Stavební návod pulzního zdroje 5V (a jiných napětí) ze snadno dostupných a levných součástek.
V elektronice se setkáte s nevědomostí mnoha druhů. Od základní neznalosti Ohmova zákona, až po neschopnost vypočíst výkonovou ztrátu. Není pak divu, že si někdo postaví zdroj se známým stabilizátorem 7805 a nestačí se divit, jak neskutečně to topí a že by nebylo na škodu tak, spíše než cokoli jiného, udržovat kávu skvěle horkou pro sladké nicnedělání v práci.
Příkladem vstupních 12V stabilizujeme pomocí 7805 na výstupních 5V a odebíráme proud 400mA. Na stabilizátoru tedy vzniká úbytek 12V – 5V = 7V a při odběru 400mA je výkonová ztráta na 7805 rovna 7V x 0,4A = 2.8W. Topí to hezky, ale to se dá ještě uchladit kusem pasivního chladiče. A co když na vstup přivedeme 24V? 24V – 5V = 19V a 19V x 0.4A = 7.6W. No to už bez chladiče netopí, to už přímo báječně žhaví ;). Problém lineárních stabilizátorů napětí je to, že se vlastně chovají jako rezistor, který je umístěn sériově s napájením a mění svou hodnotu tak, aby bylo na výstupu konstantní napětí, zde 5V. Napětí se tedy rozdělí mezi stabilizátor a výstup a výkonová ztráta taktéž. V našem příkladu s napájením 24V jsme ohřívali vzduch 7.6W a využíváme 5V x 0,4A = 2W. Tedy jen necelých 21% dodané energie pokračuje tam kam má do zapojení, zbývajícími 79% jen ohříváme vzduch! Jistě, těch pár Wattů Vaši peněženku nevytrhne, ale ty problémy s odvodem tepla ze stabilizátoru Vám mohou přinést neklidný spánek z toho, co se kde zase přehřeje v ten nejnevhodnější okamžik.
V mnoha případech můžeme použít pulzní zdroj. Jistě, už teď vidím mnohé se křižovat a odhánět ďábla. Ale nebojte se, nebudu Vás zatězovat velkými teoriemi, ukážu Vám, jak si takový jednoduchý a dobře funkční pulzní zdroj postavit, levně a tak, jak to má být, bez vedlejších efektů pulzních zdrojů, které jsou postaveny jak být postaveny nemají.
Slíbil jsem levně, tedy použijeme běžně dostupný, léty prověřený integrovaný obvod MC34064A. Je určen pro komerční teplotní rozsah, tedy 0 az +70°C. Kdo by požadoval větší teplotní rozsah, může použít MC33064A, který je určen pro -40 až +85°C nebo -40 až +125°C (podrobnosti ohledně značení těchto verzí najdete v katalogovém listu MC34063A-D.PDF ).
A nyní už k zapojení:
Funkce by měla být zřejmá ze schématu a takové zapojení naleznete i v katalogovém listu výrobce, nic převratného v něm nehledejte.
RXE050E je vratná pojistka, rozpojí se při nadproudu. VCR07D330KAR je varistor, spolu s RXE050E slouží jako ochrana proti přepětí. Dioda 1N4007 je ochranou proti přepólování. Kondenzátor 100uF musí být typu lowESR, nelze použít jakýkoli obyčejný, který najdeme v šuplíku. Kondenzátor 1n/NP0 (NP0 je hmota ze které je, je to důležité, hodnota 1n není až tak důležitá, stačí něco okolo, více je lépe) slouží především k tomu, aby celé zapojení nerušilo. Bez takovéhoto kondenzátoru umístěného co nejblíže k MC34063A dokáže tento integrovaný obvod produkovat na přívodu napájení silné rušení (ano, na přívodu), běžně pozorovatelné v pásmu 70 až 120MHz. SB160 můžete nahradit příkladem 1N5819 atp., ale rozhodně nelze použít běžnou diodu, měla by být rychlá Schottkyho. Kondenzátor 470p slouží k nastavení pracovní frekvence oscilátoru uvnitř MC34063A. Rezistor 0R33 (330mOhm) omezuje maximální výtupní proud, zde 455mA (lze zaměnit za 0R22 pro omezení proudu na 680mA). Rezistory 3k6 a 1k2 dělí výstupní napětí tak, aby do vývodu 5 na MC34063A přicházelo 1.25V.
(1,25V/1200R)*(3600R+1200R)=5V
Pro jiná výstupní napětí lze hodnoty rezistorů změnit. Záměnou 1k2 za 2k2 získáme:
(1,25V/2200R)*(3600R+2200R)=3.3V
Kondenzátor 1000uF na výstupu opět není jakýkoli obyčejný, ale lowESR. LED dioda 2mA/G (pro proud 2mA, zelená) je zde jen pro indikaci výstupního napětí, vliv na funkci zapojení nemá. Můžete použít i jinou barvu LED, níže je uvedena v soupisu součástek i modrá (jiné součástky záměnou za modrou neměňte, uvedená bude i tak svítit více než dostatečně) .
A nyní k realizaci. Návrh desky pro pulzní zdroj je o tom, že je potřeba vědět co člověk dělá a proč. Duležité jsou zejména propojení zemí co možná v jednom bodě a co možná nejkratší spoje. U některých spojů je tato zásada prioritou, u jiných to není kritické. Je možné při návrhu použít i tzv. rozlitou zem, ale zase, s citem pro věc. Pokud s tím nemáte zkušenosti, doporučuji převzít zde uvedený návrh plošného spoje:
Deska je velká 59 x 29mm, rozteč upevňovacích otvorů je 20 x 50mm, desku snadno přišroubujete za pomoci distančních sloupků i ke stavebnici Merkur.
Předloha slouží pro výrobu desky fotocestou v amatérských podmínkách, tedy je i s výplněmi otvorů pro dobré zachycení vrtáku na střed při ručním vrtání. Desku vyrobte tak, aby byl ze strany spojů nápis čitelný. Předloha je zrcadlově obrácena, tedy stačí ji vytisknout na laserové tiskárně (bez změny měřítka) na kancelářský papír a ten po prosycení petrolejem (zprůhlední papír pro UV) použít přímo místo filmu pro fotocestu tak, že potištěnou stranu přiložíte k fotolaku na desce.
Osazovací plán:
A nyní už zbývá jen pracovat pečlivě a po připájení zkontrolovat, zda na desce není zkrat nebo přerušený spoj, zda jste si omylem neotočili jinak některou součástku, speciálně pak elektrolytické kondenzátory (záporný pól mají značen proužkem s mínusy, u uvedených zlatým proužkem a kladný pól má delší vývod).
Oživení by nemělo činit problém, po připojení napájení do souosého konektoru se rozsvítí LED a na výstupu se objeví 5V (nebo jiné zvolené napětí). Vstupní napětí musí být vždy vyšší než výstupní (jde o snižující pulzní zdroj). Uvedené zapojení, jak je, by mělo dobře pracovat v rozsahu vstupního napětí 9 až 30V. K napájení použijte běžný nestabilizovaný zdroj (adaptér do zdi), ideálně s výstupem 12 až 18V, postačí pro proud do 300mA. Střed souosého konektoru je kladný pól napájení. Při prním připojení k napájení pozor. Špatně zapojené elektrolytické kondenzátory umí uvolnit vnitřní přetlak otevřením pouzdra, tak ať nepřijdete o oči!
Pokud se Vám tato minikonstrukce líbí, asi se Vám bude ještě hodit soupiska součástek. Uvedu je ze stránek GME. Kdo by chtěl stavět i bez znalosti funkce, jistě ocení že ví alespoň přesně to, co má koupit.
1 ks 110-073 RR 1K
1 ks 110-075 RR 1K2
1 ks 110-086 RR 3K6
1 ks 114-504 RR W2 E00.33
1 ks 119-917 VCR07D330KAR
1 ks 120-060 CK 100N/63V
1 ks 120-140 CKS 470P/50V
1 ks 120-173 CK 1N0 NPO
1 ks 123-403 CE 100u/50VIT HIT-EXR 10×12 RM5 BULK
1 ks 123-407 CE 1000u/10VIT HIT-EXR 10×12,5 RM5 BULK
1 ks 220-002 1N4007
1 ks 223-084 SB160
1 ks 330-104 MC34063AP1
1 ks 511-203 L-5MM 2MA/G
1 ks 611-129 DPU220A1
1 ks 633-256 RXE050E
1 ks 800-163 PSH02-02PG
1 ks 806-312 PC-GK2.1
1 ks 661-072 Fotocuprextit 50x100x1,5 jednovrstvý
Pro fajnšmekry, modrá LED místo zelené L-5MM 2MA/G:
1 ks 511-749 LED 5MM BLUE 400/60° DIFF
Hotový plošný spoj (v tom případě nekupujte 661-072 Fotocuprextit) bude možno objednat také na http://shop.snailinstruments.com/ , přesný link doplním.
Věřte mi, že za takto zpracovaný seznam Vás budou mít prodavači v GME rádi (věřím že i jinde), ale hlavně budete mnohem rychleji obslouženi a donesete si přesně to co jste si donést chtěli. Prostě jej jen vytiskněte a pak podejte prodavači, při nákupu se pak kupodivu vůbec tolik nenadřete ústy. Je až s podivem, jak málo lidí to dělá a pak se diví, že si donesou něco jiného. S uvedením skladového čísla se to nestává často. Skladová čísla jsou zde jako linky na součástky, pokud objednáváte on-line.
A závěr?
Netopí to, že ne? A jak vypadá výstupní napětí při připojené zátěži na osciloskopu? Rovná čára, a tak to taky má být ;).