NE100 1

NE 100 PROFESJONALNY ZASILACZ CB 13,8V/10A (:2(JA - opcjonalnie)

Proponowany zestaw umożliwia zbudowanie zasilacza stabilizowanego o znacznej mocy, który przy napięciu 13,8V oferuje wydajność prądową sięgającą 10A, gdy zmontujemy układ w podstawowej wersji handlowej, lub 20A, po pełnej rozbudowie, wymagającej zaopatrzenia się w kilka dodatkowych elementów. Układ stabilizatora posiada dobre parametry elektryczne: dzięki objęciu pętlą silnego, ujemnego sprzężenia zwrotnego napięcie wyjściowe jest stabilne, przez co układ świetnie współpracuje z obciążeniami dynamicznymi. Dzięki zastosowaniu odwracalnego zabezpieczenia nadprądowego (przcciwzwarciowcgo) układ samoczynnie powraca do normalnej pracy po ustaniu przeciążenia, bez wymaganej interwencji użytkownika, przez, co praca zasilanego urządzenia staje się pewna i nic wymaga ciągłego nadzoru. Ponadto w czasie przeciążenia napięcie wyjściowe nic jest odcinane całkowicie, co może być rzeczą bardzo ważną. Próg zadziałania ogranicznika prądu może być dowolnie ustawiony przez użytkownika w zakresie 0,5* 10A (wersja podstawowa) lub l *20A (wersja pełna). Układ posiada również zabezpieczenie termiczne, odcinające pobór prądu przy krytycznej temperaturze elementów aktywnych stabilizatora. Przy wykorzystaniu sugerowanych w instrukcji rozwiązań (transformator toroidalny, radiator chłodzony wclylalo.cm) urządzenie można zmontować w stosunkowo niewielkiej obudowie. Zestaw nic posiada kilku elementów (transformatora, radiatora, wentylatora), w które należy zaopatrzyć się samodzielnie.

Podstawowym zastosowaniem proponowanego zasilacza jest domowa praca z urządzeniami CB większej mocy. Oczywiście równie dobrze można wykorzystać go do zasilania innych urządzeń - transccivcrów KF i UKF, samochodowego sprzętu audio, samochodowych odbiorników TV itp.

Opis działania układu

Układ elektryczny zasilacza pokazany jest na rysunku l. Napięcie sieciowe (~220V) podane zostaje za pośrednictwem bezpiecznika topikowego BlOl do uzwojenia pierwotnego transformatora. Na uzwojeniu' wtórnym dostajemy napięcie przemienne o wartości skutecznej ~17*~l 8 V, które zostaje wyprostowane w zintegrowanym mostku i wygładzone w filtrze głównym (ClOl) o znacznej pojętni-ości lO.OOOfiF (20.000pF dla wersji 20A). Za filtrem znajduje się bezpiecznik topikowy BI02 oraz dioda "LED SIEĆ", sygnalizująca obecność napięcia w tym miejscu. Odfiltrowane napięcie podane zostaje do wejścia ("IN") zasadniczego modułu stabilizującego, by z jego wyjścia ("OUT") pobierać można było stabilizowane napięcie 13,8V. Oczywiście, ów "zasadniczy moduł" to nie obwód scalony z serii pA78xx (mimo podobieństwa rysunku 1 do jego aplikacji), lecz złożony układ elektroniczny, przedstawiony na dalszym schemacie. Podstawowym elementem czynnym układu stabilizującego są trzy (z możliwościajozbudo wy do sześciu) równolegle połączone tranzystory mocy T4+6 typu BD911 (w pełnej wersji: T4*9), pracujące w układzie OC. W obwodach emiterowych tranzystorów znajdują się rezystory (R4*6, w pełnej wersji: R4*9), które zapewniają równomierny rozkład prądu pomiędzy poszczególne gałęzie oraz dodatkowo zapewniają działanie układu zabezpieczenia przcciwzwarciowcgo. Bateria tranzystorów mocy sterowana jest przez wzmacniacz operacyjny US1A (1/2 LM358) za pośrednictwem wtórnika z elementem T3. Do wejścia nicodwracająccgo wzmacniacza doprowadzone jest napięcie referencyjne (ok. 9V) uzyskiwane w prostym stabilizatorze diodowym (Rl, Dl, C2), zaś do wejścia odwracającego podane jest zredukowane w dzielniku R19, PR1, R20 napięcie wyjściowe (z punktu "OUT"). l ak zrealizowane silne

ujemne sprzężenie zwrotne zapewnia właściwą stabilizację napięcia wyjściowego na poziomic ustalonym potencjometrem PRL Element C4 osłabia działanie pętli dla przebiegów szybkozmicnnych, co zapobiega wzbudzaniu się układu. Ewentualne oscylacje usuwano są bezpośrednio z wyjścia przez elementy C5 i C6.

UkJad zabezpieczenia nndprądowcgo zrealizowano wykorzystując spadki napięć, odkładające się na rezystorach symclryzujących R4*6 (cw. R4*9). Po ich uśrednieniu przez rezystory R10*12 (cw. R10*15) i wzmocnieniu przez wzmacniacz różnicowy zbudowany w oparciu o US2C (1/4 LM324) uzyskujemy na wyjściu US2C napięcie będące miarą prądu płynącego przez obciążenie zasilacza. W momencie, gdy prąd ton przekroczy wartość krytyczną, ustawioną przez użytkownika przy' pomocy potencjometru P, na wyjściu komparatora US2B pojawia się stan wysoki. Otwiera się tranzystor Tl, który zmniejsza odpowiednio napięcie referencyjne, a w konsekwencji napięcie wyjściowe i prąd obciążenia. Działanie układu zabezpieczającego jest w pełni odwracalne i ma charakter ujemnego sprzężenia zwrotnego, wobec czego przy przeciążeniu zasilacza na wyjściu komparatora US2B faktycznie obserwujemy nie ciągły stan wysoki, lecz przebieg prostokątny; w podobny sposób pracuje też wówczas Tl. Aby nie dopuścić do impulsowej pracy stabilizatora (układu US1A i tranzystorów T3*9), co niepotrzebnie by go przeciążało, napięcie referencyjne zostaje wygładzone przez elementy R3 i C3. Ostatecznie więc, v warunkach przeciążenia, napięcie wyjściowe spada i pojawiają się w nim wyraźne oscylacje. Dla sygnalizacji stanu przeciążenia zastosowano diodę "LED Z W AR.". Nie jest ona sterowana bezpośrednio przebiegiem z wyjścia komparatora US213, gdyż może mieć on różny współczynnik wypełnienia; pożądane jest, aby dioda zapalała się z pełną jasnością już przy pojawieniu się dowolnie krótkich szpilek. W tym celu z użyciem D2, C7, R30 i US2D zbudowano układ wykrywający je i pamiętający przez pewien czas.

Odwracalne zabezpieczenie nadprądowe, choć bardzo wygodne przy eksploatacji urządzeń, które "lubią” chwilowo przeciążać zasilacz, mogłoby w niekorzystnych warunkach bardzo szybko doprowadzić do zniszczenia termicznego tranzystorów mocy, gdyż nigdy ich nic "wyłącza". W skrajnym wypadku, tj. przy krótkim spięciu, napięcie wyjściowe zbliża się do 0V, a przez wyjście w dalszym ciągu płynie prąd 20A (!), gdyż przeciążony zasilacz działa jak stabilizator prądu. Oznacza to, że w układzie (konkretnie w ó tranzystorach mocy) rozprasza się o^. .400W, 4-krolnic więcej niż w skrajnych warunkach normalnych (Uwy=13,8V, Iwy=20A). Po kilku chwilach może się okazać, że było to o wiele za dużo... Dlatego bardzo ważną częścią zasilacza jest układ chłodzenia (radiator i wentylator), któremu poświęcony został dalej osobny rozdział oraz sprawnie działające zabezpieczenie termiczne odcinające dopływ prądu do obciążenia, gdy temperatura tranzystorów mocy niebezpiecznie wzrośnie. Układ zabezpieczenia zrealizowano w oparciu o tcrmislor: fizycznie umieszczony na radiatorze, w pobliżu tranzystorów, a elektrycznie - w mostku PR2, R2H23. Sygnał z przekątnej mostka wzmacniany jest przez wzmacniacz operacyjny US2A, który pracuje jako komparator stabilizowany pętlą histcrczy. Próg (temperaturę) przełączania ustawia się przy pomocy PR2, szerokość histcn.zy jest wartością projektową i może być zmieniana jedynie przez dobór R24. Po przekroczeniu zadanej temperatur, wyjściu US2A ustala się stan wysoki - zapala się dioda sygnalizacyjna "LED TEMP." i otwiera się tranzystor T2. Prowadzi do wyzerowania napięcia referencyjnego na wejściu US1A i zatkania tranzystorów mocy. Po ich ostygnięciu dioda gaśnie i układ samoczynnie powraca do stanu pracy. Przez len czas obciążenie jest całkowicie odłączone (nie płynie przez nie prąd).

Montaż modułu stabilizatora    ,

Montaż elementów układu prowadzimy na płycie drukowanej z zachowaniem ogólnie znanych zasad. W miejsca oznaczone „Z\V” należy wmontować zwory.

Uwaga: Jeśli montujemy zasilacz w podstawowej wersji handlowej (10A), wówczas w ogóle nie montujemy elementów: T7, T8, T9, R7, R8, R9, R13_r R14. R15_TJcśli chcemy uruchomić układ w pełnej wersji 20A elementy te (nic wchodzące w skład zestawu) będzie trzeba zamontować. Brakujące tranzystory BD911 ('1*7*9) muszą być tak dobrane, by żadna para spośród '14*9 (a więc łącznic z trójką z zestawu) nie różniła się między sobą współczynnikiem wzmocnienia o więcej niż 5.|Brakujące trzy rezystory' R7*9 pov inny mieć wartości takie same, jak R4*6 w zestawie (O,1801un, 5W). Rezystory RIO* 15 (ó szl.) powinny mieć wartość. 36kOhm, (nic stosować RIO* 12 o wartości 18kOhm, które są w zestawie).

Tranzystor T3 zaopatrujemy w niewielki (kilka cm²) radiator z blachy aluminiowej. Po stronie druku znajdują się dwie ścieżki nie pokryte maską lutowniczą, którymi płynie znaczny prąd (do 10A lub do 20A) i konieczne jest zwiększenie ich przekroju. W tym celu układamy wzdłuż każdej z nich odcinek odizolowanego przewodu miedzianego o przekroju min. 4mm² i przylulowujcmy go do ścieżki na całej długości. Tcrmislor łączymy z płytką 2-żylowym przewodem wchodzącym w skład zestawu (ok. lOcm), potencjometr "P" i obie diody sygnalizacyjne łączymy z płytką przewodami o takiej długości, by można było je umieścić na płycie czołowej urządzenia. Połączenia punktów "IN" i "OUT" z przewodami zewnętrznymi wykonane zostaną za pośrednictwem śrub M3.