Zasilacze

Jak każdy krótkofalowiec stanąłem przed problemem wydajnego, sprawnego źródła zasilania. Problem stał się pliniejszy w momencie nabycia 100W urządzenia na KF, gdzie jak wiadomo potrzeba przynajmniej 20A prądu przy napięciu 13,8V.

Przeróbka zasilacza komputerowego.

Popularne i dostępne bez problemu, zasilacze komputerowe można przerobić na wydajne zasilacze do urządzeń amatorskich. W swoich próbach i przeróbkach wykorzystałem zasilacz 400W ATX. Szukając w internecie schematu natrafiłem na prawie identyczny z zasilaczem, który posiadałem, co śmieszniejsze, zgadzała się większość oznaczeń elementów. Schemat to rysunek w formacie GIF, który w wersji pomniejszonej zamieszczam poniżej (można go zapisać w pełnej jakości klikając prawym klawiszem myszy i wybierając "Zapisz obraz jako..").

Wybierając zasilacz do przeróbki trzeba mieć na uwadze prawa fizyki. Jeśli chcemy uzyskać przy 13,8 V 20 A prądu ciągłego, to pomijając straty, pobieramy ok. 275W mocy. Widać jasno, że zasilacz o mocy 200 czy 235 W jest trochę za słaby. Jednak i te zasilacze można przerabiać i w pewnych warunkach mogą pozwolić na stabilną pracę. Ja zalecam zasilacz o mocy minumum 250 W. Pracę należy rozpocząć od zlokalizowania w wiązce zasilającej (wtyk do płyty głównej) przewodu w kolorze zielonym (lub w niektórych szarym) - dotyczy to zasilaczy typu ATX (dla AT można to pominąć). Jeśli spojrzymy we wtyczkę od dołu to jest to przewód oznaczony zieloną kropką. Jest to 4 przewód od lewej, włączający zasilacz (należy go zewrzeć do masy aby zasilacz był włączony).

Kolejnym krokiem jest wylutowanie tranzystorów i diód prostowniczych. Są one najczęsciej przykręcone do radiatora. Wylutować przewody wychodzące z zasilacza - niech nie przeszkadzają. Warto pozostawić jeden czarny i zółty - na nich będziemy mierzyć napięcie zasilacza. Zdjęcie wnętrza mojego zasilacza pokazano na następnym zdjęciu.

Dla lepszego chłodzenia należy odkręcić cooler i przykręcić go odwrotnie. Zwiększamy w ten sposób wydajność chłodzenia kosztem większego szumu wentylatora. Bezwzględnie tranzystory kluczujące należy przenieść na oddzielny i większy radiator!!! Jest to niezbędne, jeśli chcemy uzyskać ciągły pobór prądu rzędu 20 A!!! Po przeróbce części wtórnej, odwróceniu ciągu coolera obciążyłem zasilacz prądem ok. 20 A. Po kilkunastu sekundach dało się słyszeć jak wentylatror zwalnia, a napięcie przysiada. Po odłączeniu obciążenia zasilacz powrócił do normalnej pracy ale radiator tranzystorów był gorący. Odczekałem chwilkę i powtórzyłem manewr. Po 3 sekundach to samo, znów poczekałem chwilkę i obciążyłem na 4 s - tranzystory - ugotowały się!!!. Trzeba było wymienić. Ja zastosowałem radiator jak na zdjęciu. Oczywiście należy pamiętać by odizolować metalowe części tranzystorów od radiatora (wykorzystując podkładki gumowe z oryginalnego radiatora) lub zastosować tranzystory izolowane np. BUT12AF (Ic=8A, cena 4 PLN) czy popularny BUT508 (Ic=8A, cena 3.5 PLN). Ważne jest by między tranzystorami a radiatorem zastosować dobrą pastę przewodzącą ciepło (np. od procesorów komputerowych). W przypadku zastosowania tranzystorów izolowanych można użyć pasty z opiłkami Aluminium - lepiej przewodzi ciepło. Radiator rozmiarami tak dobrać aby przewody łączące tranzystory z płytką były jak najkrótsze i jednocześnie radiator nie stykał się z obudową zasialcza (w razie przebicia nie ulegniemy porażeniu). W końcowym etapie konstrukcji należy go zamontować wewnątrz obudowy.

Tranzystory dla celów prób i przeróbek przylutować na przewodach od spodu płytki dając w kolektorach (środkowe nóżki) oporniki kilkuwatowe o oporności ok 39 -100 Om. Przejdźmy do części wtórnej. Po wylutowaniu diód zauważymy, że dioda prostująca 5V jest największa. Te na 12V najczęściej nie mają wydajności większej niż 15 A. Dlatego należy diodę z napięcia 5 V przelutować w miejsce tej z 12V lub wmontować inną diodę Shotkiego o wydajności conajmniej 30A (w impulsie płyną naprawde duże prądy) i min U=25V. W moim zasilaczu była dioda MBR3040. Co to oznacza? Jest to dioda na napięcie wsteczne nie przekaraczające 30 V i prąd 40 A. Podobnie oznaczane jest większośc diód prostowniczych w komputerze. Nie zalecam łączenia równoległego diód o mniejszej wydajności jak i szeregowego o niższym napięciu. Diodę wlutować i pozostawić na radiatorze, na którym była - w zupełności wystarcza. Kolejny krok wymaga trochę doświadczenia i spojrzenia w schemat zasilacza. Pokaże to na przykładzie, który zrobiłem. Spójrzmy na schemat częsci wtórnej:

Kolorem żółtym zaznaczyłem bardzo ważne elementy. Jeśli są niesprawne przetwornica się wzbudza, piszczy, należy je sprawdzić!!! Kolor czerwony oznacza elementy usunięte. Są nie potrzebne, więc niech nie zajmują miejsca. Aby przetwornica ruszała musi być obciążenie. Jak widać na rysunku było ono pierwotnie w gałęziach napięcia 5V, -5V, 3,3 V. Ponieważ interesuje nas gałąź 12V tam umieszczamy rezystor kilkuwatowy lub dwa mniejsze o wypadkowym oporze ok. 50 om i mocy=5W (kolor niebieski). Pojemność 1 mF (inaczej 1000 µF) należy zwiększyć do 2500 µF i zastąpić kilkoma kondensatorami 470 µF. Częstotliwość pracy impulsów jest wysoka, płyną duże prądy co pwoduje, że kondenastor ładując i rozładowując mocno się rozgrzewa. Jeśli jest ich kilka łatwiej odprowadzić ciepło. Jedną z pojemności należy umieścić pomiędzy dławikami. Można również do każdego elektrolita doczepić kondensator (od strony druku) o pojemności 47-100 nF co zapobiega wzbudzaniu się zasilacza przy niedopasowanej antenie i dużym natężeniu pola w.cz.

UWAGA!!! Teraz bardzo ważna rzecz. Większość zasilaczy działa opierając się na porównaniu poziomu napięcia 5V z wzorcem i takim kluczowaniu po stronie pierwotnej aby na wyjściu otryrzymać 5V. Dlatego z wyjścia 5V pobierany jest sygnał do porównania (podświetlony błękitnym pogrubieniem). Nasz zasilacz ma dawać 13,8 V więc porównanie to należy wziąć z wyjścia 12 V. W tym celu poprzez diodę Zenera Dz o napięciu 9,1 V (niebiski kolor) doprowadzić sygnał do wejścia, zgodnie ze schematem.

Po wykonaniu tych czynności należy jeszcze przewód włączający zasilacz przylutować na stałe do masy. To spowoduje, że po podaniu 230 V na wejście zasilacz załączy się autoamtycznie (dotyczy tylko zasilaczy ATX). Podłączyć zasilacz i obserować napięcie wyjściowe. W razie potrzeby można je podnieść lub obniżyć używając prka w pobliżu układu scalonego sterującego przetwornicą (często posiada kropelkę farby, żeby się nie obracał), lub zmienić wartości dzielnika R21, R20, R25. W moim zasilaczu po zastosowaniu diody 9,1V napięcie wzrosło do 14,1 V i korzystając z prka zmniejszyłem do 13.8V. Jeśli istnieją pewne obawy co do zmian w dzielniku można zastosować diodę na napięcie 8,2 i dołożyć zgodnie z kierunkiem przewodzenia diodę krzemową wtedy również otrzymamy napięcie ok. 13,8V. Jeśli zasilacz ruszył i ma odpowiednie napięcie to po kiklu minutach pracy wyłączyć i sprawdzić temperaturę tranzystorów kluczujących oraz rezystorów w kolektorach. Rezystory moga być letnie, reszta powinna być zimna. Włączać kilkakrotne i wyłączać. Zasilacz musi wytrzymać takie próby. Sprawdzić obciążenie samochodową żarówką 10 W - żarówka powinna świecić, napiecie nie powinno spaść, zasilacz nie powinien się wyłączyć. Gdyby jednak zasilacz nie ruszył, to prawdopodobnie gdzieś wcześniej popełniliśmy błąd. Rezystory zabezpieczą tranzystory przed uszkodzeniem.

Gdy wszystko przebiega według planu to zamontować radiator do wnętrza, odizolować go od części przewodzących ale tak, aby zapewnić swobodny przepływ powietrza przez żeberka radiatora. Jeśli po załączeniu napięcie jest poprawne, zasilacz włącza się i wyłącza stabilnie to można przystąpić do próby obciążeniowej. W tym celu należy go obciążyć rezystorem (odradzam żarówki) 0,7 oma o mocy co najmniej 200W. Można wykorzystać oporniki ze starych TV. Ja wykorzystałem rezystor z tramwaju. Najpierw obciążać go na krótko często załączając i odłączając obciążenie - zasilacz powinien mieć stabilne napięcie i wytrzymać takie próby. Po obciążęniu go na ok. 1 minutę wyłączyć i sprawdzić temperaturę radiatora z tranzystorami oraz radiatora diody, nie powinny być gorące. Przeprowadzić kilka takich prób, coraz dłuższych. Jeśli zauważymy, że radiator tranzystorów nagrzewa się zbyt niebezpiecznie to znaczy, że radiator jest zbyt mały lub zbyt kiepska jest jego wentylacja. Należy to poprawić jeśli chcemy by nasz zasilacz nie "padł" w najmniej oczekiwanym momencie.

Po wielu próbach i eksperymentach i trudnościach mechanicznych zasilacz uruchomiłem. Obciążenie 30 A zniósł bez problemu (na ok. 1 minutę) a 20 A na 5 minut (dłużej nie mogłem utrzymać rezystora w ręcę (był czerwioniutki). Poniżej zdjęcia zasilacza:

Masa zasilacza to 1.35 kg z kablem, wydziela jednak dużo szumu (najlepiej zamknąć go w szafce, hi ).

Problem zakłóceń.

Wielu kolegów mając przykre doświadczenia z komputerami, które zakłócają odbiór szczególnie na falach krótkich mogą mieć obawy co do zasilania urządzenia za pomocą takiego właśnie zasilacza. Moje doświadczenia wskazują że większość zakłóceń przenika przez... kabel zasilający. Jeśli zasilacz nie posiada porządnego filtru wejściowego nie ma mowy o spokojnym odbiorze. Ja w moim modelu usunąłem 2 kondensatory 4.7 nF, które łaczą z masą przewody zasilające (fazowy i neutralny) ponieważ gdy dotknąłem obudowy zasilacza i anteny "kopało". To był błąd. Od razu na wszystkich częstotliwościach od 14 MHz w dół pojawiły się typowe zakłócenia sieciowe. Musiałem z powrotem je wlutować. Zasilacz, który wykonałem nie generuje żadnych zakłóceń sieciowych na częstotliwościach radiowych (porównywałem z zasilaniem na akumulatorze). Jeśli pojawią się problemy z zakłóceniami należy rozbudować filtr sieciowy o kilka kondensatorów i dławików.

---