Jednoduché napájacie zdroje

Prvá časť zapojení napájacích zdrojov predstavuje jednoduché zapojenia, ktoré premieňajú elektrickú energiu zo siete ( 230V striedavých ) na napätie vhodné ( 12-13V jednodmerných ) pre napájanie rôznych zapojení okolo modelovej železnice.

Upozornenie! Pracujete aj so sieťovým napätím, preto dbajte na zvýšenú opatrnosť!

01 : Zdroj 12V so zenerovou diódou

Zapojenie pozostávajúce z pár súčiastok, ktoré sa nájdu v každom “šuflíku”. Zenerova dióda stabilizuje napätie pre tranzistor ( ktorý slúži ako výkonový prvok), pretože použitie zenerovej diódy pre väčšie výkony nie je moc vhodné a prináša veľké straty.

Popis:

Na svorky PAD1 a PAD3 je privedené napätie zo siete (230V), ktoré je znížené na hodnotu 15V striedavých. Diódy D1 až D4 tvoria usmerňovač, ktorý napätie usmerní na jednosmerné a ďalej je pomocou kondenzátorov C1 a C2 (a aj C3 a C4) vyfiltrované  a vyhladené.  Cez R1 je privádzané na zenerovu diódu D5, ktorá ho stabilizuje na 13V.  Tranzistor slúži ako výkonový prvok a na emitore kopíruje napätie privedené na bázu (13V ).  Má však tú vlastnosť, že je na ňom úbytok o 0.7V Preto nebude výstupné napätie na PAD3 (+) a PAD4(-) 13V, ale približne 12.3V

Použité súčiastky:

• TR1 – Transformátor 230V/15V, 15VA
• D1,D2,D3,D4  - Dióda 1N4007  (1N5408 pre vyššie prúdy) Datasheet
• C1,C3 – Kondenzátor 1000uF/25V
• C2,C4 – Kondenzátor 100nF
• R1 – Rezistor 470Ω  (560Ω)
• D5 – Zenerova dióda 13V (400mW)
• Q1 – Tranzistor BD135 (BD711, KD605…) – Nezabudnite na chladenie! Datasheet

Poznámky:

Súčiastky v tomto zapojení je možné meniť podľa potreby. Výstupné napätie transformátora môže byť aj vyššie, len treba dať kondenzátory stavané aspoň na 1,5 násobok výstupného napätia z transformátora.  U kondenzátorov vyšších kapacít (napr. 2200uF) sa mi stávalo, že počiatočný prúdový náraz prerážal tranzistor Q1. Vtedy doporučujem dať tam silnejší tranzistor,  napr. BD711 alebo KD605.  Ak nemáte 13V zenerovu diódu, dá sa nahradiť kombináciu diód v sérii, napr. 5,6V a 7,5V. V prípade problémov alebo otázok využite diskusiu.

02 : Zdroj 12V so stabilizátorom 7812

Zapojenie 01 v zjednodušenej podobe. Súčiastky R1, D5 a Q1 sú nahradené jedným integrovaným obvodom – IC1, stabilizátorom 7812. Existujú viaceré verzie tohoto integropvaného obvodu, ktoré sa líšia jednak puzdrom, ale hlavne zaťažiteľnosťou (od miliampérov po ampére). Podstatnou informáciou je však číslo “12″ v označení integrovaného obvodu, ktoré znamená, že výstupné napätie bude 12V stabilizovaných.

Popis:

Súčiastky sú rovnaké ako v predchádzajúcom zapojení. IC1 však limituje niektoré vlastnosti transformátora. Nakoľko majú tieto integrované obovdy povolené maximálne vstupné napätie 35V, nesmie byť na výstupe transformátora vyššie napätie ako 25V. Druhým obmedzením je, že medzi vstupom a výstupom z IC1 je úbytok 3V. Preto musí byť výstupné napätie z transformátora najmenej 15V striedavých. Netreba znova zabudnúť na chladenie IC1, pretože slúži ako výkonový prvok.

Zmeny:

• IC1 : 7812 Datasheet

Poznámky:

Aj keď použitie tohoto integrovaného obvodu zjednodušuje prácu, môžu byť s ním problémy. Mám skúsenosti, že aj napriek deklarovanej ochrane voči skratu na výstupe veľmi radi “odchádzajú” . Preto je vhodnejšie využiť zapojenie A03, kde je kombinácia IC1 výkonového tranzistora.

03 : Zdroj 12V so stabilizátorom 7812 a tranzistorom

Úprava zapojenia 02, kedy je na výstup IC1 pridaný tranzistor, kvôli odolnosti voči skratu a vyššej prúdovej zaťažiteľnosti. V tomto zapojení je možné namiesto IC1 použiť aj stabilizátor 78L12, ktorý má zaťažiteľnosť len 100mA.

Popis:

Toto zapojenie je kombináciou schém 01 a 02. Nie je tu zenerova dióda s rezistorom, ale IC1 ako zdroj stabilizovaného napätia, tranzistor zostáva ako výkonový prvok. Zmenou je rezistor R1. Ním je možné doladiť výstupné napätie na PAD3 a PAD4. Ak by bol jeho odpor nulový, na výstupe by bolo 12 (výstup z IC1) – 0,7 (úbytok na Q1) = 11,3V. So stúpajúcou hodnotou R1 bude stúpať aj výstupné napätie, preto treba skúsiť začať s hodnotou 47Ω (100Ω) a meniť podľa potreby, aby bolo na výstupe aspoň 12,7V.

Zmeny:

• IC1 : 78L12, 7812 (s väčšou hodnotou R1 môže byť IC1 : 7805, 7809)
• R1 : 47R (Treba meniť podľa potreby, zmenšiť/zväčšiť)
• Q1 : Akýkoľvek výkonový lineárny NPN tranzistor (BD139, BD711, KD605…)

Poznámky:

Nezabudnite na Q1 pripevniť chladič, pretože bude slúžiť ako výkonový prvok. Možností, čím nahradiť Q1 je viacej, stačí prezrieť katalógy, alebo staré zásoby ( KD333, KD135, KD605…).  Nie je problém použiť aj predimenzovaný tranzistor (KD605) na malé prúdy, aspoň zapojenie spoľahlivo vydrží aj skrat na výstupe.

04 : Zdroj 12V so stabilizátorom LM317

LM317 je integrovaný obvod určený najmä pre regulovateľné zdroje. Je však dostupný, pre nastavenie napätia vyžaduje len dve súčiastky, tak nie je problém ho využiť aj ako zdroj napätia.

Popis:

Integrovaný obvod LM317 je stabilizátor, u ktorého sa výstupne napätie nastavuje pomocou rezistorov R1 a R2. Ak namiesto R1 dáme trimer (tak ako to je v schéme), nie je problém výstupné napätie nastaviť a prestaviť podľa potreby. Samozrejme existujú výpočty (napr. tu) pre R1 a R2, ale možnosť plynulej regulácie sa mi zdá lepšia ako pevný rezistor. Doporučujem výstupné napätie nastaviť na 13V.

Zmeny:

• IC1 : LM317 Datasheet
• R1 : 2k5 trimer (potenciometer)
• R2 : 220Ω (270Ω)

Poznámky:

IC je nutné pripevniť na chladič, pretože slúži ako výkonový prvok. Vstupné napätie je obmedzené na 37V, takže výstup z transformátora by sa mal pohybovať v rozmedzí 15 – 25V.  Hlavným dovôdom použitia tohoto integrovaného obvodu je jeho nezničiteľnosť.  Aj keď poskytuje výstupný prúd “len” 1.5A, má ochranu voči skratu na výstupe, ktorá aj funguje.

Pokec na záver:

Toto sú základné, najjednoduchšie možnosti ako získať 12-13V pre napájanie niektorých zapojení na tejto stránke. Slúžia pre inšpiráciu a v praxi je dobré doplniť ich o vypínač sieťového napätia, poistky a pod. Nezabúdajte, že ak nemáte skúsenosti so sieťou 230V, prenechajte to radšej odborníkom. Pre ďalšie informácie využite diskusiu.

Lukáš