- Člen od
- 19 Jan 2020
- Príspevkov
- 207
- Reakčné skóre
- 269
- Bodov
- 58
- Umiestnenie
- Slovensko, Nitra, Nové Zámky
- Paragraf (§)
- §22 (SK) / §6 (CZ)
Určite každý rádio amatér sa stretol s problémom napájania svojich projektov. Laboratórny zdroj je nevyhnutné vybavenie pre každého kto to myslí s elektrotechnikou vážne alebo pre amatéra ktorý chce mať pohodlie a nechce kupovať 9V batérie na skúšanie obvodov s operačnými zosilňovačmi.
Laboratórne vybavenie nieje lacné a aj keď sa nejaké nájdu za lacnejšie tak to nieje nič moc. Ja som sa vydal na takéto internetové dobrodružstvo a prekopal som všetko čo som vedel.
Schémy pre laboratórne zdroje je za milión ale dostávame sa k našim potrebám čo potrebujeme od laboratórneho zdroja. Naj častejšia schéma je s operačnými zosilňovačmi kde operačný zosilňovač otvára tranzistor na základe spätnej väzby a tím reguluje napätie na výstupe. Prídavnou možnosťou je obvod aj na obmedzenie prúdu. Tieto zdroje sú dobré aj sme dve v škole postavili so spolužiakmi a fungovali. Častý problém je ale napäťová špička keď sa zdroj zapína. Samozrejme jednoduchým riešením je zdroj zapnúť pred pripojením skúšaného zariadenia.
Neskôr som si uvedomil že ja mám už jeden laboratórny zdroj. Postarší školský zdroj Tesla BK127. Z prvého pohľadu nič moc 20V 1A. Taký zdroj čo by zato stál by bol v rozsahu 30V 3A čo je v podstate dnes štandard. Ale schéma BK127 je veľmi ľahko upraviteľná. Jednoduchou výmenou hodnoty potenciometrov môžeme rozšíriť rozsah napätia aj prúdu (do určitej miery). Tento zdroj používa integrovaný obvod LM723 ktorý má titul precízneho napäťového regulátora s prúdovým obmedzením. Presne to čo potrebujem. Presný popis funkčnosti nenapíšem lebo je toho trocha veľa. Stránka
Všetky výhody šumové vlastnosti aj precíznosť zdroja sú super má to ale jeden mínus a to je potreba pre pomocné vinutie na napájacom transformátore.
Svoj BK127 používam už od počiatkov môjho záujmu o elektroniku a tak som si povedal že postavím si ho. Nie ako originál ale podla zapojenia. LM723 je dodnes vyrábaná súčiastka, tak som vzal celú schému a prekreslil som ju v programe Eagle. Toto samé o sebe bol zdĺhavý proces ale pokračovalo horšie navrhovanie PCB. Po mesiaci som bol ale aj s tím hotový a nasledovalo vyrobenie. Dosku som robil na mieru k súčiastkam a snažil som sa to celkom nahustiť aby to bolo aspoň menšie ako originálna doska v zdroji. To sa mi aj podarilo a som celkom spokojný (Všetko je v obrázkoch). Celá táto sranda si nežiadala nič moc extrémne výpočty len času na navrhnutie PCB.
Úprava na výstupného napätia bola jednoduchá. Stačilo použiť namiesto 10K potenciometra 20K a zázrakom som trafil hodnotu ktorú potrebujem. Ostatné sa do nastavovalo na viac otočnom trimri R7 ktorého hodnotu som zvýšil o dvojnásobok ako v originálnej schéme čo mi umožnilo rozšíriť rozsah nastavenia ale keďže som použil 10 otočný trimer mal som väčšie rozlíšenie na nastavenie (100R na jednu otáčku) oproti klasickému trimru. Prúd som nastavoval pomocou výmenou bočníkov R23 a R24. Keďže pôvodný zdroj je max do 1A tak jednoduchou matematikou dva 2R2 odpory v paralelnom zapojení sú 1R1. Aby sme vypočítali úbytok napätia na nich použijeme ohmov zákon a zistíme že 1A cez 1R1 je 1.1V (veľké prekvapenie
). Ak by sme chceli ponechať pôvodnú hodnotu potenciometra tak nám stačí vypočítať podľa napätia odpor na žiadaný prúd. Tak pre žiadaný prúd som sa dopracoval na hodnotu 0R33 až 0R36. Ľahko vyskladatelné s dvoma 0R68 rezistormi v paralelnom zapojení. Na potenciometer prúdu som použil 5K viac otočný potenciometer a potom som znížil jeho hodnotu pridaním 5K rezistora do paralelu s ním. Na rozsah napätia som použil 20K viac otočný potenciometer. Obvod analógového kombinovaného meráka som úplne vynechal. Výstupné napätie môžeme monitorovať rôznymi metódami, digitálnymi meračmi alebo analógovými. Prúd je trocha náročnejší vzhľadom nato že analógový voltmeter potrebuje úbytok aby mohol fungovať a ten úbytok aj keď milivoltový ale odrazí sa na výstupnom napätí. Tento problém sa dá ľahko obísť ak vložíme A meter ihneď za tranzistor a pred rezistory R23 a R24. Tým LM723 bude kompenzovať za úbytok napätia A metra. Ak chceme digitálne merať tak použijeme diferenciálny zosilňovač ktorý bude zosilňovať úbytok a ADC bude túto hladinu premieňať na digitálnu hladinu. Možné sofistikované riešenie je pomocou LT1787 a s ADC integráčom LTC1286.
Už keď máme hotové výpočty na súčiastky tak by som chcel spomenúť už len jednu vec a to je koncový tranzistor. Pôvodne je použitý KD606 čo je vhodné na pôvodné určenie ale s mojím rozšírením rozsahov to asi skvelé nebude. KD606 podla datasheetu dokáže premeniť 70W elektrického výkonu na teplo. Ak si vezmeme najhorší možný scenár, teda obvod na krátko (skrat) na výstupe na 3A, tak na tranzistore máme plné napätie čo dostávame z neregulovaného zdroja (trafo-filter atd). Pre rozsah 30V potrebujeme na filtri aspoň 35V pri max 3A záťaži. 35x3 a máme výsledok 105W. Pôvodné KDčko by sme uškvarili za nejaký ten čas. Alternatíva je použiť omnoho väčší tranzistor ako napríklad KD503. Ten nám poskytuje dostatok stratového výkonu ešte aj s rezervou. Ja som si vybral tranzistory 2N5886. Sú podstatne rýchlejšie ako lenivé 503jky ale myslím že to nebude mať žiadny extra účinok okrem toho že som použil moderné súčiastky. Najväčší efekt bude že 2N5886 narozdiel od starej 503jky má zosilnenie (v prúdovom rozsahu tohoto zdroja) 30 az 35 čo je celkom rozdiel od smiešnych 10 čo poskytuje 503jka čiže to bude o niečo ľahšie na pomocné obvody zdroja. Musím doplniť že koncový tranzistor MUSÍ MAŤ ADEKVÁTNE CHLADENIE!! 100W tepla nieje sranda ale to je cena lineárnych zdrojov.
Napájanie môže byť z transformátora aj z iných zdrojov. Ja som mostíky neosadil lebo používam spínané zdroje 36V pre výkonový obvod a 12V pre pomocný obvod.
Dodatočné problémy ktoré som zistil:
1. Obmedzenie prúdu trocha kolíše vzhľadom nato že rezistor nemá konštantný odpor v celom teplotnom rozsahu. Je to hned prvá vec čo sa učí na škole. Po čase na max záťaži 3A sa rezistory ohrievajú (3W celkovo úbytok) a prúd klesá. Toto nieje moc veľký problém v pôvodnom použití keďže tam nieje žiadaná až taká presnosť. Najľahšie riešenie je použiť kovové 50W rezistory a pripevniť ich o svôj vlastný chladič (nie spoločne s tranzistorom). Dostaneme zhruba 20-30mA maximálne kolísanie po čase teplotou. Rozumnejšie riešenie by bolo vybrať iný bočník s nižším odporom a upraviť rezistorové deliče tak aby sme dostali rovnaký rozsah. V takom prípade odporúčam použiť niečo lepšie ako LM741 (TL071 OPA602 alebo čokoľvek s väčšou citlivosťou). Tak by sme dostali v podstate takmer nulové kolísanie.
(Bohužiaľ foto z prototypu nemám, dávam sem fotky dosiek ktoré som dal do výroby. Neskôr pridám aj schému návrh dosky v programe ako pdf. Nie este nemám vymyslené ako to osadím do nejakej krabice. Doska má dokopy 5 prepojok ale všetky sú na TOP vrstve na tých luxusných doskách. Až sem hodím schému tak uvidíte že tá doska je celkom nahustená )
Téma presunutá Elektro Lab
Laboratórne vybavenie nieje lacné a aj keď sa nejaké nájdu za lacnejšie tak to nieje nič moc. Ja som sa vydal na takéto internetové dobrodružstvo a prekopal som všetko čo som vedel.
Schémy pre laboratórne zdroje je za milión ale dostávame sa k našim potrebám čo potrebujeme od laboratórneho zdroja. Naj častejšia schéma je s operačnými zosilňovačmi kde operačný zosilňovač otvára tranzistor na základe spätnej väzby a tím reguluje napätie na výstupe. Prídavnou možnosťou je obvod aj na obmedzenie prúdu. Tieto zdroje sú dobré aj sme dve v škole postavili so spolužiakmi a fungovali. Častý problém je ale napäťová špička keď sa zdroj zapína. Samozrejme jednoduchým riešením je zdroj zapnúť pred pripojením skúšaného zariadenia.
Neskôr som si uvedomil že ja mám už jeden laboratórny zdroj. Postarší školský zdroj Tesla BK127. Z prvého pohľadu nič moc 20V 1A. Taký zdroj čo by zato stál by bol v rozsahu 30V 3A čo je v podstate dnes štandard. Ale schéma BK127 je veľmi ľahko upraviteľná. Jednoduchou výmenou hodnoty potenciometrov môžeme rozšíriť rozsah napätia aj prúdu (do určitej miery). Tento zdroj používa integrovaný obvod LM723 ktorý má titul precízneho napäťového regulátora s prúdovým obmedzením. Presne to čo potrebujem. Presný popis funkčnosti nenapíšem lebo je toho trocha veľa. Stránka
Ak chcete vidieť odkazy, musíte sa zaregistrovať
popisuje tento zdroj celkom dobre.Všetky výhody šumové vlastnosti aj precíznosť zdroja sú super má to ale jeden mínus a to je potreba pre pomocné vinutie na napájacom transformátore.
Svoj BK127 používam už od počiatkov môjho záujmu o elektroniku a tak som si povedal že postavím si ho. Nie ako originál ale podla zapojenia. LM723 je dodnes vyrábaná súčiastka, tak som vzal celú schému a prekreslil som ju v programe Eagle. Toto samé o sebe bol zdĺhavý proces ale pokračovalo horšie navrhovanie PCB. Po mesiaci som bol ale aj s tím hotový a nasledovalo vyrobenie. Dosku som robil na mieru k súčiastkam a snažil som sa to celkom nahustiť aby to bolo aspoň menšie ako originálna doska v zdroji. To sa mi aj podarilo a som celkom spokojný (Všetko je v obrázkoch). Celá táto sranda si nežiadala nič moc extrémne výpočty len času na navrhnutie PCB.
Úprava na výstupného napätia bola jednoduchá. Stačilo použiť namiesto 10K potenciometra 20K a zázrakom som trafil hodnotu ktorú potrebujem. Ostatné sa do nastavovalo na viac otočnom trimri R7 ktorého hodnotu som zvýšil o dvojnásobok ako v originálnej schéme čo mi umožnilo rozšíriť rozsah nastavenia ale keďže som použil 10 otočný trimer mal som väčšie rozlíšenie na nastavenie (100R na jednu otáčku) oproti klasickému trimru. Prúd som nastavoval pomocou výmenou bočníkov R23 a R24. Keďže pôvodný zdroj je max do 1A tak jednoduchou matematikou dva 2R2 odpory v paralelnom zapojení sú 1R1. Aby sme vypočítali úbytok napätia na nich použijeme ohmov zákon a zistíme že 1A cez 1R1 je 1.1V (veľké prekvapenie
). Ak by sme chceli ponechať pôvodnú hodnotu potenciometra tak nám stačí vypočítať podľa napätia odpor na žiadaný prúd. Tak pre žiadaný prúd som sa dopracoval na hodnotu 0R33 až 0R36. Ľahko vyskladatelné s dvoma 0R68 rezistormi v paralelnom zapojení. Na potenciometer prúdu som použil 5K viac otočný potenciometer a potom som znížil jeho hodnotu pridaním 5K rezistora do paralelu s ním. Na rozsah napätia som použil 20K viac otočný potenciometer. Obvod analógového kombinovaného meráka som úplne vynechal. Výstupné napätie môžeme monitorovať rôznymi metódami, digitálnymi meračmi alebo analógovými. Prúd je trocha náročnejší vzhľadom nato že analógový voltmeter potrebuje úbytok aby mohol fungovať a ten úbytok aj keď milivoltový ale odrazí sa na výstupnom napätí. Tento problém sa dá ľahko obísť ak vložíme A meter ihneď za tranzistor a pred rezistory R23 a R24. Tým LM723 bude kompenzovať za úbytok napätia A metra. Ak chceme digitálne merať tak použijeme diferenciálny zosilňovač ktorý bude zosilňovať úbytok a ADC bude túto hladinu premieňať na digitálnu hladinu. Možné sofistikované riešenie je pomocou LT1787 a s ADC integráčom LTC1286.Už keď máme hotové výpočty na súčiastky tak by som chcel spomenúť už len jednu vec a to je koncový tranzistor. Pôvodne je použitý KD606 čo je vhodné na pôvodné určenie ale s mojím rozšírením rozsahov to asi skvelé nebude. KD606 podla datasheetu dokáže premeniť 70W elektrického výkonu na teplo. Ak si vezmeme najhorší možný scenár, teda obvod na krátko (skrat) na výstupe na 3A, tak na tranzistore máme plné napätie čo dostávame z neregulovaného zdroja (trafo-filter atd). Pre rozsah 30V potrebujeme na filtri aspoň 35V pri max 3A záťaži. 35x3 a máme výsledok 105W. Pôvodné KDčko by sme uškvarili za nejaký ten čas. Alternatíva je použiť omnoho väčší tranzistor ako napríklad KD503. Ten nám poskytuje dostatok stratového výkonu ešte aj s rezervou. Ja som si vybral tranzistory 2N5886. Sú podstatne rýchlejšie ako lenivé 503jky ale myslím že to nebude mať žiadny extra účinok okrem toho že som použil moderné súčiastky. Najväčší efekt bude že 2N5886 narozdiel od starej 503jky má zosilnenie (v prúdovom rozsahu tohoto zdroja) 30 az 35 čo je celkom rozdiel od smiešnych 10 čo poskytuje 503jka čiže to bude o niečo ľahšie na pomocné obvody zdroja. Musím doplniť že koncový tranzistor MUSÍ MAŤ ADEKVÁTNE CHLADENIE!! 100W tepla nieje sranda ale to je cena lineárnych zdrojov.
Napájanie môže byť z transformátora aj z iných zdrojov. Ja som mostíky neosadil lebo používam spínané zdroje 36V pre výkonový obvod a 12V pre pomocný obvod.
Dodatočné problémy ktoré som zistil:
1. Obmedzenie prúdu trocha kolíše vzhľadom nato že rezistor nemá konštantný odpor v celom teplotnom rozsahu. Je to hned prvá vec čo sa učí na škole. Po čase na max záťaži 3A sa rezistory ohrievajú (3W celkovo úbytok) a prúd klesá. Toto nieje moc veľký problém v pôvodnom použití keďže tam nieje žiadaná až taká presnosť. Najľahšie riešenie je použiť kovové 50W rezistory a pripevniť ich o svôj vlastný chladič (nie spoločne s tranzistorom). Dostaneme zhruba 20-30mA maximálne kolísanie po čase teplotou. Rozumnejšie riešenie by bolo vybrať iný bočník s nižším odporom a upraviť rezistorové deliče tak aby sme dostali rovnaký rozsah. V takom prípade odporúčam použiť niečo lepšie ako LM741 (TL071 OPA602 alebo čokoľvek s väčšou citlivosťou). Tak by sme dostali v podstate takmer nulové kolísanie.
(Bohužiaľ foto z prototypu nemám, dávam sem fotky dosiek ktoré som dal do výroby. Neskôr pridám aj schému návrh dosky v programe ako pdf. Nie este nemám vymyslené ako to osadím do nejakej krabice. Doska má dokopy 5 prepojok ale všetky sú na TOP vrstve na tých luxusných doskách. Až sem hodím schému tak uvidíte že tá doska je celkom nahustená
)Téma presunutá Elektro Lab
