Radioelektronik Audio-HiFi-Video 6/2002

Przedstawiony w artykule

zasilacz jest d³awikow¹

przetwornic¹ napiêcia

sta³ego dostarczaj¹c¹

do obci¹¿enia pr¹d

o maksymalnej wartoœci

do 5 A w ca³ym zakresie

regulacji napiêcia

wyjœciowego 3

÷÷

17 V.

W

uk³adzie wykorzystano scalo-

ny stabilizator impulsowy

MAX724 lub LT1074. Wewnê-

trzne ograniczenie pr¹dowe

6,5 A zabezpiecza obwód wyjœciowy przed

nadmiernym wzrostem pr¹du.

Zasilacz sk³ada siê z nastêpuj¹cych blo-

ków funkcjonalnych:

q

prostownika z transformatorem sieciowym,

q

filtru przeciwzak³óceniowego wejœciowego,

q

w³aœciwej przetwornicy,

q

Ÿród³a sta³opr¹dowego do zasilania LED,

q

filtru przeciwzak³óceniowego wyjœciowego,

q

uk³adu regulacji napiêcia wyjœciowego,

q

wskaŸników wychy³owych pr¹du i napiêcia.

Opis uk³adu

Schemat uk³adu przedstawiono na rys. 1.

Napiêcie sieci jest obni¿ane wstêpnie

w transformatorze sieciowym TS1 do 24 V,

a nastêpnie prostowane w mostku pro-

stowniczym M1 i doprowadzane do filtru

wejœciowego z³o¿onego z d³awików L1,

L2 oraz kondensatorów C5, C6, C7. Zada-

niem filtru jest zarówno niedopuszczenie do

przenikania zak³óceñ wytwarzanych przez

przetwornicê do sieci, jak i blokowanie za-

k³óceñ sieciowych. Wyprostowane i odfil-

trowane napiêcie jest doprowadzane do

ZASILACZ IMPULSOWY 5 A

o REGULOWANYM NAPIÊCIU

stabilizatora impulsowego z uk³adem sca-

lonym US1. Uk³ad ten zawiera bipolarny

prze³¹cznik mocy, generator 100 kHz,

wzmacniacz b³êdu, oraz modulator sze-

rokoœci impulsu (PWM). Przebieg z we-

wnêtrznego generatora wyzwala uk³ad mo-

dulacji szerokoœci impulsu, do którego do-

starczane s¹ równie¿ informacje ze wzmac-

niacza b³êdu realizuj¹cego prawid³owe

ustawienie napiêcia wyjœciowego i ze

wzmacniacza ograniczenia pr¹dowego,

daj¹cego zabezpieczenie pr¹dowe. Uk³ad

PWM steruje z kolei bipolarnym kluczem

tranzystorowym sk³adaj¹cym siê z tranzy-

stora steruj¹cego i tranzystora mocy. Uk³a-

dy te wraz ze Ÿród³em napiêcia odniesie-

nia s¹ zawarte wewn¹trz uk³adu scalone-

go. Obecnoœæ napiêcia na wyjœciu prze-

twornicy jest sygnalizowana przez LED

D3, która jest zasilana z prostego Ÿród³a

sta³opr¹dowego z tranzystorem T1. Na-

piêcie wyjœciowe jest doprowadzane do

filtru wyjœciowego z³o¿onego z elementów

C10, C11, L4, C12, C13. Filtr ten zmniejsza

poziom zak³óceñ emitowanych przez prze-

twornicê. Nale¿y zwróciæ uwagê na fakt, ¿e

kondensator C11 jest zarówno elementem

przetwornicy, w której pracuje uk³ad scalo-

ny US1, jak i czêœci¹ sk³adow¹ filtru wyj-

œciowego. Za filtrem wyjœciowym znajduje

siê uk³ad regulacji napiêcia wyjœciowego

z³o¿ony z rezystorów R4 i R5 oraz wskaŸni-

ki wychy³owe wskazuj¹ce wartoœæ pr¹du

i napiêcia na wyjœciu zasilacza.

Monta¿ zasilacza

Niektóre czêœci, zgodnie z rozmieszcze-

niem elementów przedstawionym na rys. 3,

nie s¹ sprzedawane w wiêkszoœci sklepów

elektronicznych i trzeba bêdzie skorzystaæ

z oferty jakiejœ firmy prowadz¹cej sprzeda¿

r

Z PRAKTYKI

13

wysy³kow¹, która ma w swojej ofercie nie-

zbêdne podzespo³y. Problem ten dotyczy

kondensatorów ESR, indukcyjnoœci L1, L2,

L3, uk³adu US1 (MAX724 lub LT1074), wy-

sokonapiêciowej diody Schottky

,

ego D1 oraz

wskaŸników wychy³owych _ woltomierza

i amperomierza. Kondensatory ESR (o obni-

¿onej impedancji szeregowej) C5 i C6, powin-

ny mieæ napiêcie pracy nie mniejsze ni¿ 50 V,

natomiast C11 i C12 _ 25 V. Pozosta³e ele-

menty ³¹cznie z metalow¹ obudow¹ kupimy

bez trudu w ka¿dym sklepie z podzespo³ami.

Dysponuj¹c wszystkimi elementami mo¿emy

przyst¹piæ do wykonania p³ytki drukowanej

(rys. 2), najlepiej metod¹ fotochemiczn¹ za

pomoc¹ powszechnie dostêpnych w handlu

odczynników w aerozolu. W ostatecznoœci

mo¿na wykonaæ p³ytkê pisakiem ”do druku”.

W p³ytce wiercimy wszystkie otwory zwraca-

j¹c uwagê, aby mia³y one odpowiednie œre-

dnice dla ró¿nych podzespo³ów. Teraz przy-

chodzi kolej na wlutowanie podzespo³ów

w p³ytkê drukowan¹ wchodz¹c¹ w sk³ad za-

silacza. W pierwszej kolejnoœci lutujemy zwo-

rê ZW, potem pozosta³e elementy, zwracaj¹c

uwagê na prawid³owe umieszczenie wypro-

wadzeñ. Przed wlutowaniem cewek indukcyj-

nych L1, L2, L3 nale¿y je zalaæ klejem wodo-

odpornym, poniewa¿ producent nie wyko-

na³ ich dostatecznie solidnie _ poszczególne

zwoje nie s¹ dobrze naci¹gniête na obwodzie

rdzenia i maj¹ niewielki luz. W konsekwencji

tego, po uruchomieniu egzemplarza prototy-

powego, by³o s³ychaæ g³oœny nieprzyjemny pi-

skliwy ton, wydawany przez d³awiki, które

wpad³y w wibracjê mechaniczn¹. Mo¿na

równie¿ zalaæ d³awiki, po wmontowaniu, ¿y-

wic¹ epoksydow¹. D³awik L3 sk³ada siê

z trzech po³¹czonych d³awików PE-53115,

aby uzyskaæ wymagan¹ wartoœæ indukcyjno-

œci i obci¹¿alnoœci pr¹dowej. D³awik L4 wy-

konujemy w³asnorêcznie nawijaj¹c 35 zwo-

Rys. 1. Schemat zasilacza

14

jów drutu DNE 0,6

÷

0,8 w jednej warstwie

na odcinku prêta ferrytowego o d³ugoœci

30

÷

35 mm. Nawiniête uzwojenia nale¿y za-

bezpieczyæ klejem tak, aby by³y ca³kowicie

unieruchomione. Je¿eli indukcyjnoœæ wyko-

nanego przez nas d³awika bêdzie siê ró¿niæ

od wartoœci podanej na schemacie, to nie

trzeba siê tym zra¿aæ, poniewa¿ wartoœæ

indukcyjnoœci w tym miejscu uk³adu nie jest

krytyczna. Potencjometr R4 montujemy na

p³ycie czo³owej urz¹dzenia, ³¹cz¹c jego koñ-

cówki z p³ytk¹ drukowan¹ odpowiedniej d³u-

goœci przewodem monta¿owym. Oprócz te-

go potencjometru montujemy na p³ytce prze-

dniej LED i amperomierz oraz woltomierz, ³¹-

cz¹c je z p³ytk¹ odpowiednim przewodem,

którego œrednica w przypadku amperomierza

nie powinna byæ mniejsza ni¿ 1 mm. P³ytkê

z wmontowanymi elementami nale¿y umie-

œciæ w tylnej czêœci obudowy tak, aby mostek

M1 oraz uk³ad scalony US1 i dioda D1 przy-

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 6/2002

lega³y do tylnej p³yty obudowy. Po przeciwnej

stronie metalowej p³yty czo³owej montuje-

my dodatkowo radiator _ du¿y ¿eberkowany

z jednej strony ”kaloryferek”. Powierzchnie

styku smarujemy obficie past¹ silikonow¹,

zmniejszaj¹c¹ rezystancjê termiczn¹ po³¹-

czeñ. Uk³ad scalony US1 i dioda D1 musz¹

byæ odizolowane za pomoc¹ przek³adek mi-

kowych i tulejek dystansowych, które równie¿

powinniœmy powlec warstw¹ silikonu. Na tyl-

nej p³ycie obudowy montujemy te¿ przykrê-

cane gniazdo bezpiecznika BZP1. W przed-

niej czêœci obudowy umieszczamy transfor-

mator sieciowy TS1 typu TST100/013. Do

w³¹czania napiêcia sieci s³u¿y wy³¹cznik sie-

ciowy (nie zaznaczony na schemacie), który

montujemy na p³ycie czo³owej obok innych

elementów. Ca³y monta¿ mechaniczny nale-

¿y przeprowadziæ niezwykle starannie bez po-

œpiechu. Ca³oœæ musi byæ niezwykle stabilna

mechanicznie, wszystkie elementy elektrycz-

ne powinny byæ dobrze odizolowane od sie-

bie i obudowy, a przewody je ³¹cz¹ce nie

powinny tworzyæ bez³adnej pl¹taniny, lecz

musz¹ byæ mo¿liwie krótkie i poprowadzone

w przemyœlany sposób. Czytelnicy, którzy

ze wzglêdów oszczêdnoœciowych zechc¹

zastosowaæ tañsze zamienniki lub odpowie-

dniki podzespo³ów powinni zapoznaæ siê

z parametrami czêœci zastosowanych przez

autora. W tym celu trzeba odwiedziæ witrynê

internetow¹ http://bc107.republika.pl gdzie

s¹ dostêpne materia³y Ÿród³owe w formacie

*.pdf, opisuj¹ce zastosowane elementy pó³-

przewodnikowe, d³awiki i kondensatory ESR.

Uruchomienie zasilacza

Je¿eli przebrnêliœmy szczêœliwie przez mon-

ta¿ zasilacza, to teraz przychodzi kolej na je-

go uruchomienie. Przed w³¹czeniem uk³a-

du do sieci nale¿y jeszcze raz starannie

sprawdziæ ca³y monta¿ mechaniczny i elek-

Rys. 2. P³ytka drukowana (skala 1:1)

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na p³ytce drukowanej

tryczny. Je¿eli wszystko jest w porz¹dku, to

mo¿emy ustawiæ rezystor R4 w œrodkowym

po³o¿eniu i w³¹czyæ zasilacz. Na wyjœciu

w³¹czamy pocz¹tkowo sam woltomierz bez

obci¹¿enia i sprawdzamy zakres regulacji

napiêcia wyjœciowego, które powinno za-

wieraæ siê w granicach od 2,5 do 17 V. Je-

¿eli górna granica napiêcia zasilaj¹cego

jest inna ni¿ 17 V, to trzeba skorygowaæ

wartoœæ rezystora R5, który zosta³ obliczo-

ny dla rezystora R4 o wartoœci 47 k

Ω

.

W praktyce rozrzut wartoœci potencjome-

trów jest na tyle du¿y, ¿e w wiêkszoœci przy-

padków konieczna bêdzie niewielka korek-

cja R5. W zasilaczu prototypowym R5 ma

wartoϾ 6,2 k

Ω

. Koryguj¹c t¹ wartoœæ mo¿-

na zastosowaæ kombinacjê po³¹czeñ szere-

gowo równoleg³ych, lub wlutowaæ niewielki

potencjometr monta¿owy, np. 10 k

Ω

. Je¿e-

li ju¿ ustawimy zakres regulacji napiêcia

wyjœciowego, to nale¿y teraz sprawdziæ za-

silacz pod obci¹¿eniem, którym mo¿e byæ

np. ¿arówka 12 V, do reflektora samochodo-

wego. Najpierw ustawiamy napiêcie wyj-

œciowe 12 V, a potem w³¹czamy pocz¹tko-

wo jedno tylko w³ókno ¿arówki. Wartoœæ

pr¹du powinna byæ zawarta miêdzy 3 a 4 A.

Nastêpnie w³¹czamy drugie w³ókno _ powin-

no w³¹czyæ siê ograniczenie 6,5 A przy pew-

nym spadku napiêcia wyjœciowego. Je¿eli

wszystko jest w porz¹dku, to roz³¹czamy ob-

wód drugiego w³ókna ¿arówki i pozosta-

wiamy zasilacz z obci¹¿eniem na jedn¹ go-

dzinê. W tym czasie obserwujemy pracê

ca³oœci pod obci¹¿eniem i je¿eli nie zaobser-

wujemy nic niepokoj¹cego, to mo¿emy

uznaæ nasz uk³ad za uruchomiony.

Uwagi koñcowe

Przy budowie zasilacza nale¿y zachowaæ

szczególn¹ ostro¿noœæ ze wzglêdu na to, ¿e

mamy tu do czynienia z wysokim napiê-

ciem sieciowym i du¿ymi mocami przeno-

szonymi podczas pracy urz¹dzenia. Z tych

powodów powinniœmy stosowaæ tylko

podzespo³y dobrej jakoœci pochodz¹ce od

renomowanych producentów. Ewentualne

zamienniki powinniœmy wyszukiwaæ z dale-

ko id¹c¹ ostro¿noœci¹ i to tylko po dok³ad-

nym zapoznaniu siê z parametrami podze-

spo³u oryginalnego. Zasilacz nadaje siê do

wszelkiego typu urz¹dzeñ wiêkszej mocy

zasilanych niskimi napiêciami, w tym rów-

nie¿ do aparatury radiokomunikacyjnej u¿y-

wanej przez krótkofalowców.

n

Mariusz Janikowski

Bc107

@

poczta.onet.pl

r

Z PRAKTYKI

15

Dwa kondensatory

i tranzystor umo¿liwiaj¹

wydatne zmniejszenie

poboru mocy

przez cewkê przekaŸnika.

P

rzekaŸniki elektromagnetyczne s¹

stosowane jako elektrycznie stero-

wane prze³¹czniki. W przeciwieñ-

stwie do tranzystorów, ich zestyki

prze³¹czaj¹ce s¹ elektrycznie odizolowane

od prze³¹czanych obwodów, co jest bardzo

korzystne. Natomiast istotnym mankamentem

jest doœæ znaczny pobór mocy, co czyni roz-

wi¹zania wykorzystuj¹ce przekaŸniki nieatrak-

cyjnymi, szczególnie w sprzêcie zasilanym

z baterii i w urz¹dzeniach z wieloma przeka-

Ÿnikami.

Istnieje doœæ prosty sposób zmniejszenia po-

boru mocy przez cewkê przekaŸnika. Jak wia-

domo, napiêcie robocze przekaŸnika – na-

piêcie, przy którym nastêpuje prze³¹czenie

jego zestyków – jest zawsze wy¿sze od napiê-

cia podtrzymywania przekaŸnika w stanie ak-

tywnym. Na przyk³ad, przekaŸnik kontaktrono-

wy typu EDR-20 (tablica) o napiêciu znamio-

nowym 12 V powoduje prze³¹czenie sterowa-

nego obwodu ju¿ przy napiêciu 9 V i utrzymu-

je siê w stanie aktywnym przy zmniejszeniu na-

piêcia na cewce nawet do 1 V.

Moc elektryczna pobierana przez przekaŸnik

o rezystancji cewki R, pracuj¹cy przy napiê-

ciu U wynosi U

2

/R, np. przekaŸnik EDR-20

o napiêciu znamionowym 12 V pobiera po

w³¹czeniu przy napiêciu 9 V, moc elektrycz-

n¹ 9

2

/140 = 0,58 W. Je¿eli napiêcie na prze-

kaŸniku zostanie obni¿one do po³owy, to moc

pobierana zmniejszy siê a¿ czterokrotnie,

czyli do ok. 0,14 W.

W uk³adzie (przedstawionym na rys.1), zasi-

lanym napiêciem 5 V, w stanie spoczynko-

wym kondensator C1 jest na³adowany do

napiêcia o oko³o 0,5 V (spadek na diodzie

D2) mniejszego od napiêcia zasilania, czyli ok.

4,5 V, a kondensator C2 do pe³nego napiê-

cia (5 V). Po naciœniêciu przycisku S1 i przy-

trzymaniu go przez kilkadziesi¹t milisekund,

nast¹pi nasycenie tranzystora T1 i w konse-

kwencji po³¹czenie szeregowe kondensato-

rów C1 i C2. Wypadkowe napiêcie wyniesie

ok. 9,5 V, co bêdzie wartoœci¹ wystarczaj¹-

c¹ do uaktywnienia przekaŸnika P1. Po uak-

tywnieniu przekaŸnika nast¹pi powolne roz-

³adowywanie kondensatorów C1 i C2 ze sta-

³¹ czasu roz³adowania ok. 30 ms. Koñcowe

napiêcie na kondensatorach wyniesie

ok. 4,5 V i bêdzie wystarczaj¹ce do

podtrzymania stanu aktywnego prze-

kaŸnika.

PrzekaŸniki wymagaj¹ce wiêkszej

energii do wywo³ania stanu w³¹czenia

wymagaj¹ stosowania wiêkszych

wartoœci pojemnoœci kondensatorów

C1 i C2.

Na rys. 2 przedstawiono p³ytkê druko-

wan¹ uk³adu, a na rys. 3 _ rozmie-

szczenie elementów na p³ytce.

(cr)

n

ZMNIEJSZENIE POBORU

MOCY PRZEKANIKA

Parametry wybranych przekaŸników serii EDR-20

Napiêcie

Napiêcie

Napiêcie

Rezystancja

znamionowe w³¹czenia

wy³¹czenia

cewki

[V]

[V]

[V]

[

Ω

]

5

3,75

0,8

140

12

9,00

1,0

500

24

18,00

2,0

2150

Rys. 2. P³ytka drukowana uk³adu zmniejszaj¹cego

pobór mocy przekaŸnika (skala 1:1)

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na p³ytce

drukowanej uk³adu zmniejszaj¹cego pobór mocy

przekaŸnika

Rys. 1. Schemat uk³adu zmniejszaj¹cego

pobór mocy przekaŸnika

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 6/2002