zalecam dla prądu wyjściowego poniżej 3A, poprawi to stabilność).
Ograniczenie prądowe jest limitowane również od dołu wartością rezystora R28 i w przybliżeniu wynosi 0.1A. Nic nie stoi na przeszkodzie usunąć ten rezystor i regulować je od zera, ale nie zalecam takiego rozwiązania.
O trybie pracy informują diody LED: zielona (CV) i czerwona (CC).
Ujęty na schemacie BPU to blok przełączania uzwojeń, który przewidziany jest w bardziej zaawansowanych konstrukcjach i w tej prezentowanej wersji nie występuje.
Montaż.
Wszystkie elementy (oprócz potencjometrów i LEDów) umieszczone są na jednostronnej PCB. Zastosowałem niektóre elementy w wersji SMD, aby ułatwić montaż, wzmacniacz LM358 dałem w obudowie DIP i umieściłem w podstawce bo takie rozwiązanie znacznie ułatwia uruchomienie zasilacza w razie wystąpienia problemów. Elementy mocy koniecznie wyposażamy w jak największy radiator.
Uruchomienie.
Układ jest prosty i o ile nie popełnimy błędu w montażu - zadziała od razu.
Na czas uruchomienia możemy wyciągnąć z podstawki transoptor U4, który pełni rolę zabezpieczenia wyjścia podczas wyłączania zwierając w podstawce piny 3 i 4.
Sprawdzenie zaczynamy od pomiaru wartości napięcia referencyjnego na emiterze T1, powinno wynosić około 12.5V.
Potem na anodzie U2 sprawdzamy wartość napięcia ujemnego, powinno wynosić około -4.8V.
Zakres regulacji napięcia wyjściowego powinien wynosić od 0 do 30V.
Na koniec sprawdzamy działanie regulacji prądu, w trybie CC powinna zgasnąć LED zielona i zapalić się czerwona.
Wykaz elementów:
U1 U2 TL431A TO-92
U3 LM358 DIP8
U4 PC817 DIP4
GB1 mostek prostowniczy 50A
T1 2SD669A
T2 TIP127
T3 BC845 SMD
T4 T5 T6 MJE4343
D1 D2 D5 D6 D7 4148 SMD
ZD1 ZD2 ZD3 C5V6
D9 1N5402
D12 D13 1N4002
R1 4k7 0.6W metalizowany
R2 1k5
R3 270R SMD
R4 220R SMD
R5 39k SMD
R6 R7 R8 10k SMD
R9 2k2 SMD
R10 10k potencjometr liniowy
R11 10k SMD
R12 2k0
R13 330R SMD
R14 10k SMD
R15
R16 6k2 SMD
R17 R18 R19 0R33 2W
R20 100R
R21 R22 1k3 SMD
R23 20k
R24 10k SMD
R25 120k SMD
R26 10k SMD
R27 10k potencjometr liniowy
R28 100R SMD
R29 0R10 (0R33) 5W
R30 2k4 3W
E1 3x 1000/40
E2 2x 100/25
E3 2x 1000/40
C6 C7 C8 47/50
C10 C11 10nF
C19 680pF
C20 470 pF
C22 10 nF
CC blokujące (kilkanaście sztuk) 0.1 (1.0) ceramiczne SMD 1206
rozmieszczamy na PCB zgodnie ze sztuką
rezystory SMD przewidziane są typu 1206 ale można również stosować 0805 (na schemacie są wyróżnione).
Obudowa: typ Z-17.
Transformator: zastosowałem rosyjski TC-180 w którym przewijałem uzwojenie wtórne, ale w tej konstrukcji trafo nie jest krytyczne i co ważne, nie musi mieć uzwojenia pomocniczego, wystarczy jedno uzwojenie robocze, najlepiej dzielone.
Do tego zasilacza doskonale nadają się wszelkie warsztatowe leżaki, napięcie wtórne powinno się zawierać w granicach 15-35V, a moc wiadomo, im więcej tym lepiej.
Kosztorys:
obudowa 15zł;
2 nowe potencjometry 10kA 3zł;
gałki do potencjometrów 3zł;
zaciski prądowe 6zł;
włącznik, gniazd bezpiecznika 3zł;
transformator: z zapasów;
reszta elementów: z zapasów.
Uwagi.
W prezentowanym zasilaczu dodałem na płycie czołowej złącze USB o obciążalności 3A, które nie stanowi integralnej konstrukcji zasilacza,
jest to opcja. Tak samo jak zaciski do ładowania aku Li-Ion, przewidziałem do tego moduł na TP4056 zasilany z 5V (pobierane z tegoż gniazda USB).
Zastosowany wyświetlacz LCD nie sprawdza się w praktyce. Nie dałem rady uzyskać stabilnych odczytów prądu, a napięcie mi skacze ±0,3V. Wskazania poboru mocy są również przypadkowe, co widać na foto.
Napięcie Uh to wartość napięcia zaraz za mostkiem, wykorzystane ma być do przełączania uzwojeń wtórnych trafa. Sterownik będzie mierzył też temperaturę radiatora,
odpowiednio załączając wentylator bądź całkowicie wyłączać zasilacz po przekroczeniu zadanej wartości, o ile mi się to uda oczywiście ogarnąć, póki co nie będę tego prezentował,
pomiar napięcia i prądu pozostawiam do rozwiązania samodzielnego, wszak to dział DIY, gdzie każdy lubi coś od siebie dodać lub zmienić.
Widok PCB i rozmieszczenia elementów:
Zdjęcia zasilacza:
Schemat zasilacza:
Zapraszam do komentowania i zadawania pytań!
Dodano 18.12.2015 21:52
Zmieniłem w załączniku pdf z opisem elementów na pcb.
Wzór wyskalowanej płytki i rozmieszczenie elementów w formacie PDF są w załączniku.
Cool? Ranking DIY
Zmień opis na coś w stylu (Li-pol 4.2V@1A)
