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.
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. Propojení potenciometrů s deskou se provede slabými izolovanými vodiči. 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 (Verze 3):
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 (Verze 3):
Deska plošných spojů má dvě vrstvy a rozměry 100 x 32 mm. Je vyrobena z materiálu FR4, tloušťka 1,6 mm. Povrchová úprava HASL. Samotnou neosazenou desku je možné objednat za 150,- Kč. Minimální výrobní dávka je 10 ks.
Výkres s rozměry plošného spoje:
Horní strana (TOP):
Spodní strana (BOTTOM):
Dokumentace projektu:
Dokumentace obsahuje elektrické schéma zapojení [pdf], výkres desky plošného spoje [pdf], osazovací plán [pdf] a seznam použitých součástek (Assembly & Purchase BOM [xls]), 3D zobrazení [pdf] a 3D model [step] osazené desky.
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 3 (15. 11. 2020):
- Nový plošný spoj, rozměry a umístění mechanických prvků jsou stejné.
- Připojení panelového měřidla je přes jeden čtyřpinový konektor.
- Výstupní kondenzátor 10µF je změněn na elektrolyt.
- Nová dokumentace, změna designátorů některých komponent ve schématu díky tvorbě nových knihoven v EDA systému.
Použité odkazy:
- 0-30 Vdc Stabilized Power Supply with Current Control 0.002-3 A
- Laboratorní zdroj 0-30V/2mA-3A
- Napájecí zdroj 0-30V s regulovatelným proudem 2mA -3A
- INA250 voltage-output, current-sensing amplifier
- BOURNS 3590S-2-103L
- DC 100V 10A Mini Digital Voltmeter Ampermeter
Úprava panelového měřidla DSN-VC288:
Konstrukce ve verzi 2 vyšla také v časopisu “Praktická elektronika – Amatérské Radio“ na straně 21 v čísle 2/2020.
