Laboratorní napájecí zdroj

Při vytváření různých elektronických zařízení dříve nebo později vyvstává otázka, co použít jako zdroj energie pro domácí elektroniku. Řekněme, že jste sestavili nějaký druh LED blikače, nyní jej musíte z něčeho opatrně napájet. Velmi často se pro tyto účely používají různé nabíječky telefonů, počítačové zdroje a všemožné síťové adaptéry, které nijak neomezují proud dodávaný do zátěže.

Co kdyby, řekněme, na desce stejné LED blikačky náhodou zůstaly bez povšimnutí dvě uzavřené dráhy? Připojením k výkonnému počítačovému zdroji může sestavené zařízení snadno shořet, pokud dojde k nějaké chybě instalace na desce. Právě proto, aby k takovým nepříjemným situacím nedocházelo, existují laboratorní zdroje s proudovou ochranou. Když budeme předem přibližně vědět, kolik proudu bude připojené zařízení spotřebovávat, můžeme zabránit zkratům a v důsledku toho vyhoření tranzistorů a jemných mikroobvodů.

V tomto článku se podíváme na proces vytvoření právě takového napájecího zdroje, ke kterému můžete připojit zátěž bez obav, že se něco spálí.

Schéma napájení

Obvod obsahuje čip LM324, který kombinuje 4 operační zesilovače, místo něj lze osadit TL074. Operační zesilovač OP1 je zodpovědný za regulaci výstupního napětí a OP2-OP4 monitoruje proud odebíraný zátěží. Mikroobvod TL431 generuje referenční napětí přibližně rovné 10,7 V, nezávisí na hodnotě napájecího napětí. Variabilní odpor R4 nastavuje výstupní napětí, odpor R5 lze použít k nastavení rámce změny napětí tak, aby vyhovoval vašim potřebám. Proudová ochrana funguje následovně: zátěž spotřebovává proud, který protéká nízkoodporovým rezistorem R20, kterému se říká bočník, velikost úbytku napětí na něm závisí na odebíraném proudu. Operační zesilovač OP4 se používá jako zesilovač, zvyšující nízký úbytek napětí na bočníku na úroveň 5-6 voltů, napětí na výstupu OP4 se pohybuje od nuly do 5-6 voltů v závislosti na zatěžovacím proudu. Kaskáda OP3 funguje jako komparátor, který porovnává napětí na svých vstupech. Napětí na jednom vstupu je nastaveno proměnným rezistorem R13, který nastavuje práh ochrany, a napětí na druhém vstupu závisí na zatěžovacím proudu. Jakmile tedy proud překročí určitou úroveň, objeví se na výstupu OP3 napětí, které otevře tranzistor VT3, který naopak přitáhne základnu tranzistoru VT2 k zemi a uzavře ji. Uzavřený tranzistor VT2 uzavře napájecí VT1 a otevře napájecí obvod zátěže. Všechny tyto procesy probíhají během několika sekund.

Rezistor R20 by měl být odebírán s výkonem 5 wattů, aby nedocházelo k jeho případnému zahřívání při dlouhodobém provozu. Trimrový rezistor R19 nastavuje proudovou citlivost, čím vyšší je jeho hodnota, tím větší citlivosti lze dosáhnout. Rezistor R16 nastavuje hysterezi ochrany, doporučuji se nenechat unést zvýšením jeho hodnoty. Odpor 5-10 kOhm zajistí jasné přichycení obvodu při spuštění ochrany, vyšší odpor způsobí proudové omezení, když napětí na výstupu úplně nezmizí.

Jako výkonový tranzistor můžete použít domácí KT818, KT837, KT825 nebo importovaný TIP42. Zvláštní pozornost je třeba věnovat jeho chlazení, protože celý rozdíl mezi vstupním a výstupním napětím se na tomto tranzistoru odvede ve formě tepla. Proto byste neměli používat napájecí zdroj s nízkým výstupním napětím a vysokým proudem, protože zahřívání tranzistoru bude maximální. Pojďme tedy od slov k činům.

Výroba a montáž DPS

Plošný spoj je vyroben metodou LUT, která byla mnohokrát popsána na internetu.

Přidáno na PCB Světelná dioda s odporem, který není na schématu vyznačen. Rezistor pro VEDENÝ Vhodná je hodnota 1-2 kOhm. Tento Světelná dioda rozsvítí se při aktivaci ochrany. Byly také přidány dva kontakty označené slovem „Jamper“, po sepnutí napájení vypadne z ochrany a „vypadne“. Mezi piny 1 a 2 mikroobvodu byl navíc přidán kondenzátor 100 pF, který slouží k ochraně proti rušení a zajišťuje stabilní provoz obvodu.

Nastavení napájení

Takže po sestavení obvodu můžete začít konfigurovat.Nejprve dodáváme napájení 15-30 voltů a měříme napětí na katodě čipu TL431, mělo by se přibližně rovnat 10,7 voltu. Pokud je napětí přiváděné na vstup napájecího zdroje malé (15-20 voltů), pak by měl být odpor R3 snížen na 1 kOhm. Pokud je referenční napětí v pořádku, zkontrolujeme činnost regulátoru napětí, při otáčení proměnného odporu R4 by se mělo změnit z nuly na maximum. Dále otočíme rezistor R13 do krajní polohy; ochrana se může spustit, když tento rezistor přitáhne vstup OP2 k zemi. Mezi zem a krajní kolík R13, který je připojen k zemi, můžete nainstalovat odpor 50-100 Ohmů. K napájení připojíme libovolnou zátěž, R13 nastavíme do krajní polohy. Zvýšíme výstupní napětí, zvýší se proud a v určitém okamžiku bude ochrana fungovat. Potřebné citlivosti dosáhneme ořezávacím rezistorem R19, pak můžete místo něj připájet konstantní. Tím je proces montáže laboratorního zdroje ukončen, můžete jej nainstalovat do pouzdra a používat.

Indikace

Pro indikaci výstupního napětí je velmi vhodné použít ukazovací hlavici. Digitální voltmetry, přestože mohou ukazovat napětí až setin voltu, neustále běžící čísla jsou lidským okem špatně vnímány. Proto je racionálnější používat ukazovací hlavy. Z takové hlavice je velmi jednoduché vyrobit voltmetr - stačí k ní zapojit trimovací rezistor o jmenovité hodnotě 0,5 - 1 MOhm. Nyní je třeba přiložit napětí, jehož hodnota je předem známa, a pomocí trimovacího rezistoru upravit polohu šipky odpovídající použitému napětí. Šťastné stavění!