Temat :

Mikroprocesorowy zasilacz laboratoryjny 0-25V

Materiały te są częścią mojej dawnej pracy dyplomowej i prosiłbym bardzo tych, którzy będą tego używać aby wnieśli w nią coś swojego a nie tylko zmieniali rodzaj czcionki…

Spis Treści : Strona

1.0	Przeznaczenie pracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	03
2.0	Wstęp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	03
2.1	Przeznaczenie zasilaczy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	03
2.2	Blokowa budowa zasilacza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	03
2.3	Podział zasilaczy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	04
2.4	Parametry zasilaczy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	06
2.5	Transformatory. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	07
2.6	Prostowniki. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	08
2.7	Filtry. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	10
2.8	Stabilizatory. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	11
2.9	Połączenie Darlinghtona. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	15
2.10	Wzmacniacz operacyjny. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	20
3.0	Opis działania zasilacza laboratoryjnego. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	21
4.0	Budowa zasilacza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	23
4.1	Schemat elektryczny zasilacza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	23
4.2	Schemat modułu sterowania. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	23
4.3	Schemat modułu wykonawczego. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	24
4.4	Widok płytek drukowanych. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	25
4.5	Spis elementów. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	27
4.6	Stabilizator 7805. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	28
4.7	Tranzystor BD 911. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	28
4.8	Opis układu LM358. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	28
4.9	Opis układu 4543. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	29
4.10	Wyświetlacz segmentowy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	29
4.11	Opis układu PIC 16F628. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	30
4.12	Opis pliku wsadowego do mikrokontrolera. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	32
5.0	Montaż układu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	41
5.1	Pierwsze uruchomienie.- Kalibracja zasilacza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	41
6.0	Bibliografia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	42

1. Przeznaczenie Pracy

Praca dyplomowa obejmuje wykonanie zasilacza laboratoryjnego o regulowanym napięciu wyjściowym 0 -25 V i maksymalnym prądzie wyjściowym równym 1 A . Urządzenie to będzie służyło do zasilania urządzeń elektrycznych niskiego napięcia i małej mocy oraz układów elektronicznych na potrzeby własne w zaciszu domowym.

2. Wiadomości teoretyczne

1. Wstęp

Wszystkie urządzenia elektroniczne wymagają dla swojej pracy jakiegoś źródła zasilania. Nie zawsze można zastosować źródło jakim jest bateria czy też akumulator - chociaż obecnie powstaje coraz więcej małych, przenośnych i energooszczędnych urządzeń zasilanych z małych baterii czy akumulatorów. Wszędzie tam gdzie jest wymagana większa energia królują jednak dalej zasilacze sieciowe o mocy i napięciach wyjściowych dostosowanych do wymagań zasilanego urządzenia. Zasilacze takie dostarczają do urządzenia (w zależności od potrzeb) napięcia stałe niestabilizowane lub stabilizowanych.

2. Blokowa budowa zasilacza

Każdy zasilacz sieciowy napięcia stałego musi składać się z bloku obniżającego napięcie sieci 220V, czyli po prostu transformatora i układu zamieniającego obniżone napięcie przemienne na stałe, czyli układu prostownika z filtrem. Jeżeli do tego napięcia wyjściowe muszą być o małych tętnieniach, (czyli zmianach wartości napięcia wyjściowego), to zasilacz musi być wyposażony w odpowiednie układy stabilizatorów.

Wbrew pozorom zaprojektowanie zasilacza nie jest wcale takie proste jeżeli chce się to zrobić w sposób optymalny, biorąc pod uwagę wszystkie zakładane parametry wyjściowe zasilacza, oraz warunki w jakich mu przyjdzie pracować (np. zmiany napięcia wejściowego czyli napięcia sieci).
    Projektowanie zasilacza należy zacząć od określenia wartości napięć wyjściowych,

dopuszczalnych tętnień oraz maksymalnych prądów wyjściowych. Trzeba określić czy będzie to zasilacz stabilizowany czy też niestabilizowany.

1. Podział zasilaczy

Ze względu na zasadę działania zasilacze możemy podzielić na:

- zasilacze liniowe niestabilizowane ( z filtrem)

- zasilacze liniowe stabilizowane

- zasilacze impulsowe

Zasilacze liniowe niestabilizowane ( z filtrem)

Schemat blokowy zasilacza liniowego niestabilizowanego

Zasada działania :

Transformator zapewnia izolację galwaniczna oraz zmniejsza napięcie do odpowiedniego poziomu. Mostek diodowy prostuje dwupołówkowo obniżone napięcie z transformatora , a filtr ( kondensator) „wygładza” napięcie wyjściowe.

Zalety :

- prosta i niezawodna konstrukcja

- niska cena

Wady :

- duże tętnienia napięcia wyjściowego

- spadek napięcia przy dużym prądzie obciążenia ( brak regulacji)

- potrzebna jest stabilna sieć zasilająca

Zastosowanie :

- przy bardzo stabilnej sieci zasilającej ( ± 5%)

- do zasilania urządzeń o bardzo dużej tolerancji na zmiany napięcia wyjściowego i tętnienia

w celu redukcji kosztów

Zasilacze liniowe stabilizowane

Schemat blokowy zasilacza liniowego stabilizowanego

Zasada działania :

Transformator zapewnia izolacje galwaniczną oraz zmniejsza napięcie do odpowiedniego poziomu. Mostek diodowy prostuje dwupołówkowo obniżone napięcie z transformatora. Filtr ( kondensator) „wygładza” napięcie wyjściowe , które jest stabilizowane przez regulator.

Zalety:

- małe tętnienia napięcia wyjściowego

- dobra jakość regulacji co oznacza , że napięcie wyjściowe zmienia się nieznacznie w szerokim zakresie obciążeń

Zastosowanie:

- przy nie wahającym się napięciu sieci ( ± 10%)

- do zasilania urządzeń elektronicznych

- przy zastosowaniach zastosowaniach mała emisją elektromagnetyczną

Zasilacze impulsowe

Schemat zasilacza impulsowego:

Zasada działania:

Napięcie sieciowe jest prostowane i przetwarzane na napięcie stałe.

Układ modulacji szerokości impulsów PWM ( ang. Pulse width modulation) generuje napięcie o częstotliwości 50-200 kHz . Umożliwia to znaczną redukcje strat w miedzi ponieważ liczba zwojów transformatora maleje wraz ze wzrostem częstotliwości. Napięcie wtórne jest prostowane , filtrowane po czym zostaje przekazane bezpośrednio n obciążenie. W celu stabilizacji napięcia mierzony jest prąd i napięcie wyjściowe i odpowiednio zmienia się współczynnik wypełnienia przebiegu sterującego kluczem po pierwotnej stronie transformatora. Kluczowanie po stronie pierwotnej ( ang. Primary switching) , gdzie jest duża częstotliwość wymaga mniejszego transformatora w porównaniu z transformatorem na 50 Hz.

Zalety:

- małe tętnienia napięcia ( ang. Ripple)

- bardzo dobra jakość regulacji ( ang. Load regulation) co oznacza , że napięcie wyjściowe zmienia się nieznacznie w szerokim zakresie obciążeń

- wysoka sprawność

- mniej wrażliwy na parametry sieci zasilającej

- małe rozmiary , waga i straty cieplne

Zastosowanie:

- przy wahającym się napięciu napięciu sieci ( 90- 246 V AC)

- do zasilania urządzeń elektronicznych

- gdy pożądana jest dobra stabilizacja napięcia

- gdy zależy nam na małych startach mocy , rozproszeniu ciepła , wadze i wymiarach

Istnieje jeszcze jeszcze jeden podział zasilaczy ze względu na technologie zasilania , która podzielona jest na dwa rodzaje :

I ) Szeroki zakres zasilania ( np. od 90 do 260 V AC )

- brak ryzyka pomyłkowego zasilania

- mały wybór w asortymencie

II) Pojedyncze lub podwójne zasilanie ( np. 120 V AC lub 230 V AC)

- prostsza konstrukcja

- omyłkowe podłączenie grozi uszkodzeniem zasilacza

2. Parametry zasilaczy

W pierwszej kolejności przy projektowaniu zasilacza trzeba sobie odpowiedzieć na pytanie do jakich celów będzie on używany.
Jeśli ma być to zasilacz "laboratoryjny”, czyli zasilacz, który będzie służył do uruchamiania różnych układów elektronicznych to powinien spełniać następujące warunki:

1 . Musi to być zasilacz stabilizowany

2. Powinien mieć możliwość płynnej regulacji wartości napięcia wyjściowego 3. Napięcia tętnień nie powinny przekraczać 2% wartości napięcia wyjściowego

4. Powinien posiadać zabezpieczenie przeciwzwarciowe

5. Powinien mieć możliwość wyświetlania ustawionej wartości napięć regulowanych

3. Transformatory

Transformator jest urządzeniem składającym się z dwóch silnie sprzężonych ze sobą uzwojeń (cewek), nawiniętych na wspólnym rdzeniu, nazywanych uzwojeniem pierwotnym i wtórnym.

Jeśli do uzwojenia pierwotnego zostanie doprowadzone napięcie zmienne U₁to zmieniać się będzie tak samo strumień magnetyczny w rdzeniu co spowoduje wyindukowanie napięcia zmiennego U₂w uzwojeniu wtórnym. Napięcie to będzie miało taki sam kształt jak napięcie w uzwojeniu pierwotnym, a amplitudę wprost proporcjonalną do przekładni transformatora. Można to zapisać wzorem:

gdzie: - n jest przekładnią zwojową transformatora,
         - n₁ jest liczbą zwojów w uzwojeniu pierwotnym,
         - n₂ jest liczbą zwojów w uzwojeniu wtórnym,

Jeśli z₂ będzie mniejsze od z₁ to transformator będzie obniżał napięcie. Stosunek prądu I₂ płynący w uzwojeniu wtórnym transformatora i prądu I₁ płynącego w uzwojeniu pierwotnym jest odwrotnie proporcjonalny do przekładni zwojowej transformatora, co można zapisać następująco:

Korzystając z dwóch powyższych wzorów i wzoru na moc można wykazać, że w idealnym transformatorze (bez strat) moc po obu stronach transformatora jest taka sama. Godna uwagi jest jeszcze jedna właściwość transformatorów, jest to transformacja impedancji według poniższego wzoru:

gdzie: - Z1 jest impedancją po stronie pierwotnej transformatora,
           - Z2 jest impedancją po stronie wtórnej transformatora.

Właściwość ta wykorzystywana jest w transformatorach małej częstotliwości (m.cz.) do dopasowywania impedancji pomiędzy np. dwoma stopniami wzmacniacza lub też do dopasowania impedancji między wzmacniaczem i głośnikiem.
Transformatory, z którymi mamy najczęściej do czynienia to transformatory sieciowe. Transformatory te mają do spełnienia dwie podstawowe funkcje w urządzeniach elektronicznych:

- zmieniają napięcie sieciowe (220V 50Hz) na niższe,
- izolują układ elektroniczny od części sieciowej, oznacza to, że nie ma połączenia elektrycznego między siecią, a układem elektronicznym zasilanym z obniżonego napięcia.

Najtrudniejszym chyba zadaniem jest właściwy dobór transformatora, gdyż musi on uwzględniać wiele czynników mających wpływ na pracę zasilacza takich jak:

- dopuszczalny zakres zmian napięcia sieciowego czyli 230V ±10% (to nie jest pomyłka, przyjęło się 220V gdyż tak było do tej pory, ale w związku z procesem integracji europejskiej i u nas zostały wprowadzone zmiany co do wymagań na napięcie sieci )

- spadek napięcia na prostowniku

- spadek napięcia na stabilizatorze

- minimalną wartość napięcia potrzebnego do poprawnej pracy układu stabilizatora

- straty napięcia wyjściowego wynikające z rezystancji wewnętrznej uzwojeń transformatora

- moc wyjściową zasilacza i straty mocy na poszczególnych elementach zasilacza

2.6 Prostowniki

Jednym z najczęstszych i najprostszych zastosowań diody jest wykorzystanie jej jako prostownika.
   Prostownik zamienia prąd przemienny, czyli taki który płynie na zmianę w dwóch kierunkach na prąd jednokierunkowy. Często o diodach mówi się "prostownik" mając na myśli takie właśnie zastosowanie.

Prostownik jednopołówkowy

    Na powyższym rysunku przedstawiony jest najprostszy układ prostownika. U_g jest źródłem napięcia przemiennego, a R_L jest rezystancją reprezentującą obciążenie prostownika. W tym przypadku źródłem napięcia wejściowego U_g jest napięcie zmienne takie jak na przykład w sieci 220V 50Hz, które jest obniżane na transformatorze sieciowym i podawane na diodę D. Tak więc dla wejściowego napięcia sinusoidalnego o amplitudzie zdecydowanie większej od napięcia przewodzenia diody (0.6V) napięcie na obciążeniu U_L wygląda tak jak na poniżej (przebieg czerwony).

Jak widać przez diodę przedostają się tylko dodatnie połówki sinusoidy, gdyż wówczas na anodzie diody jest wyższy potencjał niż na katodzie i dioda jest spolaryzowana w kierunku przewodzenia (oczywiście wtedy gdy U_g>0.6V). Można więc powiedzieć, że jest to prostownik jednopołówkowy. Napięcie U_L występuje więc jedynie przez połowę okresu napięcia wejściowego U_g.

Prostownik dwupołówkowo

Na rysunku powyżej przedstawiony jest inny układ prostownika. Jest to dwupołówkowy układ mostkowy. Tak zwany mostek złożony jest z diod D1, D2, D3, D4. Przebiegi napięcia wejściowego U_g i wyjściowego U_L przedstawione poniżej.

  

 Dla dodatniej połówki sinusoidy sygnału wejściowego prąd (strzałki czerwone) popłynie przez diodę D1 do obciążenia R_L, dalej poprzez diodę D3 do źródła U_g. Następnie dla połówki ujemnej prąd (strzałki niebieskie) popłynie poprzez diodę D2 do obciążenia R_L jak widać zachowując ten sam kierunek przepływu prądu przez obciążenie jak dla połówki dodatniej, a następnie poprzez diodę D4 z powrotem do źródła U_g. W efekcie na wyjściu układu otrzymamy napięcie wyprostowane dwupołówkowo, co widać na przebiegu (przebieg czerwony). Poziome odcinki pomiędzy połówkami sinusoidy są spowodowane spadkami napięć na przewodzących diodach. Warto zauważyć, że w układzie mostkowym dla obu kierunków sygnału wejściowego, z wejściem są połączone szeregowo dwie diody. Dlatego aby prąd zaczął płynąć do obciążenia napięcie U_g musi być większe od podwojonego napięcia przewodzenia diody (U_g>2·0.6V). Warto o tym pamiętać szczególnie przy projektowaniu zasilaczy.

2.7 Filtry

Prostownik w zasilaczu sieciowym

Prostownik jednopołówkowy czy dwupołówkowy w takich postaciach jak przedstawione w powyższych rozważaniach nie mają w zasadzie praktycznego zastosowania gdyż napięcie otrzymywane na wyjściu nie zmienia wprawdzie kierunku lecz ma bardzo duże zmiany jeśli chodzi o wartość napięcia - zmiany te są nazywane tętnieniami.
    Aby otrzymać napięcie stałe również, co do wartości należy je wygładzić, a w tym celu na wyjściu prostownika stosuje się filtr dolnoprzepustowy. Filtr ten najczęściej ma postać kondensatora elektrolitycznego (czasami można zastosować pomiędzy mostkiem, a kondensatorem mały rezystor dla ograniczenia prądu).
   Kondensator, który należy umieścić na wyjściu układu prostownika odgrywa bardzo ważną rolę gdyż od niego zależy wielkość tętnień napięcia wyjściowego , im większa pojemność kondensatora tym tętnienia mniejsze. Można również zauważyć, że im większy prąd wyjściowy tym większy kondensator należałoby zastosować.
    Przekształcając matematycznie wzór na U_tpp (dla prostownika dwupołówkowego) można otrzymać zależność na wartość pojemności kondensatora filtrującego przy zakładanych wartościach tętnień i prądu wyjściowego.

C=I_wy/(2·f·U_tpp)

gdzie f=50Hz jest częstotliwością napięcia sieciowego 230V.

    Zakładając napięcie tętnień 0,5V przy prądzie 1,5A obliczona wartość pojemności kondensatora filtrującego wyniesie C=30000µF, co jest wartością bardzo dużą, w praktyce stosuje się o wiele mniejsze pojemności, godząc się z większymi tętnieniami. . Dopuszczalną wartość tętnień wyznaczy nam znamionowa wartość napięcia wyjściowego transformatora (jakim będziemy dysponować), spadek napięcia na diodach prostownika oraz wymagana różnica napięć pomiędzy wyjściem i wejściem stabilizatora oraz oczywiście napięcie wyjściowe stabilizatora.

 Przykład zastosowania prostownika mostkowego w zasilaczu sieciowym przedstawiony jest na rysunku.

Źródłem napięcia zmiennego jest napięcie sieciowe obniżane na transformatorze sieciowym. Kondensator filtrujący (wygładzający) C dołączony jest równolegle do obciążenia R_L. Filtrowanie polega na tym, że kondensator ładuje się w czasie, gdy napięcie prostownika przewyższa napięcie na kondensatorze, a rozładowuje się w czasie, gdy napięcie prostownika spada poniżej napięcia na kondensatorze. Szybkość rozładowywania zależy od stałej czasowej R_L·C. Przebieg napięcia wyjściowego U przedstawiony na rysunku pokazuje napięcia wyjściowe.

Kolorem czerwonym zaznaczony jest kształt napięcia na wyjściu prostownika bez kondensatora filtrującego C, a kolorem niebieskim napięcie na wyjściu z dołączonym kondensatorem.

Napięcie tętnień U_t równe jest ∆U. Aby zapewnić małą amplitudę tętnień to wartość kondensatora C dobiera się tak, aby był spełniony warunek

R_L·C>>1/f

gdzie: f jest częstotliwością tętnień - w tym przypadku jest to 100Hz (częstotliwość napięcia sieciowego jest równa 50Hz).

Warunek ten oznacza, że czas jaki upływa między następującymi po sobie doładowaniami kondensatora jest znacznie mniejszy od stałej czasowej obwodu rozładowania.

1. Stabilizatory

Prawie wszystkie układy czy urządzenia elektroniczne wymagają zasilacza, w którym jest przynajmniej jedno źródło napięcia stałego o bardzo dobrych parametrach, co zwykle oznacza, że napięcie takiego źródła nie zmienia się ani pod wpływem zmian napięcia w sieci (220V), ani pod wpływem zmian obciążenia. Oczywiście pewne zmiany zawsze będą (nazywa się je tętnieniami) ale dąży się do tego aby były jak najmniejsze. Cel taki uzyskuje się przez stosowanie stabilizacji napięcia układami, które nazywają się stabilizatorami.

Jak można krótko wyjaśnić na czym polega mechanizm stabilizacji? Otóż dzięki twórcom teorii sprzężenia zwrotnego (w 1928 roku Harold S. Black próbował opatentować zasady ujemnego sprzężenia zwrotnego) oraz dzięki dalszemu rozwojowi tej jakże użytecznej techniki, możliwa jest obecnie realizacja stabilizatorów o bardzo dobrych parametrach. . W stabilizatorach stosowane są właśnie obwody ujemnego sprzężenia zwrotnego, w których następuje porównanie wyjściowego napięcia stabilizowanego z wzorcowym źródłem napięcia (o bardzo dużej stałości), w wyniku porównania wypracowany zostaje sygnał sterujący, który wpływa na element regulacyjny tak aby przeciwdziałać niepożądanym zmianom. I tak jeżeli z jakichś powodów napięcie na wyjściu stabilizatora miałoby się zmienić to sygnał uzyskany z obwodu sprzężenia zwrotnego będzie przeciwdziałać tym zmianom.

Rodzaje stabilizatory.
Stabilizatory można najogólniej podzielić na:

• stabilizatory liniowe (linear regulators) lub inaczej stabilizatory o regulacji ciągłej,

• stabilizatory impulsowe
       - zmniejszające wartość napięcia (step-down)
       - zwiększające wartość napięcia (step-up).

Oczywiście to nie wyczerpuje wszystkich możliwości gdyż pozostaje jeszcze podział na stabilizatory regulowane, stałe, dodatnie, ujemne itd.

Najprostszym stabilizatorem jest dioda Zenera zasilana poprzez rezystor ograniczający prąd. Obecnie powszechnie wykorzystuje się stabilizatory półprzewodnikowe w postaci układów scalonych przystosowanych od razu do typowych wartości np. 5 czy 12V. . W przypadku dużych prądów obciążenia oprócz układów scalonych wykorzystuje się jeszcze tranzystory mocy (układy wykonawcze).

Parametry stabilizatorów.

Do najważniejszych parametrów stabilizatory, na które trzeba zwracać szczególną uwagę należy zaliczyć:

- nominalna wartość napięcia wyjściowego U_wy i jego tolerancja

- maksymalny prąd wyjściowy I_wy

- maksymalny prąd zwarcia I_zw

- zakres dopuszczalnych zmian napięcia wejściowego U_wemin do U_wemax

- minimalny spadek napięcia pomiędzy wyjściem, a wejściem potrzebny do właściwej stabilizacji napięcia wyjściowego (dropout voltage - niektóre określenia angielskie są naprawdę bardziej zwięzłe)

- współczynnik stabilizacji napięciowej (line regulation) S_u=DU_wy/DU_we (im mniejsza jego wartość tym lepiej)

- współczynnik stabilizacji prądowej lub jak kto woli obciążeniowej (load regulation)

- rezystancja wyjściowa R_wy=DU_wy/DI_wy

- sprawność energetyczna h=(U_wy· I_wy)/(U_we· I_we)

Poniżej przedstawiona jest tabelka porównująca niektóre parametry i własności stabilizatorów liniowych oraz impulsowych pomocna w wyborze odpowiedniego stabilizatora.

Własność	Stabilizator liniowy	Stabilizator impulsowy
Sprawność	25% ÷ 60%	75% ÷ 95%
Powierzchnia radiatorów	100%	10% ÷ 20%
Stosunek mocy do masy	20 W/kg	110 W/kg
Pojemność kondensatora wyjściowego	mała	bardzo duża
Parametry stabilizacji	bardzo dobre	dobre
Odpowiedź impulsowa (czas odpowiedzi na nagłe zmiany obciążenia)	5 ÷ 50 µs bardzo dobrze	100 ÷ 1000 µs słabo
Tłumienie szumów i tętnień	bardzo dobre 0,2 ÷ 2 mV	słabe 10 ÷ 60 mV
Zdolność utrzymania napięcia przy krótkotrwałym zaniku napięcia wejściowego (czas podtrzymania tc)	słaba 1 ÷ 10 ms	bardzo dobra 20 ÷ 50 ms (400 ms dla małych Iwy)
Tłumienie zakłóceń radioelektrycznych	bez problemu (kondensatory przeciwzakłóceniowe)	konieczne dodatkowe konstrukcje, środki (ekranowanie, filtry)

Stabilizatory liniowe - Układy parametryczne

Najprostszym stabilizatorem napięcia jest układ z wykorzystaniem diody Zenera, pokazany na rysunku 2.81

Rys 2.81

Takie i podobne układy nazywane są również stabilizatorami parametrycznymi.

Rysunek 2.82 doskonale ilustruje właściwości układu z rysunku 2.81 jako stabilizatora. Jak działa dioda Zenera ?? Z rys.2.82 widać że zmiany napięcia wejściowego ∆U_we pociągają za sobą zmiany prądu diody ∆I_D, to jednak nie pociąga za sobą dużych zmian napięcia wyjściowego ∆U_wy i można przyjąć, że pozostaje ono stałe i równe napięciu Zenera U_Z.

rys 2.82

Małe zmiany napięcia wyjściowego można wytłumaczyć w ten sposób ze układ na rys. 2.81 można potraktować jako dzielnik napięcia składający się z rezystancji R i rezystancji diody R_D (układ ten rozpatrujemy jako nie obciążony rezystancją R_L). Rezystancja R_D określana jest jako rezystancja przyrostowa gdyż zależy od ∆U_wy i ∆I_D i można ją przedstawić wzorem

R_D=U_wy/I_D

aby uzyskać dobrą stabilizację rezystancja R powinna być znacznie większa w stosunku do R_D. Dla większości diod Zenera wartość rezystancji R_D wynosi od kilku do kilkudziesięciu  i do tego jeszcze zależy od prądu płynącego przez tą diodę czyli I_D. Zwiększając rezystancję R zmniejszeniu ulegnie wartość prądu wyjściowego, co mocno ogranicza praktyczne zastosowanie układu z rysunku 2.81 jako stabilizatora. Układy takie mają więc zastosowanie jako źródła napięcia referencyjnego.

Układy ze sprzężeniem zwrotnym

Na rysunku 2.83 przedstawiony jest schemat blokowy stabilizatora liniowego ze sprzężeniem zwrotnym. Tego typu stabilizatory są chyba najbardziej rozpowszechnionymi układami zasilającymi urządzenia małej i średniej mocy.

Rys 2.83

Wszystkie stabilizatory liniowe ze sprzężeniem zwrotnym, zarówno w postaci scalonej jak i budowane z elementów dyskretnych muszą składać się z następujących bloków:

-elementu regulacyjnego

-wzmacniacza błędu

-źródła napięcia odniesienia (lub inaczej - źródła referencyjnego)

-układu próbkującego

Oprócz wymienionych bloków stabilizatory wyposażane są również w różnego rodzaju układy zabezpieczające.
    Istotą działania stabilizatorów ze sprzężeniem zwrotnym jest to, że układ dzięki mechanizmowi sprzężenia zwrotnego śledzi zmiany napięcia wyjściowego i przeciwdziała im w taki sposób, aby napięcie wyjściowe pozostało niezmienne. Jak to się dzieje? Napięcie wyjściowe jest podawane poprzez układ próbkujący na wejście wzmacniacza błędu. Ukłądem próbkującym jest układ dzielnika napięcia złożony z rezystorów R2 i R3. Na drugie wejście wzmacniacza błędu podawane jest napięcie wzorcowe. Różnica napięć na wejściach wzmacniacza błędu nazywana jest sygnałem błędu. Sygnał błędu jest wzmacniany i podawany (w przeciwnej fazie do zachodzących zmian na wyjściu stabilizatora) na wejście elementu regulacyjnego, czyli na bazę tranzystora T. Jeżeli napięcie na wyjściu stabilizatora "chce" z jakichś powodów zwiększyć się, to sygnał błędu powoduje zmniejszenie wysterowania tranzystora T i co za tym idzie zmniejszenie napięcia wyjściowego (gdyż zwiększa się napięcie U_CE tranzystora T), podobnie przy zmniejszaniu napięcia wyjściowego tranzystor T jest bardziej wysterowany i napięcie na wyjściu ulega zwiększeniu (napięcie U_CE zmniejsza się). Tak właśnie działa ujemne napięciowe sprzężenie zwrotne zastosowane w układach stabilizatorów liniowych (ze sprzężeniem zwrotnym oczywiście). Otrzymane równanie pokazuje, że napięcie wyjściowe stabilizatora U_wy musi osiągać taką wartość aby napięcie na rezystorze R3 miało wartość równą napięciu odniesienia , wtedy napięcie wyjściowe jest stałe i nie zmienia się i to jest to o co chodzi w stabilizatorze.

8. Wzmacniacz Operacyjny

Wzmacniacze operacyjne są chyba najbardziej rozpowszechnionymi analogowymi układami scalonymi.

Wzmacniacz operacyjny opisywany jest jako wzmacniacz prądu stałego, czy jak kto woli wzmacniacz o sprzężeniach bezpośrednich, który charakteryzuje się bardzo dużym wzmocnieniem, wejściem różnicowym (symetrycznym) i wyjściem asymetrycznym - są również wzmacniacze z wyjściem symetrycznym.
   Wzmacniacz operacyjny służy podobnie jak inne wzmacniacze do wzmocnienia napięcia czy też mocy, różni się jednak od zwykłych wzmacniaczy tym, że w przeciwieństwie do nich sposób jego działania zależy głównie od zastosowanego zewnętrznego obwodu sprzężenia zwrotnego (najczęściej silnego ujemnego sprzężenia zwrotnego).

Parametry rzeczywistych wzmacniaczy operacyjnych

Idealny wzmacniacz operacyjny ma następujące właściwości:

1. Nieskończenie dużą wartość impedancji wej­ściowej (zarówno różnicowej jak i wspólnej).

2. Zerową wartość impedancji wyjściowej (w otwartej pętli).

3. Nieskończenie dużą wartość wzmocnienia napięciowego sygnału różnicowego.

4. Zerową wartość wzmocnienia napięciowego sygnału wspólnego.

5. Wartość napięcia wyjściowego równą zeru, gdy potencjały obu wejść są jednakowe (zerowawartość napięcia niezrównoważenia).

6. Nieskończenie dużą prędkość narastania na­pięcia wyjściowego (napięcie wyjściowe może zmieniać się momentalnie).

Wszystkie wymienione parametry są nieza­leżne od zmian zarówno temperatury jak i war­tości napięć zasilających.

Parametry rzeczywistych wzmacniaczy ope­racyjnych różnią się od parametrów wzmac­niacza idealnego. Prądy polaryzacji wzmacniaczy operacyjnych z obwodami wejściowymi wykonanymi z użyciem tranzystorów bipolarnych osiągają wartości rzędu nanoamperów lub mniejsze oraz wartości rzędu kilku pikoamperów (10~⁶ uA) dla układów wejściowych z tranzystorami polo­wymi.. Regułą jest, że im większa jest szybkość działania wzmacniacza operacyj­nego, tym większą wartość ma jego prąd polaryzacji.

Wzmacniacz odwracający.

Aby zrozumieć funkcjonowanie sprzężenia zwrotnego, wyob­raźmy sobie, że na wejściu układu pojawiło się pewne napięcie, np. o wartości +1V. W celu przyjmijmy, że R₁ = 10 k Ω i R₂ = 100 k Ω. Teraz przypuśćmy, że wyjście układu odmawia współ­pracy i napięcie wyjściowe jest równe zeru. Rezystory R1 i R2 tworzą dzielnik, który wymusza na wejściu odwracającym na­pięcie o wartości +0,91 V. Wzmacniacz operacyjny widzi olbrzymią różnicę napięć wejścio­wych i zmusza swój obwód wyjściowy do zmia­ny napięcia wyjściowego w stronę napięć ujemnych. Dzieje się tak do chwili, gdy wartość napięcia wyjściowego stanie się równa wymaga­nej wartości — 10,0 V, co doprowadzi do równo­ści obu napięć wejściowych, tzn. oba wejścia znajdują się na potencjale 0 V. Podobnie, jaka­kolwiek zmiana napięcia wyjściowego w stronę napięć o wartościach mniejszych niż —10 V po­woduje powstanie ujemnego napięcia na wejściu odwracającym wzmacniacza, co wymusza wzrost napięcia wyjściowego.

Przedstawiony układ nazywa się wzmacnia­czem odwracającym. Jego niekorzystną cechą jest mała wartość impedancji wejściowej. Doty­czy to szczególnie wzmacniaczy o dużej wartości wzmocnienia napięciowego (z zamkniętą pętlą).

Wzmacniacz nieodwracający

We o

oWy

Jest to wzmacniacz nieodwracający. Ze względu na przyjęty uproszczony model wzmacniacza operacyjnego, impedancja wejściowa układu jest nieskończenie duża. Impedancja wyjściowa jest nadal ułamkiem Ω.

Mamy do czynienia ze wzmac­niaczem prądu stałego. Gdy do wejścia tego układu doprowadzamy ze źródła sygnału tylko składową zmienną, musimy zapewnić istnienie drogi do masy dla (bardzo małego) prądu wejściowego.Dla danych warto­ści elementów otrzymujemy wzmacniacz o wzmocnieniu 10 V/V i dolnej częstotliwości granicznej 16 Hz.

Wejściowy prąd niezrównowaienia

Wejściowy prąd niezrównoważenia to różnica prądów wpły­wających do wejść wzmacniacza operacyjnego. W odróżnieniu od wejściowego prądu polaryza­cji, prąd niezrównoważenia jest wynikiem rozrzutów produkcyjnych. Gdyby proces pro­dukcyjny był doskonały, układowa symetria obwodów wejściowych wzmacniacza operacyj­nego powinna zapewnić identyczność obu jego prądów wejściowych. Istnienie tego prądu jest przyczyną powstawania niejednakowych spad­ków napięć nawet na jednakowych rezystan­cjach źródeł sterujących wejściami wzmacnia­cza operacyjnego, co z punktu widzenia wzmac­niacza operacyjnego oznacza pojawienie się wejściowego napięcia różnicowego.

Typowa wartość prądu niezrównoważenia jest równa od jednej drugiej do jednej dziesiątej wartości prądu polaryzacji. Dla wzmacniacza 411 wynosi ona I_IO = 25 nA.

Impedancja wejściowa

Termin impedancja wejściowa odnosi się do różnicowej rezystancji wejściowej (jest to rezys­tancja widziana z jednego wyprowadzenia wej­ściowego w stronę wzmacniacza, przy drugim wyprowadzeniu wejściowym dołączonym do masy), której wartość jest zwykle znacznie mniejsza od wartości rezystancji wejściowej dla sygnału wspólnego (typowy stopień wejściowy jest wzmacniaczem różnicowym z zasilaniem emiterów ze źródła prądowego). Ze względu na efekt bootstrapowania wejścia, pojawiający się wyniku działania ujemnego sprzężenia zwrotnego (sprzężenie zwrotne stara się doprowadzić do zrównania napięć na obu wejściach wzmac­niacza, usuwając większą część różnicowego sygnału wejściowego), w praktyce Z_we jest po­większane do bardzo dużych wartości i nie jest tak ważnym parametrem jak wejściowy prąd

polaryzacji.

Zakres dopuszczalnych zmian wejściowego napięcia wspólnego.

Poprawna praca wzmacniacza operacyjnego jest możliwa jedynie wtedy, gdy napięcie wspólne dla obu wejść wzmacniacza mieści się w pewnym zakresie, zwykle mniej­szym od pełnego zakresu napięć o krańcach wyznaczonych przez wartości napięć zasilają­cych. Jeśli napięcie wspólne wyjdzie poza ten zakres, wartość wzmocnienia wzmacniacza ope­racyjnego może zmienić się znacznie, a nawet może dojść do zmiany znaku wzmocnienia! Dla wzmacniacza typu 411, zasilanego napięciami ±15 V, gwarantowany zakres zmian napięcia współbieżnego rozciąga się od — 11 V do + 11 V. Producent wzmacniaczy tego typu twierdzi, że układ 411 może pracować z napię­ciem wspólnym o wartości dowolnie bliskiej wartości dodatniego napięcia zasilającego, jed­nak w takim przypadku pogorszą się parametry wzmacniacza. Gdy wartość napięcia na którym­kolwiek wejściu wzmacniacza będzie zbliżać się do wartości ujemnego napięcia zasilającego, wzmacniacz od­wraca fazę sygnału wyjściowego, a następ­nie nasyca się w pobliżu dodatniego napię­cia zasilającego.

Istnieją wzmacniacze, dla których dolna granica wartości napięcia wspólnego równa jest wartości ujemnego napięcia zasilania, np. ce­chę tę mają wzmacniacze LM358, LM10 CA3440 . Oprócz omówionego roboczego zakresu napięć wspólnych, istnieje jeszcze maksymalna wartość napięcia współbieżnego, której przekroczenie doprowadza do uszkodzenia wzmac­niacza. Dla układu 411 maksymalne wartości graniczne równe są ±15 V (lecz nie wolno przekroczyć wartości ujemnego napięcia zasila­nia, jeśli jest ona mniejsza co do modułu niż 15 V).

Zakres dopuszczalnych wartości różnicowego napięcia wejściowego

Dla niektórych typów bipolarnych wzmacnia­czy operacyjnych wartość różnicy napięć mię­dzy wejściami nie może wykraczać poza zakres ±0,5 V, chociaż większość wzmacniaczy jest bardziej tolerancyjna i dopuszcza napięcia róż­nicowe o wartościach zbliżonych do wartości napięć zasilających. Przekroczenie zakresu do­puszczalnych wartości napięcia różnicowego może spowodować trwałe pogorszenie para­metrów wzmacniacza lub jego uszkodzenie.

Impedancja wyjściowa.

Przez pojęcie impedancji wyjściowej rozumie się wewnętrzną impedancję wyjściową wzmacnia­cza operacyjnego bez sprzężenia zwrotnego. Jej wartość dla wzmacniacza 411 wynosi około 40 Ω, natomiast dla niektórych wzmacniaczy operacyjnych o małym poborze mocy może osiągać wartości rzędu kilku kiloomów. Sprzężenie zwrotne zmniejsza wartość impedancji wyjściowej tak bardzo, że staje się ona nieistotna (lub zwiększa jej wartość, w przy­padku źródła prądowego). Stąd, większe zna­czenie ma zwykle

maksymalna wartość prądu wyjściowego, wynosząca zwykle około 20 mA. Dość często ten ostatni parametr podawany jest w postaci charakterystyki przedstawiającej za­leżność maksymalnej amplitudy napięcia wyj­ściowego od wartości rezystancji obciążenia, lub czasami, w postaci kilku wartości napięcia wyj­ściowego, odpowiadających typowym warto­ściom rezystancji obciążenia. Wiele wzmacnia­czy operacyjnych ma asymetryczną obciążal­ność wyjścia, tzn. maksymalna wartość prądu absorbowanego przez wyjście może być większa niż maksymalna wartość prądu przez nie emito­wanego (lub na odwrót). W przypadku układu 411 amplituda sygnału na obciążeniu o wartości rezystancji większej niż 1 kΩ może osiągać wartości różniące się od U_cc+ i od U_cc_ o około 2 V. Dla rezystancji obciążenia o wartości

znacznie mniejszej niż 1 kΩ amplituda napięcia wyjściowego może osiągnąć znaczenie

mniejsze wartości. Dla niektórych typów wzmacniaczy operacyjnych (np. LM358) możliwe jest uzyskanie napięcia wyjściowego o wartości równej wartości ujemnego napięcia zasilającego. Jest to cecha szczególnie pożądana w przypadku układów zasilanych pojedynczym, dodatnim napięciem, gdyż staje się możliwe uzyskanie napięcia wyjściowego o dolnej grani­cy dopuszczalnych wartości równej zeru.

8. Połączenie Darlightona

Jeśli dwa tranzystory połączono według sche­matu przedstawionego na rysunku poniżej, to otrzyma­ny układ zachowuje się jak pojedynczy tranzystor o współczynniku wzmocnienia prądowego równym iloczynowi współczynników wzmoc­nień prądowych obu tranzystorów. Układ ten bywa bardzo przydatny w zastosowaniach wy­magających dużych prądów (np. stabilizatory napięcia lub stopnie końcowe wzmacniaczy mocy) lub w stopniach wejściowych wzmac­niaczy o bardzo dużej impedancji wejściowej.

Połączenie tranzystorów w układzie Darlingtona

W tranzystorze Darlingtona spadek napię­cia między bazą a emiterem jest dwukrotnie większy niż w normalnym tranzystorze, nato­miast napięcie nasycenia jest równe co najmniej jednemu spadkowi napięcia na przewodzącej diodzie (ponieważ potencjał emitera tranzystora Tl musi być większy od potencjału emitera tranzystora T2 o spadek napięcia na przewo­dzącym złączu B-E tranzystora T2). Poza tym, taki złożony tranzystor zachowuje się jak zwyk­ły tranzystor o dość małej szybkości działania, ponieważ tranzystor Tl nie może szybko wyłą­czyć tranzystora T2. Problem ten zazwyczaj usuwa się przez dołączenie rezystora R między bazę a emiter tranzystora T2. Wartość rezystancji tego rezystora określa się tak, aby spadek napięcia na nim powodowany przez prąd upływności tran­zystora Tl (nanoampery dla tranzystora mało-sygnałowego, setki mikroamperów dla tranzystora mocy) był mniejszy od napięcia przewodzenia złącza B-E tranzystora T2 oraz aby nie pobierał zbyt wiele prądu przeznaczone­go dla bazy T2 w czasie aktywnej pracy tego tranzystora. Typowa wartość rezystancji rezys­tora R wynosi kilkaset omów dla darlingtonów mocy lub kilka tysięcy omów dla darlingtonów małosygnałowych.

Zwiększenie szybkości wyłączania tranzystora wyjściowego w układzie Darlingtona

Tranzystory Darlingtona są obecnie produ­kowane jako pojedyncze elementy, z rezystorem baza-emiter zazwyczaj wbudowanym w struk­turę.

3. Opis działania Mikroprocesorowego zasilacza laboratoryjnego

Układ został wykonany w oparciu o procesor PIC16F628 i dwa wzmacniacze operacyjne znajdujące się w układzie LM358. Jako stopień wyjściowy zastosowano tranzystory: BC338 i BDP391 połączone w układzie Darlingtona. Beta pierwszego tranzystora musi być mniejsza niż 160, a drugiego niż 300. Jeżeli ten warunek nie będzie spełniony to nie będzie można zejść z napięciem wyjściowy poniżej 6V.

Wartość napięcia wyjściowego można ustawiać w zakresie od 0.0V do 25V ze skokiem 0.1V. Maksymalny prąd obciążenia zależy od warunków chłodzenia tranzystora mocy. Ustawiona wartość napięcia jest wyświetlana na trzy pozycyjnym wyświetlaczu siedmiosegmentowym, którego jaskrawość powinna wynosić 3mcd przy 10mA. Dioda zielona informuje o obecności ustawionego napięcia na wyjściu zasilacza (ON/OFF), czerwona używana jest przy nastawianiu.

Ustawianie napięcia dokonuje się za pomocą czterech przycisków, o następujących funkcjach:

- zwiększenie napięcia o 0.1V - przycisk plus

- zmniejszenie napięcia o 0.1V - przycisk minus

- podanie/odłączenie ustawionego napięcia na wyjściu zasilacza - przycisk On/Off

- przycisk mode - używany podczas regulacji układu.

Po ustawieniu napięcia i naciśnięciu przycisku On/Off wartość napięcia zostaje zapamiętana i po ponownym włączeniu zasilacza automatycznie jest ona wyświetlana na wyświetlaczu. Prezentowany układ posiada jeszcze jedna dodatkową cechę spotykaną w profesjonalnych zasilaczach. Po naciśnięciu przycisku On/Off napięcie na zaciskach nie zmienia się skokowo, lecz rośnie liniowo do ustalonego poziomu.

Do regulacji napięcia wyjściowego zastosowaliśmy układ modulacji szerokości impulsów PWM i filtr dolnoprzepustowy drugiego rzędu. Napięcie na wyjściu filtru jest proporcjonalne do wypełnienia przebiegu prostokątnego. Następnie jest ono wzmacniane w układzie wzmacniacza nieodwracającego i podawane na stopień wyjściowy. Pętla sprzężenia zwrotnego obejmuje stopień wyjściowy, co zapewnia stałe napięcie na wyjściu przy zmianie obciążenia.

Pomiar prądu jest dokonywany na rezystorze dużej mocy 0.1Ω włączonym w szereg z obciążeniem. Tak uzyskane napięcie jest wzmacniane i podawane na wejście komparatora napięcia w procesorze. Na drugie wejście komparatora podawane jest napięcie odniesienia ustawiane programowo na jedną z 16 wartości.

Ze względu na małą ilość linii wej/wyj w procesorze w stosunku do ilości obsługiwanych układów, niektóre linie są multipleksowane. Klawiatura i dekoder BCD->7 segmentowy są podłączone do tego samego portu. Wyświetlanie jest dynamiczne, każdy wyświetlacz jest włączany na 4 ms co 8 ms. Powoduje to, iż oko ludzkie nie dostrzega migotania. Na czas odczytu klawiatury (5us) odpowiednie linie portu B są ustawiane jako wejścia, a wpis do dekodera zablokowany. Linia RA4 jest ustawiana w stan niski i następuje odczyt klawiatury. Ponieważ linia RA4 jest typu open dren, w czasie wyświetlania ustawienie jej w stan wysoki (nóżka "wisi w powietrzu") powoduje, iż naciskanie przycisków nie wpływa na wyświetlane informacje. Klawiatura posiada dynamiczna repetycje, im dłużej trzymamy wciśnięty klawisz tym szybciej jest on powtarzany.

4. Budowa zasilacza

1. Schemat elektryczny zasilacza

1. moduł sterujący

2. moduł wykonawczy

1. Widok płytek drukowanych

1. płytka drukowana dla modułu sterowania

widok z góry

widok z dołu

widok na rozmieszczone elementy

2. płytka drukowana dla modułu wykonawczego

widok z góry

widok z dołu

widok na rozmieszczenie elementów

4. Wykaz elementów

Rezystory

R1, R2: 3.5k

R3: 500

R4: 100k

R5: 0,1

R6,R7,R8: 1k

R9,R10,R11: 1k

R12,R13: 10k

Kondensatory

C1,C2: 470n

C3,C5: 470u

C4: 10u

C6: 100n

C7: 4700u

C8,C9: 100n

Półprzewodniki

D1: LED 3mm zielona

D2: LED 3mm czerwona

DS1,DS2,DS3: Wyświetlacz 7 segmentowy, wspólna katoda

B1: Mostek prostowniczy 1,5A (okrągły)

B2: Mostek prostowniczy KBU6G

T1: BC338

T2: BDP391 (BDP393, BDP395)

T3,T4,T5: BC548

T6,T7: BC558

U1: LM358

U2: Procesor PIC16F628

U3: Stabilizator 5V - 7805

U4: 4543

Z1: Dioda Zenera 4v7

Różne

S1,S2,S3,S4: switch reset

P1: Potencjometr 100k

P2: Potencjometr 10k

Radiator dla tranzystora T2

4. 6 Stabilizator napięcia 7805

stały stabilizator napięcia dodatniego

	Max nap. wej.
	5 do 18 V:	35 V
	24 V	40 V
	Spadek nap.:	2 V typ
	Tol. nap. wyj.:	±2 %
	Pobór prądu
	78Mxx:	6 mA max
	pozostałe:	8 mA max
	Prąd wyj.	Min 5 mA

4. 7 Tranzystor BD 911

Parametry tranzsytora

Typ 1 2 3 Ptot Uceo Ic hFE Ft

NPN B C E 90 100 15 15/150 3

1. Układ LM 358

Podwójny wzmacniacz operacyjny

Podwójny wzmacniacz operacyjny o małym poborze mocy. Może być zasilany pojedynczym lub podwójnym napięciem i pracować ze wzmocnieniem =1. Nadaje się do pracy w układach zasilanych z baterii. Jest kompatybilny wyprowadzeniami z 1458/4558.

	Napięcie zasilania:	±5 do ±16 V (±13 LM 2904)
		+10 do +32 V (+26 LM 2904)
	Pobór prądu:	2 mA max
	Zakres temperatur	0 do +70 °C

2. Układ 4543

Dekoder kodu BCD sterujący 7-segmentowym wskaźnikiem LCD z "zatrzaskami" wejściowymi

3. Wyświetlacz Segmentowy

Szary wyświetlacz LED z 7-segmentowym znakiem. Wysokość 13,2 mm, kropka dziesiętna po prawej stronie. Podłączenie: wspólna katoda.

Kolor:	Pom.-czerw.
Dł. fali:	635 nm
Jaskrawość /segment:	3,2 mcd typ
	przy 10 mA
Prąd/segment:	30 mA
VF /segment:	2,0 V max

4. Mikrokontroler PIC 16F628

PIC16F628, firmy Microchip 
mikrokontroler z wewnętrzną pamięcią programu typu Flash, dwa komparatory analogowe

Jednostka centralna i układy sterujące:

• Jednostka centralna wysokiej wydajności, typu RISC,

• 8-bitowa jednostka arytmetyczno-logiczna ALU,

• lista instrukcji zawiera do 35 rozkazów, większość wykonywana w jednym cyklu zegarowym,

• 3 tryby adresowania, bezpośredni, pośredni i relatywny,

• ośmiobitowe rejestry robocze podzielone na banki,

• wbudowany generator sygnału zegarowego,

• częstotliwość sygnału zegarowego od 0Hz do 20MHz, możliwość pracy statycznej,

• możliwość wyboru źródła sygnału zegarowego, (zewnętrzny lub wewnętrzny),

• 8-poziomowy stos sprzętowy,

Pamięć programu:

• 2K słów wewnętrznej pamięć programu typu Flash EEPROM, 14-bitowa organizacja pamięci programu,

• programowanie pamięci równoległe lub szeregowe, możliwość programowania niskim napięciem (5V),

• możliwość programowania pamięci programu i pamięci danych typu EEPROM w systemie, tzw. ICSP,

• możliwość blokowania odczytu pamięci programu,

Pamięć danych:

• 224 bajtów pamięci RAM, podzielonych na 4 banki,

• 128 bajtów nieulotnej pamięci danych typu EEPROM,

Pamięć konfiguracyjna:

• możliwość ustawiania podstawowych parametrów pracy mikrokontrolera, np. wybór źródła sygnału zegarowego, częstotliwości pracy, ustawienie licznika nadzorującego i układu zerowania, trybu programowania, blokowania odczytu pamięci programu w całości lub we fragmencie,

• odczyt numeru identyfikacyjnego i kodu procesora,

Układy wejścia/wyjścia:

• 15 programowalnych linii typu wejścia/wyjścia plus jedno wejście, podzielonych na dwa porty RA i RB,

• obciążalność wyjść 25 mA, zarówno dla prądu wpływającego lub wypływającego,

• programowalny port szeregowy typu USART/SCI z 9-bitowym wykrywaniem adresu,

• Timer 0, 8-bitowy układ czasowy (licznik/zegar) z 8-bitowym preskalerem,

• Timer 1, 16-bitowy układ czasowy (licznik/zegar) z preskalerem,

• Timer 2, 8-bitowy układ czasowy (licznik/zegar) z 8-bitowym rejestrem, preskalerem,

• Układ typu CCP (Capture/Compare/PWM),

• programowane źródła napięcia odniesienia,

• dwa komparatory analogowe,

System przerwań:

• 4 źródeł przerwań, wewnętrznych i zewnętrznych,

• programowalny licznik czuwający (WDT) z własnym generatorem typu RC,

Parametry zasilania:

• napięcie zasilania Vcc = 2.0V do 5.5V, w zależności od wersji,

• kilka trybów pracy z obniżonym poborem mocy,

Obudowa i dodatkowe informacje:

• obudowa 18-nóżkowa typu DIP lub 18-nóżkowa typu SOIC,

• układ zerowania od spadku napięcia zasilania (BOR)

• licznik zerujący od napięcia zasilania (PWRT) i oscylator startujący (OST),

• zerowanie mikrokontrolera stanem niskim.

8. Plik Wsadowy do Mikrokontrolera PIC 16F628

Program ten został napisany przez Waldemara Borka [e-mail]

I jest dostępny na stronie twórcy na którą serdecznie zapraszam……

1. Montaż układu

Zasilacz został zmontowany na dwóch dwustronnych płytkach drukowanych, których schematy montażowe przedstawione są w rozdziale 4.4. Montaż zasilacza nie przeprowadzany był w kla­syczny sposób, zaczynając od elementów o najmniejszych wymiarach.

Tranzystor T2 jest zamontowany na radiatorze minimalna powierzchnia radiatora nie może być mniejsza niż 40 cm². Połączenie płytek wykonane jest za pomocą 4-przewodowej taśmy, której końcówki są wlutowane do punktu J4 , natomiast w punkcie J3 zamontowane jest na 4-stykowe złącze , które ułatwia serwisowanie.

Układy scalone wmontowane są na podstawkach umożliwiających szybką i bez inwazyjną wymianę. Dzięki temu układy nie musiały być poddawane bezpośrednio wysokiej temperaturze podczas montażu elementów.

2. Pierwsze uruchomienie - Kalibracja zasilacza

W celu ustawienie maksymalnego napięcia wyjściowego zasilacza należy wejść w tryb konfiguracji. Aby to zrobić należy przytrzymać wciśnięte klawisze plus, minus i włączyć zasilacz do prądu. Potwierdzeniem że jesteśmy w trybie konfiguracji będą migające na przemian diody zielona i czerwona. Następnie ustawiamy na wyświetlaczu maksymalną wartość napięcia jakie chcemy uzyskać na wyjściu zasilacza (2V niższe niż napięcie z transformatora) i potwierdzamy klawiszem mode. Wyłączamy zasilacz.

Wartość ustawiona na wyświetlaczu nie jest wartością mierzona, dlatego jest potrzebna dokładna kalibracja przy pierwszym uruchomieniu.

W tym celu ustawiamy na wyświetlaczu połowę maksymalnego napięcia, podłączamy woltomierz na wyjście i tak regulujemy potencjometrem P1, aby osiągnąć to napięcie.

Gdy kalibracja jest dokładnie zrobiona, to napięcie wyjściowe jest dokładnie takie jak wskazuje wyświetlacz. Regulowane jest napięcie odniesienia, a pętla sprzężenia zwrotnego zapewnia stabilizacje przy zmianie obciążenia zasilacza

Do zasilania układu należy zastosować transformator o napięciu wyjściowym większym o 2V od maksymalnego napięcia jakie chcemy uzyskać na wyjściu zasilacza. Drugi transformator, służący do zasilania części sterującej powinien mieć napięcie wyjściowe równe 6V.

6.0 Bibliografia :

1. „Sztuka Elektroniki 1 ” - Wydanie szóste

P.Horowitz , W.Hill tłumaczenie B. i G. Kalinowscy Warszawa 2001

2. „Sztuka Elektroniki 2 ” - Wydanie szóste

P.Horowitz , W.Hill tłumaczenie B. i G. Kalinowscy Warszawa 2001

3. „Układy Cyfrowe” - Wydanie trzecie

Wojciech Głowacki WSiP Warszawa 1996

5. Internetowy Katalog Części elektronicznych ELFA

www.elfa.se/pl/

6. Prywatna strona Waldemara Borka www.waldo.republika.pl

7. Strona Internetowa poświęcona elektronice www.elektronika.qs.pl

Mikroprocesorowy zasilacz laboratoryjny

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1

Mikroprocesorowy zasilacz laboratoryjny

---