Napájací zdroj pre začínajúceho rádioamatéra

Mnohým z nás sa nahromadili rôzne napájacie zdroje z notebookov, tlačiarní či monitorov s napätím +12, +19, +22. Ide o vynikajúce napájacie zdroje, ktoré sú chránené proti skratu aj prehriatiu. Zatiaľ čo v domácej rádioamatérskej praxi je neustále potrebný nastaviteľný, stabilizovaný zdroj. Ak nie je vhodné vykonať zmeny v obvode existujúcich napájacích zdrojov, potom príde na záchranu veľmi jednoduché pripojenie k takejto jednotke.

Bude potrebovať

Na zostavenie amatérskeho set-top boxu s plynule nastaviteľným výstupným napätím budeme potrebovať:

• - pripravený modul na čipe lm2596;
  
• - montážna krabica;
  
• - dve objímky s vnútorným priemerom 5,2 mm;
  
• - potenciometer 10 kOhm;
  
• - dva pevné odpory 22 kOhm každý;
  
• - panel ampérvoltmeter DSN-VC288.

Článok bude pozostávať z niekoľkých ucelených častí, z ktorých každá podrobne popíše kroky, vlastnosti a úskalia použitých komponentov.

DC-DC step-down menič založený na čipe lm2596

Čip lm2596, na ktorom je modul implementovaný, je dobrý, pretože má ochranu proti prehriatiu a ochranu proti skratu, ale má niekoľko funkcií.
Pozrite sa na typickú možnosť jeho zapnutia, v tomto prípade na mikroobvod, ktorý upravuje výstupné pevné napätie +5 voltov, ale v podstate to nie je dôležité:

Udržiavanie stabilnej napäťovej úrovne je zabezpečené pripojením spätnoväzbového výstupu štvrtého (Feed Back) ramena mikroobvodu, pripojeného priamo k stabilizovanému napäťovému výstupu.
V konkrétnom uvažovanom module sa používa verzia mikroobvodu s premenlivým výstupným napätím, ale princíp regulácie výstupného napätia je rovnaký:

Na výstup modulu je pripojený odporový delič R1-R2 s horným začleneným trimovacím odporom R1, ktorý zavádza odpor, ktorého výstupné napätie je možné meniť. V tomto module R1 = 10 kOhm R2 = 0,3 kOhm. Zlá vec je, že nastavenie nie je plynulé a vykonáva sa iba na posledných 5-6 otáčkach rezistora.
Na implementáciu hladkého nastavenia výstupného napätia rádioamatéri eliminujú rezistor R2 a menia ladiaci odpor R1 na premenlivý. Diagram vychádza takto:

A práve tu nastáva vážny problém. Faktom je, že počas prevádzky variabilného odporu sa skôr či neskôr preruší kontakt (jeho kontakt s odporovou pätkou) stredného kolíka a kolík 4 (Feed Back) mikroobvodu skončí (aj keď len na milisekúnd) vo vzduchu. To vedie k okamžitému zlyhaniu mikroobvodu.
Situácia je rovnako zlá, keď sa na pripojenie premenlivého odporu používajú vodiče - rezistor sa ukáže ako vzdialený - to môže tiež prispieť k strate kontaktu.Preto by mal byť štandardný odporový delič R1 a R2 odspájkovaný a namiesto toho by mali byť dva konštantné prispájkované priamo na doske - to v každom prípade rieši problém straty kontaktu s premenlivým odporom. Samotný variabilný odpor by mal byť prispájkovaný na spájkované svorky.
V diagrame je R1 = 22 kOhm a R2 = 22 kOhm a R3 = 10 kOhm.

Na skutočnom diagrame. R2 mal odpor zodpovedajúci jeho označeniu, ale R1 ma prekvapil, hoci bol v skutočnosti označený 10 kOhm, jeho nominálny odpor bol 2 kOhm.

Odstráňte R2 a na jeho miesto vložte kvapku spájky. Odstráňte odpor R1 a otočte dosku na opačnú stranu:

Spájkujte dva nové odpory R1 a R2 pomocou fotografie ako vodidla. Ako vidíte, budúce vodiče premenlivého odporu R3 budú pripojené k trom bodom deliča.
To je všetko, modul dáme bokom.
Ďalej je panelový ampérvoltmeter.

Voltametr DSN-VC288

DSN-VC288 nie je vhodný na montáž laboratórneho napájacieho zdroja, pretože minimálny prúd, ktorý je možné ním merať, je 10 mA.
Ale ampérvoltmeter je skvelý na zostavenie amatérskeho dizajnu, a preto ho použijem.
Pohľad zozadu je takýto:

Venujte pozornosť umiestneniu konektorov a dostupných nastavovacích prvkov a najmä výške konektora na meranie prúdu:

Keďže puzdro, ktoré som si vybral pre tento domáci výrobok, nemá dostatočnú výšku, musel som prehryznúť kovové kolíky prúdového konektora DSN-VC288 a prispájkovať dodané hrubé vodiče priamo na kolíky. Pred spájkovaním vytvorte na koncoch drôtov slučku a každý nasaďte na každý kolík a spájku - kvôli spoľahlivosti:

Schéma

Schéma zapojenia medzi DSN-VC288 a lm2596

Ľavá strana DSN-VC288:

• - čierny tenký drôt sa k ničomu nepripája, izolujte jeho koniec;
  
• - žltý tenký pripojte na kladný výstup modulu lm2596 – LOAD “PLUS”;
  
• - červený tenký pripojte na kladný vstup modulu lm2596.

Pravá strana DSN-VC288:

• - hrubý čierny pripojte k zápornému výstupu modulu lm2596;
  
• - červená hrubá bude „MINUS“ ZAŤAŽENIE.

Konečná montáž bloku

Použil som montážnu krabicu s rozmermi 85 x 58 x 33 mm:

Po vykonaní označení ceruzkou a kotúčom Dremel som vyrezal okienko pre DSN-VC288 na veľkosť vnútornej strany zariadenia. Zároveň som najprv prepílil uhlopriečky a potom som odpílil jednotlivé sektory po obvode vyznačeného obdĺžnika. Budete musieť pracovať s plochým pilníkom, postupne prispôsobovať okno vnútornej strane DSN-VC288:

Na týchto fotkách veko nie je priehľadné. Neskôr som sa rozhodol použiť priehľadný, ale na tom nezáleží, okrem priehľadnosti sú úplne rovnaké.
Označte tiež otvor pre závitovú objímku variabilného odporu:

Upozorňujeme, že montážne uši základnej polovice krabice boli odrezané. A na samotnom čipe má zmysel prilepiť malý radiátor. Mal som po ruke hotové, ale nie je ťažké vyrezať podobný z radiátora, povedzme, zo starej grafickej karty. Niečo podobné som vyrezal na inštaláciu na PCH čip notebooku, nič zložité =)

Montážne oká by prekážali pri inštalácii týchto 5,2 mm zásuviek:

Nakoniec by ste mali dostať presne toto:
V tomto prípade je vľavo vstupná zásuvka, vpravo výstup:

Vyšetrenie

Zapnite napájanie konzoly a pozrite sa na displej. V závislosti od polohy osi premenlivého odporu môže zariadenie vykazovať rôzne volty, ale prúd by mal byť nulový. Ak tomu tak nie je, potom bude potrebné zariadenie kalibrovať.Aj keď som mnohokrát čítal, že rastlina to už urobila a nebudeme musieť robiť nič, ale stále.
Najprv si však dajte pozor na ľavý horný roh dosky DSN-VC288, dva metalizované otvory sú určené na nastavenie zariadenia na nulu.

Ak teda zariadenie bez zaťaženia ukazuje určitý prúd, potom:

• - vypnite konzolu;
  
• - bezpečne zatvorte tieto dva kontakty pinzetou;
  
• - zapnite konzolu;
  
• - odstráňte pinzetu;
  
• - odpojte náš set-top box od napájania a znova ho pripojte.

Záťažové testy

Nemám silný odpor, ale mal som kúsok nichrómovej špirály:

V studenom stave bol odpor asi 15 ohmov, v horúcom stave asi 17 ohmov.
Vo videu si môžete pozrieť testy výsledného set-top boxu práve na takúto záťaž, prúd som porovnal s referenčným zariadením. Napájanie bolo prijaté na 12 voltov z dávno zmiznutého notebooku. Video ukazuje aj rozsah nastaviteľného napätia na výstupe set-top boxu.

Spodná čiara

• - set-top box sa nebojí skratov;
  
• - nebojí sa prehriatia;
  
• - nebojí sa prerušenia obvodov nastavovacieho odporu, ak sa zlomí, napätie automaticky klesne na bezpečnú úroveň pod jeden a pol voltu;
  
• - set-top box bez problémov znesie aj to, ak sa pri zapojení prehodí vstup a výstup - stalo sa to;
  
• - je možné použiť akékoľvek externé napájanie od 7 voltov do maximálne 30 voltov.

Pozri si video