Článok o jednoduchom napájacom zdroji. Využívam ho ako centrálny zdroj pre napájanie ďalších zariadení.
Pri výrobe zdrojov, regulátorov a iných zariadení som sa snažil o čo najmenšie rozmery. Zariadenie sa dalo spraviť malé, ale napájacia časť vždy situáciu zmenila. Transformátor nie je práve najmenší a tak musela byť krabička o čosi väčšia. Až som jedného dňa dostal nápad s centrálnym zdrojom energie. Dlho som ako zdroj využíval nabíjačku z notebooku (19VDC / 6A). Tá sa ale jedného dňa pokazila a tak som začal rozmýšľať nad náhradou.
Návrh zdroja a veci okolo
Mám doma transformátor 24VAC/5A. Ten sa do zdroja nehodí kvôli vysokému výstupnému napätiu. 24V striedavých po usmernení stúpne na 34V jednosmerných. Toto napätie je už na hranici maximálneho vstupného napätia niektorých stabilizátorov. Druhou vecou je teplo, ktoré by tie stabilizátory produkovali. Preto som zvolil menší transformátor 18VAC/2.2A. Na výstupe usmerňovača bude 25V, čo je už prijateľnejšie.
Na základe vlastností použitého transformátora vyplývalo nasledujúce:
- Výstupné napätie je 2 x 9VAC, výstupný prúd 2.2A na každom vinutí.
- Výkon transformátora je teda 2 x 9 x 2.2 = 40VA.
- Primárny prúd je 40VA / 230V = 0.174A. Preto ho budem istiť 200mA poistkou.
- Sekundárny prúd je 2.2A, použijem poistku 3.15A.
- Výstupný prúd je 2.2A, poistka 3.15A, diódy musia zniesť aspoň tento prúd.
- Sekundárne vinutie bude chránené len proti skratu, nie preťaženiu.
- 18V striedavých po usmernení stúpne na 25.2V jednosmerných.
- Filtrácia musí byť stavaná na vyššie napätie, aspoň 35V.
Na základe týchto výpočtov a poznámok som navrhol jednoduchú schému. Silovú časť 230V som nechal len na vzdušnú formu, pretože je veľmi jednoduchá. Riešiť kvôli nej dosku plošných spojov nemalo význam.
Zvyšné som zapracoval do dosky plošných spojov. Pridal som ešte dve LED diódy. Jedna signalizuje zdroj pod napätím, druhá stav poistky. Ak nie je prepálená, LED dióda svieti. Ale viac už v ďalšej časti článku.
Na obrázku je fotografia použitého transformátora. Vo vrchnej časti sú svorky primárneho vinutia. V spodnej časti sú vyvedené dve sekundárne vinutia.
Schéma zapojenia a doska plošných spojov
Podľa predchádzajúcich bodov som najprv navrhol schému zapojenia:
UPOZORNENIE : Pracujete so životu nebezpečným sieťovým napätím! Autor nenesie žiadnu zodpovednosť za škody a následky spôsobené týmto zariadením!
O schéme zapojenia podrobnejšie…
napíšem teraz. Svorky AC1 a AC2 slúžia na privedenie sieťového napätia 230V. To po zopnutí spínača S1 prechádza primárnym vinutím transformátora TR1 a poistkou F2. Na sekundárnych svorkách transformátora sa objaví sekundárne napätie 2 x 9V. Toto napätie je privádzané na odrušovací kondenzátor C1. Cez rezistor R2 je napájaná dióda LED2, signalizujúca prítomnosť napätia. Dióda D13 chráni LED2 pred zápornou polvlnou striedavého napätia. Poistka F1 chráni sekundárne vinutie transformátora pred skratom.
Prečo toľko diód v usmerňovači?
Lebo neviem čo s nimi. Povyťahoval som ich zo starých dosiek plošných spojov a neviem kde ich dať. Usmerňovač je v klasickom Graetzovom zapojení, len namiesto jednej diódy sú vždy 3. V paralelnom zapojení znesú 3A. Napätie je filtrované a vyhladené kondenzátorom C2. Odtiaľ je už cez svorky DC1/2+ a DC1/2- vyvedené na koncovky.
- TIP : Diódy môžete dať akékoľvek usmerňovacie. Podmienkou je minimálny prúd 1A a napätie 100V.
Dióda LED1 a jej účel?
Pokiaľ je poistka F1 v poriadku, je dióda LED1 napájaná cez rezistor R1 a svieti. Po prepálení poistky F1 napájacie napätie zmizne a dióda zhasne. Dióda LED1 teda signalizuje stav poistky F1.
Upravená schéma a doska plošných spojov
Z predchádzajúcej schémy som vyhodil silovú časť, transformátor a pridal svorky pre striedavé napätie.
V schéme je uvedená poistka 2A. Je to kvôli tomu, že sa musíte rozhodnúť, voči čomu má poistka chrániť. Ak dáte poistku 2A, bude chrániť pred skratom, ale aj preťažením. Môže sa však stať, že pri zapínaní zdroja vzniknú prúdové špičky, ktoré ju vypália. Preto som zdroj radšej osadil 3.15A poistkou.
Diódy v usmerňovači môžete osadiť podľa schémy (štyri trojice diód), alebo osadiť štyri výkonnejšie diódy. Napríklad 1N5402 a vyššie, alebo PB600 a podobne. Možností je veľa.
Hodnota kondenzátorov C1 a C3 nie je kritická, dajte niečo v rozsahu 47nF až 220nF. Kapacita kondenzátora C2 tiež nie je dôležitá. Platí však, že čím väčší, tým lepšie.
Doska plošného spoja
je veľmi jednoduchá. V ľavej časti sa nachádzajú svorky pre striedavé napätie. Nasleduje signalizácia napätia s LED2 a poistka F1. V strednej časti dosky plošného spoja sa nachádzajú diódy usmerňovača D1 až D12. Pravá časť dosky plošného spoja obsahuje filtračný kondenzátor a svorky pre vyvedenie jednosmerného napätia.
Všetky súbory potrebné k vytlačeniu schémy a dosky plošných spojov nájdete v jednom archíve: zdroj.zip. Archív stiahnite, rozbaľte a otvorte v programe Eagle. Jednostranná doska plošných spojov má rozmer 80x40mm. V ľavej a pravej časti dosky je voľný pás, široký približne 10mm. Slúži pre navŕtanie dier a upevnenie dosky. Ak by ste si diery navŕtali inde, môžete ho zmenšiť o 20mm. Ak nemáte Eagel, stiahnite si dosku plošných spojov v PDF formáte (poprípade zrkadlovo).
Galéria fotografií hotového zdroja k článku
Takto vyzerajú vnútornosti hotového zdroja. Dole v zdroji mám zmotané káble pre prípadné budúce vyvedenie striedavého napätia. Oproti schéme mi tam chýba poistka F2. Nemal som vhodné puzdro, takže ju tam dorobím neskôr.
Toto je už fotografia hotového zdroja. V prednej časti je osadený spínač S1, diódy LED1 a LED2.
