Laboratorní napájecí zdroj

Konstrukcemi laboratorních napájecích zdrojů se sice moc nezabývám, ale na popud mého dlouholetého kolegy jsme „oprášili“ zapojení docela kvalitního lineárního regulátoru, které vyšlo několikrát v různých modifikacích na webu. A to nás inspirovalo k vytvoření tohoto projektu.

Navrhli jsme samostatný modul regulátoru, který se dá implementovat do konstrukce laboratorního zdroje s různými obměnami, třeba v příkladu zapojení na následujícím obrázku.

PSM - Example Of Connection

Popis:

Schéma zapojení modulu regulátoru bylo upravené hlavně výběrem kvalitnějších operačních zesilovačů a nahrazením diskrétního odporového proudového bočníku integrovaným proudovým snímačem se zesilovačem na čipu – INA250. Modul regulátoru obsahuje víceotáčkové potenciometry pro regulaci výstupního napětí a proudu. Zdroj referenčního napětí s TL431 se dá experimentálně nahradit „něčím lepším“ díky hřebínku pro připojení externí reference. Pro připojení silových vodičů jsou použity Faston konektory 4,8mm. K modulu regulátoru se dá též připojit digitální panelové měřidlo napětí a proudu pomocí JST konektorů. V tomto případě DSN-VC288. Měřidlo je pro měření proudu upravené. Neměří procházející proud vnitřním bočníkem, z důvodu navyšování vnitřního odporu regulátoru, ale výstupní napětí z proudového snímače INA250. Ten má excelentní vnitřní shunt rezistor o velikosti pouze 2mΩ. To se blahodárně projeví v minimální tepelné ztrátě. Ochranná dioda na výstupu regulátoru se připojí zevnitř přímo na výstupní svorky v konstrukci napájecího zdroje.

Tepelnou ztrátu výkonového tranzistoru na výstupu regulátoru lze ještě minimalizovat vřazením spínaného předregulátoru mezi síťový zdroj a tento lineární regulátor, přesněji  kolektor výkonového tranzistoru. Něco takového popsal i Stanislav Pechal v Praktické elektronice AR 12/2014 na straně 11. Řečeno jeho slovy „Uvedené zapojení přináší výhody lineárního stabilizátoru a současně využívá přínos spínacích zdrojů, takže nevyžaduje velké chladicí plochy nebo ventilátor.“ O tom ale až někdy příště 🙂


Schéma zapojení:

W190122.02-Scheme


Základní vlastnosti:

  • Maximální vstupní napájecí napětí 32V
  • Pomocné napajecí napětí -5 až -12V
  • Rozsah nastavení výstupního napětí 0 až 26V (horní hranici lze upravit odporovým děličem)
  • Rozsah nastavení výstupního proudu 2mA až 4A (hranice lze upravit odporovým děličem)

Deska plošných spojů:

Deska plošných spojů má dvě vrstvy a rozměry 100 x 32 mm. Je vyrobena z materiálu FR4, tloušťka 1,6 mm. Povrchová úprava HASL.

PSM - PCB

Zobrazená deska plošných spojů z Gerber dat v prohlížeči ZofzPCB:

PSM - PCB-TOP

Vyrobená deska plošných spojů:

PSM - PCB TOP R

PSM - PCB BOT R


Dokumentace projektu:

Dokumentace obsahuje elektrické schéma zapojení, osazovací plán součástek, vyobrazení jednotlivých vrstev plošných spojů, seznam použitých součástek, realistické náhledy a 3D zobrazení osazené deseky.

Důležité upozornění: Tyto dokumenty jsou určeny pouze pro vlastní osobní potřebu. Společnost WIDE SERVIS a provozovatel těchto stránek nenesou žádnou zodpovědnost za případné finanční ztráty, škody na majetku a zdraví vzniklé při použití těchto dokumentů.

Verze 2:

Plošný spoj zůstává stejný.

Provedené změny:

1) Hodnota rezistoru R17 se mění na 100k
2) Hodnota kondenzátoru C9 se mění na 10uF/50V

Provedenou modifikaci si vyžádala občasná nestabilita zdroje. Nyní je vše v pořádku.

Ostatně ve všech původních pramenech je hodnota výstupního kondenzátoru C9-10uF. Změnu na 100nF navrhl můj chorobně paranoidní kolega z důvodu vybití náboje výstupního kondenzátoru do připojovaného zařízení a případně jeho destrukci, protože výstupní proud v tomto okamžiku je mimo kontrolu proudového regulátoru. Kondenzátor 10uF je však ještě „dostatečně malý“, aby tento jev byl minimální.


Použité odkazy:

5
Komentáře

Ladislav

je možné poslat plošný spoj dobírkou?

Ľuboš Šefčík

Dobrý deň.
Chcel by som sa opýtať , či cena za PCB na Laboratórny napájací zdroj platí , teda je za 120,-Kč+ poštovné, alebo je možný aj osobný odber.
Ďalej tiež , či to celé nedodávate formou stavebnice.
Chcel by som Vám vyjadriť obdiv za dokonalé prepracovanie a dizajnové spracovanie PCB a schémy.
Prajem Vám veľa nápadov a úspechov pri ďalších konštrukciách.
S pozdravom
Ľuboš Šefčík

Translate »