Usmerňovače

Potreboval som usmerňovač na nabíjačku, na zosilňovač, na pokusy… Tak som prehrabal staré impulzné zdroje, povyťahoval súčiastky a vyrobil napájacie zdroje.

Prvý usmerňovač – napájanie nabíjačky pre olovené akumulátory

Pre nabíjačku bude použitý transformátor 220/24V, 5.1A, 125VA. Potreboval som preto diódy alebo mostík, ktorý by prúd 5.1A zniesol. Výstupné napätie 24 striedavých (36V usmernených) je malé, to pre diódy alebo mostíky nie je problém.

Z jedného výkonnejšieho impulzného zdroja sa mi podarilo získať mostík D5SBA60 (datasheet). S parametrami 600V / 6A plne vyhovoval mojím požiadavkám. Z ďalšieho zdroja som vytiahol filtračný kondenzátor 6800uF/50V. Len malé odrušovacie kondenzátory som dal nové.

Pre ochranu transformátora som použil poistku 5A. Tá chráni transformátor pred skratom a preťažením na výstupe.

Nezabúdajte, že najvyššie vstupné striedavé napätie je dané použitými súčiastkami, najmä kondenzátormi. Striedavé vstupné napätie môže byť rovné maximálne 0.65 násobku jednosmerného napätia, na ktoré je kondenzátor stavaný. To isté platí pre odrušovacie kondenzátory. Usmerňovací mostík má v katalógovom liste písané napätie 600V. Tu treba rátať, že striedavé napätie môže byť rovné maximálne 1/2 tohoto napätia.

Doska plošných spojov pre D5SBA60 

Pri plnom výkone sa na usmerňovacom mostíku stráca nasledujúci výkon 1.8 (úbytok napätia na dvoch diódach) * 5.1 (prúd tečúci mostíkom) = 9W. Preto ho treba pripevniť na chladič.

Vzhľadom na minimum súčiastok je doska plošných spojov veľmi jednoduchá. Do rohov som umiestnil plochy pre diery a skrutky.

Veľké modré plochy naľavo a napravo od usmerňovača slúžia pre pripevnenie chladiča. Výslednú dosku plošných spojov si môžete pozrieť nižšie. Jej rozmer je 61mm x 57mm.

Ak si budete chcieť tento napájací zdroj vyrobiť, nerobte to z tohoto obrázka. Stiahnite si originálne súbory : schému a DPS v jednom archíve pre program Eagle. Budete to mať omnoho presnejšie, ako z obrázka.

Druhý usmerňovač – pre rôzne pokusy

Tentoraz som sa snažil navrhnúť usmerňovač, ktorý by som využil na všetko možné. Pripojil by som len transformátor a testoval.

Tentoraz sa mi podarilo vyhrabať usmerňovací mostík D3SBA60 (datasheet). Oproti predchádzajúcemu je menší a jeho prúdová zaťažiteľnosť je maximálne 4A. Preto som použil poistku F2 – 4A.

Mostík znesie maximálne napätie 600V, preto môže byť striedavé vstupné napätie maximálne 300V, čiže 2 x 150V.

Aby som nebol obmedzený kondenzátormi, použil som elektrolytické kondenzátory 270uF / 250V. Pri usmernení 300V striedavých vznikne 420V jednosmerných. Kondenzátory sú v sérii a to napätie sa na nich rozdelí. Na jednom kondenzátore bude 420 / 2 = 210V. Mám ešte rezervu 40V, takže je to o.k.

Odrušovacie kondenzátory som povyťahoval na napätie 1000V, takže tam problém tiež nie je.

Všimnite si v schéme, že AC1 (striedavé) vedie do kladnej svorky mostíka.  A pre zmenu AC1 (svorka pre striedavé napätie) napája kladnú vetvu zdroja. Je to kvôli tomu, že Eagle nemal v svojich knižniciach mostík D3SBA60. Našiel som však mostík s rovnakým puzdrom, ale ináč zapojenými vývodmi. Preto som to v schéme prehodil, aby to v doske plošných spojov sedelo.

Doska plošných spojov pre 1 x D3SBA60

Znova veľmi jednoduchá DPS, pribudli len 3 kondenzátory. V rohoch sú znova plochy pre uchytenie. Pri usmerňovači sú plôšky pre uchytenie chladiča. Netreba na to zabúdať, pretože pri plnom vyťažení sa na ňom stráca skoro 8W tepla.

V súvislosti s týmto napájacím zdrojom však vidím dva možné problémy. Pomedzi mostík je vedená zem. Ak by som to napájal na doraz, medzi dvoma plôškami by bola vzdialenosť len 2mm. Neviem, či je to dosť pre napätie 150V, alebo nie. Pre budúcnosť by to chcelo zmeniť trasovanie ciest, tak aby tam bola bezpečnejšia vzdialenosť.

Tentoraz už pracujem so symetrickým napájaním. Neskoro som si uvedomil, že treba dať poistku aj na zápornú časť. Riešenie je jednoduché, dať poistku niekde medzi transformátorom a doskou plošných spojov.

Ak si budete chcieť tento napájací zdroj vyrobiť, nerobte to z tohoto obrázka. Stiahnite si originálne súbory : schému a DPS v jednom archíve pre program Eagle. Budete to mať omnoho presnejšie, ako z obrázka.

Usmerňovač tretí – napájanie zosilňovača

Tentoraz som potreboval vymyslieť niečo výkonnejšie pre zosilňovač.

Transformátor mal síce výkon 225VA, ale pri 2x30V. Čo dáva maximálny prúd necelé 4A. Ale zosilňovač si vie v špičkách zapýtať, preto som sa chcel trochu poistiť.

Znova som sa hrabal v zdrojoch a našiel som ďalšie dva usmerňovacie mostíky D3SBA60. Jeden má len 4A, ale prečo ich skúsiť nezdvojiť?

Každému som dal vlastnú 4A poistku a celá úprava predchádzajúcej schémy bola hotová. Pomenil som ešte hodnoty kondenzátorov a ich puzdrá.

Ak budete mať napájanie 2x30V, musíte použiť kondenzátory na aspoň 50V. Pretože po usmernení tam bude okolo 2x42V a 40 voltové kondenzátory by vám mohli streliť.

Doska plošných spojov pre 2 x D3SBA60

Doska plošných spojov je len natiahnutou kópiou predchádzajúcej. Ak by sa niekto čudoval nad kondenzátormi (že majú malú kapacitu pre zosilňovač), tak toto nie je kompletná filtrácia. V zosilňovači bude ešte jeden napájací zdroj (5 a 12V), kde bude dodatočná filtrácia v podobe 2 x 4700uF / 50V.

Znova v rohoch uchytenie a pri usmerňovačoch plôšky pre chladenie. Usmerňovače treba chladiť, pretože sa na nich môže strácať v extrémoch až 8W tepla.

Ak si budete chcieť tento napájací zdroj vyrobiť, nerobte to z tohoto obrázka. Stiahnite si originálne súbory : schému a DPS v jednom archíve pre program Eagle. Budete to mať omnoho presnejšie, ako z obrázka.

Ako vyzerajú hotové usmerňovače? Takto: