Zasilacz stołowy 0...30 V, 0...2 A, część 2

Ograniczenie napięcia do 30 V i prądu do 2 A pozwoliło zastosować stosunkowo niewielki transformator, mieszczący się obok płytki stabilizatora w kompaktowej obudowie 160 mm × 180 mm × 70 mm. Zasilacz jest na tyle mały, że nie zajmuje dużo miejsca na biurku, a jednocześnie wystarczająco wydajny, by sprostać wielu zadaniom.

Można również ustawić dwa lub trzy zasilacze jeden na drugim, co umożliwia jednoczesne korzystanie z kilku różnych napięć wyjściowych. Innym wariantem jest połączenie dwóch zasilaczy szeregowo. Warto pamiętać, że każde ograniczenie prądowe działa niezależnie – w razie awarii jeden zasilacz może przejść w tryb ograniczenia prądu, podczas gdy pozostałe będą działały normalnie.

Choć urządzenie zasilane jest bezpośrednio z sieci, jego budowa nie powinna sprawić trudności osobie, która potrafi lutować i uważnie przestrzega instrukcji. Należy jednak bezwzględnie dopilnować, by okablowanie zostało wykonane zgodnie z opisem i przy użyciu przewodów o właściwych parametrach. Nie wolno pomijać żadnych elementów izolacyjnych ani opasek mocujących.

Zanim przejdziemy do opisu budowy, kilka słów o miernikach panelowych. Przetestowaliśmy kilka niedrogich woltomierzy i amperomierzy zakupionych za pośrednictwem eBay, jednak okazały się one zbyt mało precyzyjne. Dlatego zdecydowaliśmy się na komponenty oferowane przez Core Electronics. Jeśli zamierzasz zastosować inny miernik, zachowaj ostrożność – jego wskazania mogą znacznie odbiegać od rzeczywistości.

Jeśli nie czytałeś pierwszej części artykułu i zastanawiasz się, dlaczego wracamy do tego projektu już po roku – powód jest prosty: transformator z wieloma odczepami, użyty w wersji z 2022 roku, nie jest już dostępny w sprzedaży. W obecnej wersji wykorzystano łatwo dostępny transformator z niezależnymi uzwojeniami 12 V + 12 V, z których każde ma dodatkowy odczep 9 V. Uzwojenia zostały połączone szeregowo. Brak odczepu 30 V został zrekompensowany przez zastosowanie niewielkiego modułu inwertera napięcia.

Jak w większości tego typu konstrukcji, pierwszym krokiem jest przylutowanie większości elementów do płytek drukowanych.

Budowa

Większość elementów zasilacza zostanie zamontowana na trzech płytkach drukowanych. Płytka główna, o wymiarach 76 mm × 140 mm i oznaczeniu 04107223, pomieści większość podzespołów układu. Mniejsza płytka (56 mm × 61 mm, oznaczenie 04105222) zawiera miejsca montażowe dla elementów panelu przedniego: potencjometrów do regulacji napięcia i prądu, diod LED oraz przełącznika obciążenia. Obie płytki zostaną połączone 14-żyłowym kablem taśmowym zakończonym złączami IDC.

Układ inwertera napięcia zostanie zrealizowany z użyciem płytki drukowanej o wymiarach 37 mm × 42,5 mm, oznaczonej kodem 04107222. Płytka zostanie zamocowana pionowo na płycie głównej – za pomocą krótkich, ocynowanych przewodów miedzianych oraz dodatkowego drutu usztywniającego od góry.

Jak wyjaśniono wcześniej, VR1 może być potencjometrem wieloobrotowym 2,5 kΩ lub zwykłym 5 kΩ, współpracującym z montażowym potencjometrem wieloobrotowym 5 kΩ (VR2). W przypadku wyboru potencjometru 2,5 kΩ, element VR2 nie jest potrzebny i należy go pominąć podczas montażu komponentów na płytce drukowanej.

Podczas montażu należy posługiwać się schematami montażowymi płytek PCB, które powinny ułatwić zlokalizowanie lutowanych elementów. Najlepiej zacząć od głównej płytki, lutując dwa elementy SMD: układ pomiarowy INA282 (IC2) oraz rezystor 20 mΩ. Na płytce przewidziano możliwość zastosowania dwóch rezystorów 10 mΩ połączonych szeregowo lub jednego rezystora 20 mΩ. Zarówno rezystor, jak i układ scalony są stosunkowo łatwe do przylutowania.

Zlokalizuj znacznik wyprowadzenia 1 w układzie INA282. Może to być kropka na górnej powierzchni obudowy, wycięcie przy końcu nóżki 1 lub ścięcie wzdłuż krawędzi między wyprowadzeniami 1 a 4. Umieść układ scalony na odpowiednich padach i używając lutownicy z cienkim grotem, przylutuj jeden z narożnych pinów. Po wstępnym przylutowaniu sprawdź, czy wyprowadzenia układu są prawidłowo wycentrowane względem padów. W razie potrzeby ponownie podgrzej lut i skoryguj położenie. Następnie przylutuj pozostałe wyprowadzenia.

Ewentualne mostki lutownicze należy usunąć za pomocą plecionki z topnikiem w postaci pasty, delikatnie usuwając nadmiar lutowia.

Z rezystorem do montażu powierzchniowego należy postąpić podobnie – najpierw przylutować jeden z jego końców. Jeśli element ustawi się krzywo, należy ponownie podgrzać lut i skorygować jego położenie, a następnie przylutować wyprowadzenie po przeciwnej stronie.

W dalszej kolejności należy zamontować rezystory przewlekane (osiowe). Mają one oznaczenia w postaci kolorowych pasków, jednak warto dodatkowo sprawdzić wartość tych elementów za pomocą multimetru.

Następnie należy zamontować 12 diod, należących do czterech różnych typów. Wszystkie są spolaryzowane i muszą zostać ustawione zgodnie z oznaczeniami na płytce drukowanej. Dla diod D5, D6 i D9 należy zastosować mniejsze gabarytowo 1N4148 w szklanej obudowie. Z kolei D1, D4, D7, D8 i D10 to większe diody typu 1N4004, natomiast D2 to jeszcze większa dioda 1N5404.

Trzy pozostałe diody to diody Zenera: ZD1, ZD2 i ZD3, umieszczone w średniej wielkości szklanych obudowach. ZD1 to typ o napięciu 33 V (1N4752), natomiast ZD2 i ZD3 to typ o napięciu 12 V (1N4742). Upewnij się, że każda z nich została zamontowana we właściwym miejscu i z zachowaniem prawidłowej polaryzacji.

Można teraz przystąpić do montażu wzmacniacza operacyjnego (IC1), zwracając uwagę na jego prawidłowy kierunek montażu. Układ można umieścić w podstawce lub przylutować bezpośrednio do płytki drukowanej.

Następnie przylutuj tranzystory Q2...Q6 oraz stabilizator napięcia REG2. Wszystkie te elementy mają plastikowe obudowy typu TO-92. Należy zadbać o to, by każdy z nich został umieszczony we właściwej lokalizacji. Q2 to tranzystor 2N7000, Q3...Q5 to BC547, Q6 to BC327, a REG2 to źródło napięcia odniesienia LM336-2.5.

Następnie należy przylutować potencjometry montażowe. Dwa z nich mają rezystancję 10 kΩ (VR6 i VR7), jeden lub dwa – 5 kΩ (VR2 i VR4), a VR5 – 100 Ω. Potencjometry 10 kΩ mogą być oznaczone jako 103, 5 kΩ jako 502, a 100 Ω jako 101. Po przylutowaniu należy je wyregulować.

Warto przypomnieć, że jeśli używasz wieloobrotowego potencjometru VR1 o oporności 2,5 kΩ, to nie należy montować VR2.

Teraz zamontuj mostek prostowniczy BR1. Ukośnie ścięty narożnik oznacza biegun dodatni, dlatego przed przylutowaniem upewnij się, że element jest ustawiony zgodnie z rysunkiem.

Można teraz zamontować złącza CON1 (trójdrożne) i CON2 (czterodrożne). Najpierw włóż wtyczki do gniazd, a potem obróć je tak, by śruby zacisku CON1 były skierowane w stronę CON3, a CON2 – w stronę krawędzi płytki drukowanej. To zapewni ich prawidłowe ustawienie.

Po prawidłowym ustawieniu przylutuj oba złącza, a następnie złącze CON3, zwracając uwagę, by jego wycięcie było skierowane zgodnie z rysunkiem.

Na płytce drukowanej znajduje się 12 punktów testowych. W każdym z nich można zamontować pojedyncze piny pomiarowe lub pozostawić pady nieobsadzone i w razie potrzeby przykładać sondy multimetru bezpośrednio do miedzi na PCB. Przylutowany pin w punkcie TP GND ułatwia podłączenie masy (0 V) za pomocą krokodylka podczas pomiarów. Jeśli planujesz użyć pinów testowych, zamontuj je na tym etapie.

Teraz zamontuj kondensatory. Elementy ceramiczne o pojemnościach 100 nF, 10 nF i 1 μF można przylutować w dowolnym kierunku, ponieważ nie mają polaryzacji. Większość kondensatorów elektrolitycznych jest jednak spolaryzowana i należy je zamontować zgodnie z oznaczeniem biegunowości. Dodatnie wyprowadzenie jest zazwyczaj dłuższe, a po stronie ujemnej znajduje się pasek nadrukowany na obudowie. Kondensator 10 μF oznaczony jako NP (non-polarized) również nie jest spolaryzowany i może zostać przylutowany w dowolnym kierunku.

Teraz zamontuj przekaźnik RLY1 oraz dwukierunkowe złącze CON7. Na tym etapie nie montuj jeszcze elementów Q1, REG1 ani modułu przetwornicy napięcia.

Aby przeczytać ten artykuł kup e-wydanie

Kup teraz