ЛАБОРАТОРИСКИ ИЗВОР НА НАПОЈУВАЊЕ 0-30V / 0-3А

I Z33T home page I страници на македонски јазик I

Пред извесно време, од Кина (преку „ebay“) нарачав еден кит-комплет за стабилизиран извор на напојување со регулација на излезниот истонасочен напон во рамки од 0 до 30 Волти и можност за нагодување (ограничување) на струјата во опсег од 2mA до 3А. Решив да видам што тоа ќе стаса и дали ќе биде добро. Се покажа дека кит-комплетот овозможува градба на многу квалитетен лабораториски извор на напојување, со карактеристики како што е наведено во продажната реклама. Еве ја шемата:

кликнете на горнава шема за да ја видете во повисока резолуција

Во овој кит-комплет има еден интегриран стабилизатор на напон (24V) со LM7824 предвиден за напојување на вентилаторче за дополнително ладење на транзисторот Q4 (2SD1047). Наместо оригиналниот стабилизатор LM7824 јас ставив LM7812, бидејќи полесно се наоѓа вентилаторче (од компјутер) на 12 волти, а освен тоа, овој напон го користам и за напојување на дигиталниот V/A-метар со LED дисплеј кој го нарачав посебно и го монтирав во кутијата на овој уред. LM7812 треба да се зашрафи на ладилник, бидејќи многу грее.

За да работи овој уред, потребно е да се приклучи наизменичен напон од 24 Волти. Не се обидувајте да приклучите истонасочен напон, бидејќи така нема да работи.

Внимавајте бидејќи некои кит-комплети се продаваат со погрешно испечатена ориентација на некои елементи! Јас нарачав два кит-комплети од двајца различни продавачи. На едната печатена плочка погрешно беше отпечатена ориентацијата на неколку диоди, па откога уредот не ми проработи, морав да истражувам и да го најдам проблемот. Правилно отпечатента плочка изгледа вака:

Со потенциометарот P1 се нагодува излезниот напон во опсег од 0V до 30V. За да се овозможи напонот да може да се намали до 0V, потребно е да се обезбеди негативен напон во однос на масата. Употребено е решение со кое во точката помеѓу R3 и D7 се добива -5,1V негативен напон во однос на маса. Овој негативен напон се добива со помош на елементите R2, C2, D5, D6, C3, R3 и зенер диодата D7.

Со цел да се избегнат неконтролирани ситуации при исклучување на уредот, употребен е транзисторот Q1 кој заедно со елементите околу него формира заштитно коло. Во краткиот временски период при исклучувањето (додека негативниот напон од -5,1V опаѓа до нула) Транзисторот Q1 го исклучува напонот на излезните приклучоци. Ова интересно решение го исклучува напонот од излезните приклучоци на уредот во случај наизменичниот напон од 24V да се прекине поради било кој причини. На тој начин ги заштитува апаратите приклучени на овој уред. За време на нормална работа, транзисторот Q1 е непроводен поради тоа што преку отпорникот R14 базата на Q1 се држи на негативен напон. Но штом негативниот напон почне да опаѓа, транзисторот Q1 станува проводен (поради позитивниот напон на својата база преку отпорникот R13), и на тој начин го спојува излезот на U2 на маса, односно го закочува транзисторот Q2, па така го исклучува напонот на излезните приклучоци преку Q4. Интегралното коло U2 има своја внатрешна заштита од краток спој на својот излез, така што оваа операција поминува без никакви последици. Ова решение е многу значајно и инвентивно бидејќи излезниот напон на приклучоците од овој извор на напојување се исклучува без да се чека кондензаторите да се испразнат, што е голема предност во однос на многу, многу поскапи фабрички лабораториски извори на напојување.

Со потенциометарот P2 се ограничува максималната излезна струја на овој уред. На тој начин уредот е заштитен од краток спој на своите излезни приклучоци. Излезната струја може да се ограничи во рамките од 2mA до 3А, што значи дека овој извор на напојување може да работи во режим на константна струја (без разлика на големината на напонот) која може да се нагодува од 2mA до 3А! Оваа особина може да се примени за многу работи во лабораторијата на еден електроничар. Ограничувањето на струјата е овозможено со падот на напонот на отпорникот R7 кој е поврзан во серија со приклучениот потрошувач на излезните приклучоци. Интегралното коло U3 е задолжено за оваа функција. На својот инвертирачки влез U3 го споредува падот на напонот на R7 со напонот кој е нагоден со P2 на неинвертирачкиот влез на U3. доколку падот на напонот на краевите од R7, поради поголема излезна струја, стане поголем од напонот кој е нагоден со P2, тогаш U3 стапува во акција, струјата се ограничува и целиот уред преоѓа во режим на константна струја, транзисторот Q3 станува проводен, па лед диодата D12 засветува и го сигнализира тоа. Со помош на кондензаторот C8 се обезбедува поголема стабилност при работата на интегралното коло U3.

Со тример потенциометарот RV1 се нагодува излезниот напон да може да се спушти до 0 волти (кога потенциометарот P1 за регулација на напонот е нагоден на минимум излезен напон), без разлика на толеранцијата на вредностите на останатите елементи.

Напонот на брумот од 50Hz на излезните приклучоци е многу мал и не се забележува при помала излезна струја. За да се намали напонот на брум при поголема излезна струја, може (но не мора) да се стави уште еден електролитски кондензатор со поголем капацитет паралелно на кондензаторот C1 (на пример 4700µF/50 V).

Излезниот транзистор Q4 значително се загрева, особено при помали излезни напони и поголема излезна струја, па мора да се монтира на поголем алуминиумски ладилник. Во овој транзистор разликата на влезниот истонасочен напон (после грецот) од околу 33 волти и излезниот напон на излезните приклучоци од уредот помножен со големината на излезната струја, се претвора во топлина. Затоа при помали излезни напони и поголема излезна струја, транзисторот Q4 се загрева повеќе. Еве една пресметкa за моќноста што треба да ја поднесе транзисторот Q4:

Пример 1.

Нека излезниот напон е нагоден на 30 Волти и нека е приклучен потрошувач кој троши 3 А (ограничувањето на струјата нека е нагодено така што да може да се испорача струја поголема или еднаква на 3 А). Транзисторот треба да ја поднесе следнава моќ:

(Uin - Uout) x Iout = (33 - 30) x 3 = 3 x 3 = 9W

Uin е влезниот напон после грецот кој е приближно еднаков на наизменичниот напон од трансформаторот помножен со 1,41 така што 24V х 1,41=33V. Значи при наизменичен напон од трансформаторот од 24 Волти, после грецот, на краевите од кондензаторот C1 се добива истонасочен напон од околу 33V.

Значи во овој пример, во транзисторот Q4 ќе се потрошат (претворат во топлина) околу 9W.

Пример 2.

Нека излезниот напон е нагоден на 1V и нека е приклучен потрошувач кој троши 3 А (ограничувањето на струјата нека е нагодено така што да може да се испорача струја поголема или еднаква на 3 А). Тогаш транзисторот Q4 треба да ја поднесе следнава моќ:

(Uin - Uout) x Iout = (33 - 1) x 3 = 32 x 3 = 96W !

Uin е влезниот напон после грецот кој е приближно еднаков на наизменичниот напон од трансформаторот помножен со 1,41 така што 24V х 1,41=33V. Значи при наизменичен напон од трансформаторот од 24 Волти, после грецот и кондензаторот C1, се добива истонасочен напон од околу 33V.

Значи во вториов пример, во транзисторот Q4 ќе се потрошат (претворат во топлина) цели 96W! затоа треба да тој транзистор да се монтира на соодветен ладилник, а по потреба да се лади и со помош на вентилаторче. ВНИМАНИЕ! Доколку излезниот транзистор Q4 не е монтиран на ладилник, може да се уништи за многу кратко време при вакви услови!

Пример 3

Нека излезниот напон е нагоден на 13,8 Волти и нека е приклучен потрошувач кој троши 2А (ограничувањето на струјата нека е нагодено така што да може да се испорача струја поголема или еднаква на 2А). Тогаш транзисторот Q4 треба да ја поднесе следнава моќ:

(Uin - Uout) x Iout = (33 - 13,8) x 2 = 19,2 x 2 = 38,4W

Значи во овој пример, во транзисторот Q4 ќе се потрошат (претворат во топлина) околу 38,4W.

На следнава слика е прикажан кит-комплетот, кутијата во која го сместив уредот и трансформаторот 24V/80VA:

Предната плоча на кутијата и разместувањето на елементите на неа го испланирав на следниот начин:

Оригиналните потенциометри од кит-комплетот беа квалитетни, но немаа навртки за да ги монтирам на предната плоча. Затоа монтирав други. За регулација на напонот ставив повеќевртежен потенциометар со кој прецизно може да се нагоди саканиот истонасочен напон на излезот. За регулација на струјното ограничување, ставив обичен линеарен потенциометар.

Еве како треба да се поврзе V/A-Метарот со дигитален LED-Дисплеј:

Еве како изгледа готовиот уред. На предната плоча се гледа дигиталниот V/A-метар со LED-дисплеј:

Овој лабораториски стабилизиран извор на напојување со регулација на излезниот истонасочен напон и нагодување (ограничување) на излезната струја се покажа како одличен уред, кој е далеку поевтин од слични кои можат да се купат на пазарот. Може да се користи за напојување на многу електрични апарати. Освен тоа, прецизното нагодување (ограничување) на излезната струја дава можност овој уред да се користи како полнач на акумулаторски батерии од секаков вид, кој најдобро се полнат со константна струја.

Доколку сакаме овој уред да испорачува поголема излезна струја (до 5 или 6 А) треба да се неправат следниве измени:

1. Треба да се употреби соодветен трансформатор предвиден за струја од 6A.

2. Треба да се додаде уште еден ист излезен транзистор Q5 паралелно на Q4, така што базите на обата транзистори се спојуваат заедно, колекторите на обата транзистори се спојуваат заедно, а од емитерите на обата транзистори кон излезниот приклучок (+ 0...30V) треба да се додаде по еден отпорник 0,22 оми/3W, за да се избалансира оптоварувањето на обата паралелно приклучени излезни транзистори Q4 и Q5. Овие транзистори треба да се монтираат на поголем алуминиумски ладилник.

3. Диодите во грецовиот спој (1N5408) треба да се заменат со други кои се предвидени за поголема струја, или наместо нив, да се употреби готов грец за соодветната струја.

4. Наместо отпорникот R7 (0,47 оми - 5W) треба да се употреби друг отпорник со вредност 0,33 оми - 12W)

5. Наместо отпорникот R18 (56k) што ја одредува максималната излезна струја која потоа може прецизно да се ограничува на помала вредност со потенциометарот P2, треба да се употреби отпорник со вредност од 33к.

6. За поголема излезна струја, потребно е да се стави уште еден електролитски кондензатор со поголем капацитет паралелно на кондензаторот C1 (на пример 4700µF/50 V). Најдобро е ако се примени правилото дека за секој еден ампер излезна струја, потребно е да се предвиде најмалку 1000µF капацитет на кондензаторот C1.

I Z33T home page I страници на македонски јазик I