Image149 (3)

Szkoła Konstruktorów ■

samego stabilizatora może wyglądać jak na rysunku E. Minus mogą sobie postawić ci uczestnicy, którzy zaproponowali wartości potencjometru większe niż 4,7kG lub 5kG, albo też wartości niespotykane w praktyce, na przykład 6,8kft, 4kiż czy 4,3k£2 Trzeba mocno stać na ziemi i pamiętać o tym, co mamy do dyspozycji.

LM317

Rozwiązania zaawansowane

Może się jednak zdarzyć, że zasilacz zaprojektowany według wcześniejszego rozumowania nie spełni pokładanych w nim nadziei. Być może maksymalne napięcie wyjściowe będzie za niskie albo bez obciążenia napięcie wyjściowe będzie dużo wyższe niż pod obciążeniem. Otóż większość producentów podaje, że typowo minimalny prąd obciążenia układu scalonego to 3,5mA przy różnicy napięć wej-ście-wyjście równej czy bliskiej 40V. Jednocześnie gwarantowana wartość to lOmA. Oznacza to, że mogą zdarzyć się egzemplarze LM317, które przy prądzie 3,5 czy nawet 5mA nie będą poprawnie pracować przy ustawieniu na wyjściu najniższego napięcia. Trudno ocenić szansę, że tak będzie, bo zależy to m.in. od doskonałości technologii produkcji stosowanej przez danego producenta. Amator może założyć, że tak nie hędzie, a gdy się jednak zdarzy, wtedy będzie się martwił albo wykorzysta inny egzemplarz kostki. Jednak prawdziwy konstruktor, projektując urządzenie, które ma być powielane w wielu egzemplarzach, musi uwzględnić nujgors^y przypadek.

Dotyczy to też każdego projektu przysyłanego do publikacji w EdW, zwłaszcza gdy miałby być do niego kit - zestaw elementów. Nie można kierować się wartością typową, tylko koniecznie trzeba uwzględnić najgorszy przypadek. Niestety, niektórzy młodzi Czytelnicy nawet nie zdają sobie sprawy z problemu, a jednocześnie są zbył pewni siebie i uważają, że jeśli ich model zadziałał, to już nie ma żadnego problemu.

Otóż problem jest, i tu czasem dość poważny, a młodziutki „konstruktor” nie ma

0    nim bladego pojęcia. Te słowa i zachętę: „więcej skromności”, kieruję do tych nastolatków, którzy uważają, iż po przeczytaniu kilku książek i po lekturze kilkunastu numerów EdW są świetnymi elektronikami i że powinniśmy bez zastrzeżeń publikować ich projekty czy artykuły w EdW. Kochani, prawdziwym konstruktorem zostaje się po latach nauki

1    eksperymentów! Przysyłajcie więc modele jako rozwiązania głównego zadania Szkoły, ale nie oczekujcie, że wszystko będziemy publikować.

Jeśli więc omawiany zasilacz miałby być projektem w EdW, na wszelki wypadek należałoby zapewnić minimalny prąd obciążenia co najmniej lOmA. Najprościej zrobić to, zmniejszając Rl do 120Q. Wtedy jednak potencjometr R2 musiałby mieć oporność 2klż lub 2.2kQ. Ten prosty, na pozór znakomity sposób niesie jednak kolejne niebezpieczeństwo. o którym nikt z uczestników nie wspomniał.

Otóż na potencjometrze wystąpi w skrajnym przypadku napięcie 23,75V, co oznacza, iż przy oporności 2.2kfi wydzieli sic w nim 0,256 wata mocy. Tymczasem wiele potencjometrów ma obciążalność tylko 0,lW albo nawet 0,05W! Świadomy konstruktor powinien pomyśleć i o tym. Jeśli zażąda użycia potencjometru o obciążalności powyżej 0,25W. znacząco utrudni zadanie innym, bo obecnie potencjometry o większej mocy są coraz rzadziej używane. Chyba że przemilczy problem z przekonaniem, iż przy takiej mocy potencjometr nie powinien się spalić, a zmniejszenie niezawodności czyjegoś zasilacza nic go nie obchodzi.

Aby definitywnie rozwiązać problem, albo trzeba znacznie rozbudować układ i zamiast jednego potencjometru 2,2VSl o podwyższonej mocy wstawić bardziej rozbudowany blok regulacyjny z potencjometrem małej mocy, albo pozostając przy potencjometrze 4,7ki2 czy nawet I0k£2, dodać obwód wstępnego obciążenia wyjścia. Nie jest jednak dobrym rozwiązaniem zastosowanie w roli takiego obciążenia rezystora między wyjściem a masą. Problem w tym, żc problem minimalnego obciążenia wyjścia jest najostrzejszy przy najmniejszym napięciu wyjściowym, jak pokazuje stosowna charakterystyka z katalogowego rysunku F. Nic trzeba jednak konstruować bloku o ujemnej rezystancji, gdzie prąd zmniejsza się przy zwiększaniu napięcia wyjściowego, albo lustra prądowego o prądzie odwrotnie proporcjonalnym do napięcia wyjściowego, a wprost proporcjonalnym do napięcia na stabilizatorze, według rysunku G. Wystarczy, że takie dodatkowe wstępne obciążenie będzie jakąś prostą odmianą źródła prądowego. W rozwiązaniu z rysunku H stabilność prądu lustra prądowego nic ma żad-

VrV» - tnpat - Output Yołtage DfflerentJal (Vdc)

nego znaczenia, podobnie jak w przykładzie ze źródłem prądowym według ry sunku J. Nieco inaczej w nąioszczędniejszym układzie z rysunku K, gdzie zmiany prądu bazy Tl będą wpływać na prąd płynący przez R2, a tym samym na napięcie wyjściowe. Zmiany prądu bazy będą wynikać ze zmian temperatury -temperatura ma wpływ na wzmocnienie prądowe i na wartość napięcia Ube- Z uwagi na duże wzmocnienie prądowe Tl. ponad 100, zmiany te będą lednak znikome w porównaniu z prądem płynącym przez Rl i można je spokojnie pominąć. Jednak w precyzyjnym zasilaczu laboratoryjnym należałoby przyjrzeć się temu szczegółowi dokładniej albo wykorzystać ideę według rysunku G, H lub J.

Należy też koniecznie przeanalizować problem rozrzutu parametrów, czyli tolerancji elementów. W programach symulacyjnych są odpowiednie procedury do takich obliczeń, m.in. według metody Monte Carlo. Przy projektowaniu prostego zasilacza warsztatowego me trzeba przeprowadzać takich symulacji. Wystarczy z grubsza oszacować rozmiary problemu. Otóż napięcie odniesienia o wartości nominalnej ł,25V tak naprawdę może mieć wartość w zakresie l,2V ... l.3V, czyli jego tolerancja wynosi mniej więcej ±4%. Popularne rezystory mają tolerancję ±5%.

Elektronika dla Wszystkich Lipiec 2006 33