Beskrivelse af kortslutnings-sikret
0 – 30 Volt DC Stabiliseret strømforsyning 
med variabel strømregulering fra 0,002 – 3 Amp.

Kopieret og oversat fra Electronics Lab.

Der verserer flere versioner af denne strømforsyning med ganske små ændringer,
f. eks. http://diyfan.blogspot.com.es/2012/02/adjustable-lab-power-supply.html
og det kan være en fordel, at se disse og foretage sammenligning, så du tilgodeser alle dine behov.

... her seneste rettelser til original-diagrammet (2016)

Vinteren 2002

 

Teknisk Specifikation:

Features

 

DOWNLOAD denne beskrivelse i WORD-format 2007 med PRINT- LAYOUT i størrelsesformat 1:1

DOWNLOAD denne beskrivelse i WORD-format 97 med PRINT-LAYOUT i størrelsesformat 1:1

DIAGRAM, Klik på billedet for FULD STØRRELSE

Diagram.png (192865 byte)

Hvordan virker den ? - den tekniske beskrivelse

Til en begyndelse skal bruges en transformator med sekundær spænding på 24-28 V/3 A, 
som tilsluttes printets punkt 1 og 2. Kvaliteten af strømforsyningen er direkte proportional 
med kvaliteten af den benyttede transformator.

AC-spændingen fra sekundærviklingen bliver ensrettet af en bro bestående af dioderne 
D1,D2,D3 og D4. DC-spændingen tages over udgangen på broen og udglattes med et filter 
bestående af elektrolytkondensatoren C1 og modstanden R1.

Kredsløbet adskiller sig unikt fra andre typer af strømforsyninger i sin klasse. I stedet for 
variabel feedback til kontrol af udgangsspændingen, benyttes en konstantstrømsgenerator 
til levering af den nødvendige stabilitet af referencespændingen og genereres på udgangen af U1.

Referancespændingen

Dioden D8 er en 5,6 V zenerdiode, som her operere ved dens NULL-temperaturcoeficient. 
Spændingen på udgangen af U1 forøges gradvist indtil dioden D8 åbner. Når dette sker, 
stabiliseres kredsløbet og Zener referencespændingen på 5,6 V optræder over modstanden R5.

Strømmen som flyder gennem den IKKE INVERTEREDE input på op-amp’en kan der ses bort fra, 
derfor flyder den samme strøm gennem R5 og R6, og da de to modstande har samme størrelse 
(Ohm’ske værdi) vil spændingen over dem i serie være præcis den dobbelte spænding over den 
enkelte modstand.

På den måde vil spændingen på udgangen, pin 6 af U1, være 11,2 V, den dobbelte af 
Zenerdiodens referancespænding.

Spændingsforstærkeren

Op-Amp U2 har en konstant forstærkningsfaktor på ca. 3 gange, i henh. til formelen

A= (R11 + R12)/R11

og hæver referancespændingen fra 11,2 V til ca. 33 V.

Trimmeren RV1 og modstanden R10 benyttes til at justere begrænsningen af udgangsspændingen, 
således at den kan reduceres til 0 V, uanset toleranceværdierne på de øvrige komponenter i kredsløbet.

Konstant strøm

En anden vigtig feature i kredsløbet er muligheden for at kunne fastsætte den maximum strøm 
som kan trækkes af strømforsyningen, ved effektivt at konvertere fra en konstant SPÆNDING til en 
konstant STRØM.

For at gøre dette muligt detekterer kredsløbet spændingsfaldet over modstanden R7, som er forbundet 
i serie med belastningen. Denne funktion styres af Op-Amp’en U3.

Det INVERTEREDE input på U3 er forspændt til 0 volt via modstanden R21. Samtidigt kan det 
IKKE-INVERTEREDE input på samme IC justeres til den ønskede spænding ved hjælp af 
potentiometeret P2.

Eksempel:

Lad os forudsætte, at for en given udgangsspænding på flere volt er P2 sat således, at inputtet på 
IC’en holdes på 1 V. Hvis belastningen forøges vil udgangsspændingen blive holdt konstant af 
spændingsforstærkerens kredsløb.

Tilstedeværelsen af R7 i serie med udgangen, vil ikke have nogen betydende effekt på grund af den 
lave værdi, samt fordi den er placeret udenfor det kredsløb, der kontrollerer feedback loop’et af det 
spændings-kontrollerende kredsløb.

Når belastningen er holdt konstant og udgangsspændingen ikke ændres, er kredsløbet stabilt.

Hvis belastningen forøges så spændingsfaldet over R7 er større end 1 V, tvinges IC3 i aktion, og 
kredsløbet skifter til konstant strøms mode.

Udgangen fra OpAmp. U3 er koblet til den IKKE-INVERTEREDE input på OpAmp. U2 med dioden D9.
OpAmp. OpAmp. U2 er ansvarlig for spændingskontrollen og da OpAmp. U3 er koblet til dens input, vil 
denne let kunne overtage funktionen.

Det sker det, at spændingen over R7 er detekteret og ikke tillades at overstige den forud satte værdi,
(1 V i vores eks. ), ved at reducere udgangsspændingen af kredsløbet.

Strømbegrænsning

Strømbegrænsning på udgangen er særdeles effektiv, faktisk så effektiv, at det er muligt at begrænse
strømmen helt ned til 2 mA.

Kondensator C8 forøger stabiliteten af kredsløbet. Q3 benyttes til at drive en lysdiode til visuel indikering 
af, om eller hvis strømbegrænseren er aktiveret.

Da U1 arbejder under helt faste betingelser, kan den fødes af den uregulerede spændings-forsyning.

For at U2 skal kunne kontrollere udgangsspændinger helt ned til 0 V, er det nødvendigt at have en negativ
spændingskilde, og denne er genereret af kredsløbet omkring C2 og C3. 
Denne spændingskilde benyttes også af U3, og er
produceret af et simpelt kredsløb, som stabiliseres ved 
hjælp af R3 og D7.

For at undgå utilsigtede situationer ved slukning af strømforsyningen, er kredsløbet omkring Q1 tilføjet. 
Så snart den negative spænding forsvinder, kollapser Q1 og fjerner al DRIVE til udgang kredsløbet.

Når dette sker, vil udgangsspændingen falde til 0 V så snart AC stås fra, som beskyttelse af en 
eventuelt tilsluttet enhed.

Kortslutningssikring

Under normal operation er transistoren Q1 sat OFF ved hjælp af R14, men hvis den negative spænding kollapser, 
vil transistoren gå ON og bringe udgang fra OpAmp. U2 LOW.

OpAmp-IC’en har intern beskyttelse, og kan ikke ødelægges ved at kortslutte udgangen. Dette er en stor fordel, 
når strømforsyningen benyttes til eksperimentelt arbejde, at være i stand til effektivt at slå spændingen 
fra, uden at skulle vente på, at en kondensator skal blive afladet.

Denne beskyttelse er også tilføjet, fordi mange strømforsyninger har en tendens til, at udgangsspændingen 
stiger kortvarigt, når strømforsyningen slukkes.

Opbygning:

Printet er forsynet med tilslutningsterminaler for transformatorens sekundære 24-28 Volt AC-spænding, 
laddekondensatoren på (5000) 4700 uF, 63 Volt, Potentiometrene, power-transistorerne 2N3055, samt 
tilslutnings-terminalerne til forbruget. Endvidere er der terminaler til strømbegrænser-LED, som vil lyse, når 
strømbegrænsning indtræffer. Af foto fremgår endvidere, at der på forpladen kan (er) monteres en LED-diode,
til visning, at strømforsyningen er tændt.
Denne lysdiode kan tilsluttet i serie med en passende formodstand - afhængiet af spændingen på laddekonden-
satoren - til punktet V+. Under drift vil denne kunne ændre sig ved belastning af strømforsyningens 
tilslutningsterminaler.

Disse komponenter placeres på bedste måde i indbygningskassen, efter eget ønske, men vær opmærksom på,
at der skal være plads til en passende køleplade til power-transistoren(ne) 2N3055, som skal kunne aftage en hel
del varme ved MAX. belastning. Kølepladen kan ikke blive for stor.

Som fremgår af foto (øverst ), har jeg brugt analoge måleinstrumenter til visning af strøm og spænding, men
det kan være en fordel at have digitale måleinstrumenter tilsluttet i stedet. Digitale måleinstrumenter er
blevet billige, og det skulle være overkommeligt, prismæssigt, at erstatte de analoge instrumenter med
digitale.

Der kan med fordel isættes sokler til operations-forstærkerne. Ellers er opbygningen ganske ukritisk.
Udskriv alle tegningerne, og lad disse være dit arbejdsgrundlag.

Konklution: 

Et godt projekt som enhver radioamatør eller elektronikinteresseret næsten ikke kan undvære at have stående…

GOD FORNØJELSE.
de OZ6YM, Palle

Bilag:
                    1:    Print-layout
                    2:    Komponentplacering
                   
3:    Komponent-listen ses HER...
                   
4:    Kraft-transistorer i parallel

MIT Print-layout, fra kobber-siden, 80 x 100

Komponent-placering, set fra Kobber-siden:

De røde markeringer viser hvor en elektrolytkondensator 5000 uF, 63 Volt skal monteres.
Vær opmærksom på polariteten.
Ligeledes er de 3 grønne cirkler befæstningspunkter til underlaget/chassis, og med forbindelse til GND/stel.
Jeg har simpelthen bare påloddet 3 stk. 10 m.m. lange nitter 3 m-m-Ø i hvert punkt, som ben, og tilsvarende
boret 3 huller i chassis'et, og monteret printet med 3 selvskærende skruer udefra..

KOMPONENTERNES VÆRDI:

Vær opmærksom på, at mit printudlæg er udlagt til transistorerne BC639 og BC640, komplementært par af PNP og NPN.
FAIRCHILD's datablad: BC640  og her BC639, hvoraf det fremgår, at benforbindelserne er lidt anderledes end BC547 og BC557. Kun en detalje, hvorimod BC639 er en high-volts transistore og var på lageret i rigelige mængder.

Jeg havde ikke 2N2219 på lager, derimod var der flere 2N1711, så den blev brugt i stedet. Man er jo ikke låst til de komponenter diagrammet viser, idet der findes et væld af kompatible - dog anbefaler jeg at beholde OP-AMP TL081, da den er bestykket med FETT-indgange, og kortslutningssikret.

KOMPONENTERNES NAVNE:

Herunder ses de numre som komponenter og tilslutningspunkter har fået iflg. diagrammet.

Her er en oversigt over de vigtigste komponenters benforbindelse

Du er ikke låst til disse komponenter. Du kan godt benytte komponenter af andre typer,
dog skal du holde dig til den operationsforstærker, artiklen nævner, TL081.

Der findes et væld af kompertible komponenter til de øvrige.

Flere transistorer Parallel i udgangen giver mere strøm,
selvfølgelig afhængiet af den valgte transformator

Modstandene R1 til R4 er til for at udlige interne forskelle i transistorene.