Zasilacz laboratoryjny 2,5 - 27,5V 2A max.

Schematy:	Elektronika	Czołówka
PCB:	Montażówka	Scieżki
W obudowie:	Front	Tył
Wewnątrz:	Góra

Podstawowym urządzenie w warsztacie elektronicznym jest zasilacz stabilizowany. Po 8 latach używania prostego 2 napięciowego zasilacza (12V i 5V) uznałem, że czas na zmiany. Podczas budowy kierowałem sie zasadą: "im prościej tym lepiej", gdyż zasilacz służy do pracy, a nie do ciągłego naprawiania.
Oto zakładane parametry:
- zasilanie 230V AC (tolerancja +10% -20%),
- stabilizacja liniowa,
- napięcie wyjściowe regulowane płynnie 2,5 - 27,5V (liniowa regulacja, dokładność stabilizacji 1%),
- regulacja prądu w 2 zakresach 0,2A i 2A (dokładność 10%),
- sygnalizacja pracy w "trybie prądowym",
- woltomierz cyfrowy,
- możliwość pracy ciągłej nawet przy najgorszych warunkach (2,5V 2A),
- przełączany odczep transformatora dla ograniczenia mocy strat przy niskich napięciach,
- dwubiegunowy wyłącznik sieciowy,
- masa obudowy połączona tylko z kołkiem zerującym i odizolowana od jakichkolwiek potencjałów układu,
- stabilna obudowa biurkowa (metalowa).

Napięcie sieci przez przełącznik dwubiegunowy (100% pewności odłączenia, żadnych przydźwięków z wyłączonego zasilacza) i bezpiecznik polimerowy trafia na uzwojenie pierwotne transformatora sieciowego. Zastosowano transformator toroidalny (wysoka sprawność) o mocy 50W. Z bilansu mocy wynika, że maksymalna moc pobierana wynosi ok. 70W, jednak wymuszone chłodzenie umożliwia pobieranie większej mocy ciągłej. Dzielone wtórne uzwojenie 2x15V zasila przez mostek prostowniczy (6A max. - na radiatorze z zasilacza PC) baterię 3 kondensatorów 1000u / 63V. Zastosowanie 3 kondensatorów na większe napięcie, znacznie zwiększa ich żywotność - prąd rozkłada się na 3 kondensatory, a kondensatory o wyższym napięciu mają mniejszą ESR - rezystancję wewnętrzną, stąd wydzielą mniej ciepła. Przełącznik na czołówce przełącza konfigurację prostownika z dwupołówkowego (niższe napięcie) na mostkowy (wyższe napięcie) - umożliwia to ograniczenie strat mocy przy pracy z niskimi (do 14V) napięciami. Obie sekcje tego przełącznika są zmostkowane dla zapewnienia dłuższej żywotności. Elementem wykonawczym jest tranzystor MOSFET IRFP150 (100V, 40A). Użycie tak dużego tranzystora wiązało się z chęcią zapewnienia możliwie dużej wytrzymałości i niezawodności oraz małej rezystancji cieplnej obudowy TO26... . Stabilizacja napięcia odbywa się z wykorzystaniem precyzyjnej nastawnej diody Zenera D3 (LM431). Warunkiem jej poprawnej pracy jest zasilanie jej prądem 1 - 100 mA, przy zachowaniu maksymalnej mocy strat. Dodatkowy prostownik na diodach D1 i D2 (oraz dwóch diodach z mostka MO1), zapewnia odpowiednio wysokie napięcie (niezależne od pozycji przełącznika odczepu) do zasilania diody D3. Wejście strujące diody D3 podłączone jest do wyjścia (możliwie najbliżej zacisków zyjściowych) poprzez regulowany dzielnik napięcia - precyzyjny potencjimetr znajduje się w górnej gałęzi, co daje dokładnie liniową regulację (dokładnie 2,5V / 10 obrotów). Należy pamiętać, że tranzystor wykonawczy pracuje w układzie wspólnego drenu (wtórnik) i do pełnego włączenia potrzebuje napięcia na bramce wyższego od napięcia źródła o około 4V. W źródle tego tranzystora znajdują się przełączane rezystory służące do regulacji prądu przeciążenia (pracy prądowej). Jeżeli spadek na nich przekroczy napięcie włączenia tranzystora T2, spowoduje to ograniczenie w wysterowaniu tranzystora i ograniczenie przez to (stabilizację) prądu wyjściowego. Jak widać dokładność tej regulacji zależy w dużym stopniu od napięcia włączenia tranzystora bipolarnego (ok. 0,65V) i jest mało dokładne (zależy m. in. od temperatury). Na wyższym zakresie prądowym (dołączone R5, R6, R7) prąd wyjściowy płynie przez przełącznik i spadek napięcia na nim wpływa na stabilizację prądu, dlatego obie sekcje połączono równolegle. W zastosowaniach do jakich jest układ przeznaczony (ładowanie akumulatorów, zabezpieczenie podczas uruchamiania układów) dokładność regulacji nie stanowi jednak problemu. Również tutaj postawiono na prostotę, a przez to pewność działania. Na wyjściu znajduje się dioda D7 (3A) włączona wstecznie, która zabezpiecza przed podaniem do zasilacza zewnętrznego napięcia o odwrotnej polaryzacji.
Na rdzeniu transformatora dowinięto 3 uzwojenie (15V) służące, poprzez prostownik, filtr i stabilizator 12V, do zasilania wentylatora, woltomierza (zasilanie musi być galwanicznie oddzielone od obwodu pomiarowego) oraz diod sygnalizacji pracy zasilacza (napięcie/prąd). Do sterowania diody statusowej zastosowano pośrednio transoptor włączony w obwód ograniczania prądu - zapalenie się jego diody powoduje zmianę koloru diody statusowej z zielonej (napięcie) na czerwoną (prąd).

Całość zamknięto w obudowie po zasilaczu PC, wykonująć jedynie we własnym zakresie czołówkę wg. załączonego rysunku. Do budowy wykorzystano istniejące w zasilaczu gniazdo sieciowe, wentylator oraz radiatory.

Proponowana konstrukcja jest wynikiem doświadczeń ze skomplikowanymi konstrukcjami proponowanymi w literaturze (często z błędami dotyczącymi szczególnie pętli stabilizacji prądu, które to dla mnie nie mają znaczenia praktycznego) oraz własnymi przemyśleniami dotyczącymi funkcjonalności zasilacza. Udało się stworzyć konstrukcję prostą, dosyć tanią oraz przede wszystkim niezawodną i dostosowaną do wymagań użytkownika.
Zasilacz ten jest na codzień używany w pracy zawodowej autora.