Podporujem Kódex DX správania

piatok 10. apríla 2020

Opäť sieťový zdroj 13,8V/25A


     Už viackrát som popísal zapojenie dobrého sieťového zdroja 13,8V/25A. Časom som zistil, že veľa rádioamatérov malo problém so správnym prepojením súčiastok a následne so správnou funkciou zdroja. Takže ešte raz.


Známe zapojenie pochádza z CQ-DL asi z roku 1982. Podstatná časť zdroja je transformátor. Porovnanie dvoch známych transformátorov.
Trafo 1: Transformátor 2 x 19,5 V zo zdroja Tesla VY102 (asi 200 VA) a elektrolytického kondenzátora 30 G sa začínajú objavovať 100 Hz špičky pri odbere asi 18 A. Pritom napätie na kondenzátore naprázdno je 27,5 V. Dajú sa použiť dva transformátory paralelne s ďalšími dvomi diódami a elektrolytom 66G/35V a zdroj stabilizuje vyše 20 A. Pozri obrázok 2xtrafo.
Trafo 2: Toroidný transformátor 2 x 17 V, 400 VA a elektrolytický kondenzátor 66 G sa objavujú špičky až pri 30 A, čiže zdroj stabilizuje prúd až 30 A. Napätie naprázdno na kondenzátore je 24 V a výkonová strata na stabilizačnom tranzistore je menšia ako v prvom príklade. Majú ho napríklad v e-shope avelmak.sk, označenie TST450/006. Majú tam aj elektrolyty 33G/35V.

     Usmerňovacie diódy. Na kremíkových diódach je veľký úbytok napätia (> 1,2 V) a tým aj veľká výkonová strata. Doporučujem použiť Schotky diódy, napr. BYS28 (úbytok majú < 0,35 V), priskrutkované sú cez izolačnú podložku na chasis zdroja.

     Veľký chladič s tranzistormi. Pri voľnom prestupe tepla z chladiča do okolia potrebujeme chladič s veľkou plochou. Chladič môžeme zmenšiť, keď ho budeme chladiť prúdom vzduchu. Ventilátor môže byť stále zapnutý, alebo môže byť spínaný termistorom po dosiahnutí danej teploty. Vhodné tranzistory sú KD503, lepšie sú 2N5885, 2N5886, alebo najlepšie 2N5685, 2N5686 (a veľa ďalších). Pre mechanickú montáž sú vhodnejšie tranzistory v púzdrach TO3 (plastové), ako v klasických TO-204 (kovové). Tranzistory montujeme priamo na chladič, ale stykovú plochu potrieme silikónovou vazelínou. Púzdra tranzistorov (kolektory) prepojíme silným vodičom s očkom a nespoliehame sa na kontakt medzi tranzistorom a chladičom. Drôtové rezistory 0R12 prispájkujeme jedným koncom rovno na emitory a druhý koniec prispájkujeme na zbernicu 4mm2. Na chladiči sú výkonové tranzistory, výstupné svorky a doska stabilizátora.   

      Prepäťová ochrana chráni transceiver pred zvýšeným napätím po poruche (skrate) regulačného tranzistora. Prepäťovú ochranu zabezpečuje tyristor, ktorý musí byť na 25 až 30 A a do prívodu katódy mu zapojíme obmedzovací odpor  0,2 Ω, aby vydržal špičkový vybíjací prúd elektrolytického kondenzátora (bez obmedzovacieho odporu  > 100 A). Obmedzovací odpor je z odporového drôtu s priemerom > 1,5 mm. Veľkosť ochranného odporu vyskúšame tak, že ho pripojíme paralelne k elektrolytickému kondenzátoru a tento zásah musí spoľahlivo zničiť sieťovú poistku. Táto prepäťová ochrana asi najlepšie chráni transceiver, lebo je zapojená priamo na výstupné svorky zdroja. Zdroj bez prepäťovej ochrany je nebezpečný a tým nepoužiteľný.

     Ochrana proti veľkému prúdu pri skrate na výstupe zdroja je spätná väzba tvorená tranzistorom T5, štyrmi rezistormi 18R a jedným 220R. Zdroj stabilizuje výstupné napätie 13,8V do odberu 22-25A, potom stúpa odber, ale výstupné napätie klesá. Pri skrate na výstupe tečie prúd 7-10A. Samozrejme očakávame skrat len na dobu pár minút. Spätná väzba T5, 4x18R a 220R sa môže vynechať. Podstatná je ochrana v prívode sieťového napätia poistkou 3,15A/250V, ktorá musí odísť pri skrate na výstupe zdroja. 
      Pri zapojovaní zdroja je nutné dodržať zapojenie vodičov podľa schémy. Keď je v schéme do jedného bodu zapojených viac vodičov (pozri obrázok) napr. výstupné svorky zdroja, tak to v zapojení musíme dodržať. Na výstupnú plus svorku pripojíme v jednom bode šesť prívodov súčiastok. Zlepšováky sa neodporúčajú. Pri nedodržaní tohto pravidla môžu nastať spätné väzby, nestabilita, alebo iné problémy. Najmenší problém, ktorý spôsobí nesprávne zapojenie vodičov zdroja je brum, ktorý nejde ani zvýšenou filtráciou odstrániť. 
     Na záver treba upozorniť na bezpečnosť Vášho zdroja. Prvý predpoklad bezpečnosti je použitie preskúšaného transformátora s certifikátom od odbornej firmy. Ďalej zapájajte sieťovú časť zdroja tak, aby ste sa rukou nemohli dotknúť neizolovaného spoja s napätím   230 V. To znamená, že musia byť chránené (kryté) letovacie vývody transformátora, sieťovej prívodky, poistkového púzdra, sieťového vypínača a filtračných kondenzátorov tak, ako to vidíme v súčasných zariadeniach spotrebnej elektroniky. Keď pri zapínaní zdroja odchádza sieťová poistka, treba spraviť jednoduchý softstart s relé. Miesto kondenzátorov 2x5n/250Vstr môžeme zapojiť sieťový filter.
Schéma zdroja 13,8V/25A bez obmedzenia prúdu




Schéma zdroja 13,8V/25A dve trafá VY102


Schéma zdroja 13,8V/25A s obmedzením prúdu
Súčiastky

4 ks     výkonové tranzistory KD503, 2N3055, 2N5885, 2N5886, 2N5686, 2N5686 a pod.
1 ks     NPN tranzistor KD135, KU601, BUT11 a pod
2 ks     Schotky diódy BYS28, vždy obe spojené paralelne (prípadne aj štyri)
1 ks     LED dióda (1,8V)
1 ks     Tyristor 25-30A napr. TYN625 z GME
1 ks     záporný stabilizátor 7912
1 ks     sieťový transformátor 400VA 230V/2x18V, prípadne dve trafá VY102
2 ks     elektrolytické kondenzátory 33G alebo 3 ks 22G na 25V alebo 35V
1 ks     shunt – trafoplech I32 pre miliampérmeter 20 mA (25A)
4 ks     0R12 odporový drôt pájateľný priemer 1,5 mm
1 ks     0R2 odporový drôt pájateľný priemer 1,5 mm
2 ks     rezistor 220R/2W
1 ks     rezistor 3R9/2W
2 ks     kondenzátor 5n/250Vstr
2 ks     keramický kondenzátor 22n/50V
3 ks     keramický kondenzátor 100n/50V
1 ks     elektrolytický kondenzátor 100M/25V
1 ks     elektrolytický kondenzátor 100M/6V
1 ks     elektrolytický kondenzátor 10M/25V
1 ks     elektrolytický kondenzátor 2M2/25V

***      vodiče s priemerom 4 mm2

    Je pravda, že v dnešnej dobe sa používajú spínané zdroje určené len pre napätie 13,8V. Sú menšie, ľahšie a podstatne zložitejšie. Transformátorové zdroje iste nerušia, sú jednoduchšie a šikovní amatéri si ich dokážu spraviť sami.