Zasilacz laboratoryjny

Tworząc różne urządzenia elektroniczne, prędzej czy później pojawia się pytanie, czego użyć jako źródła zasilania domowej elektroniki. Załóżmy, że zmontowałeś jakiś rodzaj lampy błyskowej LED, teraz musisz ostrożnie ją z czegoś zasilić. Bardzo często do tych celów wykorzystuje się różne ładowarki do telefonów, zasilacze komputerowe i wszelkiego rodzaju adaptery sieciowe, które w żaden sposób nie ograniczają prądu dostarczanego do obciążenia.

A co jeśli, powiedzmy, na płycie tego samego flashera LED dwie zamknięte ścieżki przypadkowo pozostaną niezauważone? Podłączając go do wydajnego zasilacza komputerowego, zmontowane urządzenie może łatwo się przepalić, jeśli na płycie wystąpi jakiś błąd montażowy. Właśnie po to, aby zapobiec takim nieprzyjemnym sytuacjom, istnieją zasilacze laboratoryjne z zabezpieczeniem prądowym. Wiedząc z góry mniej więcej, ile prądu będzie pobierać podłączone urządzenie, możemy zapobiec zwarciom i w efekcie przepaleniu tranzystorów i delikatnych mikroukładów.

W tym artykule przyjrzymy się procesowi tworzenia właśnie takiego zasilacza, do którego można podłączyć obciążenie bez obawy, że coś się spali.

Schemat zasilania

Układ zawiera układ LM324, który łączy w sobie 4 wzmacniacze operacyjne; zamiast niego można zainstalować TL074. Za regulację napięcia wyjściowego odpowiada wzmacniacz operacyjny OP1, natomiast OP2-OP4 monitoruje prąd pobierany przez obciążenie. Mikroukład TL431 generuje napięcie odniesienia w przybliżeniu równe 10,7 wolta, nie zależy to od wartości napięcia zasilania. Rezystor zmienny R4 ustala napięcie wyjściowe, rezystor R5 można wykorzystać do dostosowania ramki zmiany napięcia do własnych potrzeb. Zabezpieczenie prądowe działa w następujący sposób: obciążenie pobiera prąd, który przepływa przez rezystor R20 o niskiej rezystancji, zwany bocznikiem, wielkość spadku napięcia na nim zależy od pobieranego prądu. Wzmacniacz operacyjny OP4 służy jako wzmacniacz, zwiększając niski spadek napięcia na boczniku do poziomu 5-6 woltów, napięcie na wyjściu OP4 waha się od zera do 5-6 woltów w zależności od prądu obciążenia. Kaskada OP3 pełni funkcję komparatora, porównując napięcia na jej wejściach. Napięcie na jednym wejściu ustalane jest za pomocą rezystora zmiennego R13, który ustala próg zabezpieczenia, natomiast napięcie na drugim wejściu zależy od prądu obciążenia. Tak więc, gdy tylko prąd przekroczy pewien poziom, na wyjściu OP3 pojawi się napięcie, otwierając tranzystor VT3, który z kolei przyciąga podstawę tranzystora VT2 do masy, zamykając ją. Zamknięty tranzystor VT2 zamyka moc VT1, otwierając obwód mocy obciążenia. Wszystkie te procesy zachodzą w ciągu kilku sekund.

Rezystor R20 należy przyjmować o mocy 5 watów, aby zapobiec jego ewentualnemu nagrzewaniu podczas długotrwałej pracy. Rezystor trymera R19 ustawia czułość prądową; im wyższa jest jego wartość, tym większą czułość można osiągnąć. Rezystor R16 reguluje histerezę zabezpieczenia, radzę nie dać się ponieść zwiększaniu jego wartości. Rezystancja 5-10 kOhm zapewni wyraźne zatrzaśnięcie obwodu w momencie zadziałania zabezpieczenia, wyższa rezystancja da efekt ograniczenia prądu, gdy napięcie na wyjściu nie zaniknie całkowicie.

Jako tranzystor mocy możesz użyć domowego KT818, KT837, KT825 lub importowanego TIP42. Szczególną uwagę należy zwrócić na jego chłodzenie, ponieważ cała różnica pomiędzy napięciem wejściowym i wyjściowym zostanie rozproszona w postaci ciepła na tym tranzystorze. Dlatego nie należy używać zasilacza o niskim napięciu wyjściowym i wysokim prądzie, ponieważ nagrzewanie tranzystora będzie maksymalne. Przejdźmy zatem od słów do czynów.

Produkcja i montaż PCB

Płytka drukowana wykonana jest metodą LUT, co zostało wielokrotnie opisane w Internecie.

Dodano na PCB Dioda LED z rezystorem, który nie jest wskazany na schemacie. Rezystor dla PROWADZONY Odpowiednia jest wartość 1-2 kOhm. Ten Dioda LED włącza się po uruchomieniu zabezpieczenia. Dodano także dwa styki oznaczone napisem „Jamper”, po ich zwarciu zasilacz wychodzi z zabezpieczenia i „rozłącza się”. Dodatkowo pomiędzy pinami 1 i 2 mikroukładu dodano kondensator 100 pF, który służy do ochrony przed zakłóceniami i zapewnia stabilną pracę obwodu.

Ustawianie zasilania

Tak więc po złożeniu obwodu możesz zacząć go konfigurować.Przede wszystkim dostarczamy moc 15-30 woltów i mierzymy napięcie na katodzie układu TL431, powinno ono wynosić w przybliżeniu 10,7 wolta. Jeżeli napięcie dostarczane na wejście zasilacza jest małe (15-20 woltów), wówczas rezystor R3 należy zmniejszyć do 1 kOhm. Jeśli napięcie odniesienia jest w porządku, sprawdzamy działanie regulatora napięcia, obracając rezystor zmienny R4, powinien on zmienić się od zera do maksimum. Następnie obracamy rezystor R13 w jego najbardziej skrajne położenie, zabezpieczenie może zadziałać, gdy rezystor ten zwiąże wejście OP2 z masą. Można zainstalować rezystor 50-100 omów pomiędzy masą a najbardziej zewnętrznym pinem R13, który jest podłączony do masy. Podłączamy dowolne obciążenie do zasilacza, ustawiamy R13 w skrajnym położeniu. Zwiększamy napięcie wyjściowe, prąd wzrośnie i w pewnym momencie zadziała zabezpieczenie. Wymaganą czułość osiągamy rezystorem trymującym R19, wtedy można zamiast tego wlutować stały. Na tym kończy się proces montażu zasilacza laboratoryjnego, można go zamontować w obudowie i używać.

Wskazanie

Bardzo wygodne jest użycie głowicy wskaźnikowej do wskazania napięcia wyjściowego. Woltomierze cyfrowe, chociaż mogą pokazywać napięcie do setnych części wolta, stale zmieniające się liczby są słabo dostrzegalne dla ludzkiego oka. Dlatego bardziej racjonalne jest używanie główek wskaźników. Wykonanie woltomierza z takiej głowicy jest bardzo proste - wystarczy szeregowo połączyć z nią rezystor dostrajający o wartości nominalnej 0,5 - 1 MOhm. Teraz należy przyłożyć napięcie, którego wartość jest znana z góry, i za pomocą rezystora dostrajającego wyregulować położenie strzałki odpowiadające przyłożonemu napięciu. Szczęśliwej budowy!