Novinka:Napájecí zdroj 0-20V s LM324
(Kategorie: Konstrukce)
Napsal majkls
14.11.2017 00:00

Na internetu koluje celá řada návodů na laboratorní zdroj. Většinou jsou však velké a já jsem chtěl co nejmenší desku, protože jsem chtěl do krabičky dát hned 4 oddělené kanály. Pokud děláte s analogovými obvody, tak víte, že se vícero zdrojů hodí. Dalším takovým požadavkem bylo, abych si vystačil s tím, co mám v šupleti. Běžná zapojení s IO 723 jsem diskvalifikoval, protože zpravidla nefungují od 0. Jedinou nevýhodou zdroje je omezení dané pracovním napětím LM324 (max. 32V). Pokud bychom chtěli vyšší napětí, museli bychom použít jiný OZ například MC33174, který snese až 44V, čímž by bylo možné natáhnout rozsah zdroje až do 35V.

Popis jednotlivých částí zdroje
Jako napěťová reference s TL431 a OZ. Tu jsem okopíroval z jiného zdroje. Sice není z nejjednodušších, ale alespoň má dobrou stabilitu.
Regulace napětí je vyřešena zesilovačem odchylky s pevným zesílením zpětné vazby a regulací na neinvertujícím vstupu. Toto zapojení má hned několik výhod. Jednak lze regulovat i D/A převodníkem, je lineární a při přerušení potenciometru se dá zajistit tak, aby na výstupu bylo 0V a nedošlo ke zničení testovaných obvodů přepětím. Samotný potenciometr pro regulaci napětí je pak připojitelný přes konektor K2 (prostřední svorka je běžec). Místo hodnoty potenciometru 1k by šlo použít i 10k, ale pak je nutné změnit hodnotu R6 na 15k.
Regulace proudu je vyřešena bočníkem na 0V, přičemž odchylek je zesílena pomocí OZ. V původním zdroji, který byl s LM358 bylo využito tranzistoru. To se však ukázalo jako nevhodné. Celá regulační smyčka proudu je nezávislá na regulaci napětí. Při jejím zprovozňování díky tomu nebylo třeba vymýšlet složitou kompenzaci. Referenční napětí se používá ze stejného zdroje jako pro napětí. Sice pri zatížení dojde k jeho nárůstu, ten je však do 10% celkového referenčního napětí. Navíc u proudu obvykle není kladen takový důraz na jeho přesné nastavení. Potenciometr je vyveden na svorku K1.
K indikování režimu napěťový-proudový té je využita čtvrtina LM324, která zde plní funkci komparátoru. Stav se odvozuje podle toho, na kterém výstupu je vyšší napětí (jestli na proudovém nebo napěťovém zesilovači). Hodnoty rezistorů děliče komparátoru nejsou kritické (stačí 5% přesnost).
Balancování výstupů zesilovačů (napěťového a proudového) zajišťuje dvojice tranzistorů Q1,Q4, která rozhoduje, které omezení je zrovna aktivní. Konkrétní tranzistor se pak chová jako zesilovač napájený z výstupu druhého zesilovače. To má tu výhodu, že výstupy OZ nejsou zbytečně zatěžovány a také zabezpečuje, že jsou oba zesilovače ekvivalentní. Čili pokud zapínáte zdroj do zkratu, omezení funguje už během náběhu zdroje. Proto nebylo třeba vymýšlet žádné speciální ochrany proti podpětí. Výstup je pak zesílen dvěma tranzistory (Q2, Q3). Je dobré, aby Q2 měl zesílení alespoň 100 a Q3 alespoň 20. Úbytek napětí na zesilovacím členu by se dal odstranit použitím dvojice NPN-PNP. Tím bychom si polepšili asi o 0,5V.

Součástky
Zdroj není náročný na výběr součástek. Bral jsem ty, co jsem našel v šuplíku. Jediné, kde je dobré použít přesnější odpory (alespoň 1% nebo lepší přesnost) jsou R1, R6, R9, R10 a R17 (dělič napěťové reference a potenciometr regulace napětí a zpětná vazba napěťového zesilovače). LED lze použít libovolnou dle vlastního gusta.
C1, C7-C10 10nF keramika
C2 1mF/35V elyt
C3 100nF keramika
C4, C6 10uF elyt
C5 1nF keramika
R1, R17 - 10k 1%
R2 - 4k7 5%
R3 - 9k1 nebo 2k2+6k8 5%
R4, R16 - 1k 5%
R5, R8 - 1M 5%
R6 - 1k5 1%
R7, R19, R20 - 10k 5%
R9 - 2k 1%
R10 - 18k 1%
R11 - 1R 1W
R12 - 100R 5%
R13, R14 - 100k 5%
R15, R18 - 22k 5%
D1 - D4 1N4007 (nebo KY130/xxx)
D5, D6, D8 1N4148 (KA262)
D7 - 1N5402 (nebo libovolná jiná na 3A)
Q1, Q4 - BC546 apod.
Q2 - KFY 46, KF508 apod.
Q3 - BD911 nebo jiný výkonový NPN.
ZD1 - TL431








Podklady
Podklady včetně schématu a desky jsou zde:



Tato novinka je z -MCU-mikroelektronika
( http://mcu.cz/news.php?extend.4018 )