Elektronika - baza wiedzy

Zasilacz symetryczny 0,8A - o napięciach +/- 5,6,9,12,15V


Wiele ze stosowanych w elektronice układów scalonych wymaga zasilania symetrycznego. Dlatego przedstawiam zasilacz który spełni te wymagania bez narażania użytkowników na nadmierne koszty związane z jego zakupem.

Przedstawiony zasilacz posiada pięć stopni regulacji napięcia wyjściowego +/- 5V +/- 6V +/- 9V +/- 12V +/- 15V. Wydajność prądowa wszystkich wyjść wynosi 800 mA przy obciążeniu symetrycznym i 1,6 A przy obciążeniu niesymetrycznym.

Opis działania

Schemat zasilacza przedstawiony jest na rys.1. Składa się on z następujących bloków:



prostownika z zespołem transformatorów sieciowych,
zespołu przełączającego wyjścia transformatorów sieciowych na dwóch najniższych zakresach napięciowych,
układu stabilizatora napięć dodatnich,
układu stabilizatora napięć ujemnych.
Do połączonych szeregowo wtórnych uzwojeń transformatorów dołączony jest prostownik zbudowany z diod D1, D2, D3, D4, które przy obciążeniu symetrycznym pracują w układzie mostka Graetza, natomiast przy obciążeniach niesymetrycznych pracują w układzie prostownika pełno okresowego. Takie rozwiązanie konstrukcyjne umożliwia pobór prądu o dwukrotnie większym natężeniu przy obciążeniu niesymetrycznym w stosunku do obciążenia symetrycznego. Należy również pamiętać aby suma prądów pobieranych z wyjścia dodatniego i ujemnego nigdy nie przekraczała wartości 1,6 A. W razie niespełnienia tego warunku nastąpi równoczesne zadziałanie bezpieczników Bzp1 i Bzp2. Napięcie z prostownika jest wygładzane przez pojemności C6, i C7 wraz z dołączonymi kondensatorami odsprzęgającymi ceramicznymi C8, i C9. Dalej napięcie dodatnie jest podawane do stabilizatora US1, natomiast ujemne do stabilizatora US2. Stabilizacja napięcia jest dokonywana przez te układy względem potencjału końcówki 2 US1, i 1 US2, które normalnie łączy się z masą zasilacza. Ta właściwość umożliwia stabilizację różnych wartości napięć wyjściowych jeśli tylko dysponujemy stabilnym napięciem referencyjnym podłączonym do wyżej wymienionych końcówek układów. W przedstawionym zasilaczu napięcia referencyjne są uzyskiwane z odpowiednio połączonych diod zenera i prostowniczych, przełączanych za pomocą przełącznika Isostat. Punkty pracy diod są ustalane za pomocą prądu płynącego przez LED D6 i R2 dla stabilizatora dodatniego, i przez LED D7 i R3 dla stabilizatora ujemnego. Wartość tych prądów powinna być zbliżona do 5 mA. Stosunkowo duża pojemność kondensatorów C12, i C13 wynika z konieczności zapobieżenia wahaniom napięcia wyjściowego podczas zmiany zakresów napięciowych i występowania wtedy stanów nieustalonych. Dla dwóch najniższych zakresów napięciowych następuje także przełączanie odczepów transformatorów sieciowych poprzez zamknięcie obwodu cewki przekaźnika, dzięki czemu uzyskujemy zmniejszenie strat mocy w stabilizatorach oraz daje to opcjonalną możliwość zwiększenia wydajności prądowej na tych zakresach do 3A przy obciążeniu niesymetrycznym. Przekaźnik jest zasilany wprost z transformatorów TS1 i TS2 poprzez diodę prostowniczą D5 i rezystor R1. Kondensator C5 gładzi tętnienia zapobiegając drganiom zestyków przekaźnika. Na wyjściu zasilacza znajdują się jeszcze kondensatory elektrolityczne C16, i C17 oraz ceramiczne C14, i C15 odsprzęgające zasilanie.

Montaż i uruchomienie

Montaż zasilacza rozpoczynamy od wykonania płytki drukowanej przedstawionej na rys 2. Następnie montujemy na płytce elementy zgodnie z rozmieszczeniem przedstawionym na rys 3. W pierwszej kolejności montujemy zworę ZW, przełącznik Isostat, przekaźnik i oprawki bezpieczników, a w dalszej kolejności pozostałe elementy układu. Szczególną uwagę należy zwrócić na prawidłowe podłączenie końcówek stabilizatorów zgodnie z numeracją na schemacie. Stabilizatory powinny być przykręcone do odpowiedniego radiatora znajdującego się na zewnątrz obudowy i odizolowane od niego przekładkami mikowymi. Przełącznik Isostat należy złożyć samodzielnie z zakupionych w tym celu luzem elementów tak aby powstał przełącznik zależny pięciopozycyjny. W tylnej części obudowy przykręcamy śrubkami M4 transformatory sieciowe. Uzwojenia pierwotne transformatorów łączymy równolegle, natomiast wtórne szeregowo zgodnie z numeracją wyprowadzeń podaną na schemacie z rys 1. Obudowa powinna mieć odpowiednie szczeliny wentylacyjne do chłodzenia pracujących transformatorów. W egzemplarzu prototypowym zastosowano gotową obudowę poliestyrenową o wymiarach 160 x 160 i wysokości 60 mm. W przedniej części obudowy montujemy płytkę drukowaną którą przykręcamy do dolnej pokrywy obudowy za pomocą odpowiedniej długości śrubek M3. Pozostaje nam jeszcze wykonanie płytki czołowej która powinna zawierać włącznik sieciowy (niezaznaczony na schemacie) najlepiej podświetlony, przełącznik zakresów napięciowych, gniazdka do podłączenia napięć zasilających i diody świecące LED sygnalizujące obecność napięć wyjściowych. Przykładowy wygląd płytki czołowej wraz z rozmieszczeniem na niej elementów przedstawia rys 4. Jeżeli zechcemy wykorzystać opcję o zwiększonej wydajności prądowej na dwóch najniższych zakresach napięciowych to należy tak przeprojektować płytkę drukowaną aby bezpieczniki 800 mA umieścić w punktach oznaczonych na schemacie jako A i E , natomiast w punktach B i D należy umieścić bezpieczniki 1,6 A. Ponieważ bezpieczniki znajdują się wewnątrz obudowy najwygodniej będzie zastosować bezpieczniki polimerowe resetowalne MultiFuse. Unikniemy wtedy każdorazowego otwierania obudowy po tym jak wystąpi zwarcie lub przeciążenie zasilacza.