Jste zde

Domácí zdroj s LM 317

Nezvykle banální konstrukce na HW server, autora však potkaly neočekávané problémy.

Postavit si zdroj mě napadlo loni v prosinci, kdy jsem svou výrobní a experimentální dílnu přesunul do bytu a strádal nedostatečným vybavením. Uvažoval jsem o zdroji TESLA BS-525, ale nakonec jsem usoudil, že dva kanály tohoto zdroje jsou tak na napájení OZ a nákup více zdrojů by byl až neúměrně drahý. Postavil jsem si tedy vlastní zdroj se čtyřmi sdruženými (symetrickými) kanály regulovatelnými od 1,25 do 25 V. Pro regulátory jsem použil třísvorkové stabilizátory s regulovatelnou ztrátou LM317T a LM337T. Vycházel jsem z katalogového zapojení, které jsem upravil jen minimálně. Regulátory měly společné trafo cca 200VA s vinutími 2x24Vef, které jsem umístil do externí ocelové krabice pod stůl a doplnil o síťový vypínač a pojistky. 

Třížilovým kabelem o průměru lycny 2,5mm jsem si hlavní napájení přivedl do konstrukční krabice na stůl (krabice přibližně stejného vzezření jako u BS-525). Napětí jsem usměrnil můstkem s diodami TESLA KY708 a vyfiltroval obě větve kapacitními bateriemi 8800MF (čtyři a čtyři E2200/50V). To by mělo zajistit dobré podmínky pro práci regulátorů. I přesto jsem narazil na několik věcí, které by konstruktér měl vědět předem (ale výrobce je jaksi nezaznamenal do datasheetu).

Regulátory byly zapojeny následovně:

wpe1.gif (3752 bytes)

PROBLÉM ČÍSLO 1: Elyt na výstupu

V katalogu doporučují na výstup umístit ještě elektrolyty řádu 10MF, když jsem toto však udělal, byla zatěžovací charakteristika parabolická. To je pochopitelně neakceptovatelná závada! Jelikož při zatížení proudem 200mA již napětí na výstupu vzrostlo oproti napětí na prázdno o 0,5V. To by při napájení senzitivního zařízení s tímto odběrem mohlo být osudové. Kondenzátory jsem proto ještě při testu vypájel a problém zmizel. Později, když jsem potřeboval zdrojem napájet radiostanici, jsem doplnil výstupní svorky o blokovací kondenzátory řádu nanofaradů. To plně postačovalo pro odrušení a žádné další problémy jsem nezaznamenal

 


PROBLÉM ČÍSLO 2: Sdružená regulace.

Na obrázku je sice regulace dvoustupňová, ale po tom, co mi v GM řekli, že dvojité N potenciometry do 1K nemají a už nikdy mít nebudou, jsem si provizorně udělal jen jednostupňovou regulaci 5K, s dvojitým potenciometrem tak, aby kladné i záporné napětí bylo vždy stejné. Všechny regulátory mají společný střed, takže nesymetrické napětí získáme odběrem + a - ze dvou různě nastavených kanálů. Později jsem zjistil, že regulace jedním potenciometrem s rozsahem 300 stupňů je dostatečně jemná. I když ale seženete slušné dvojité potenciometry (s maximálním souběhem drah), musíte připojit do série ke každému trimr a zkalibrovat napětí na + i - výstupu. Obvody 317 a 337, ač se jinak zdají být naprosto identických parametrů, se při stejném regulačním odporu rozbíhají v řádu stovek milivolt. Vzhledem k tomu, že se tak děje v celém rozsahu stejnou mírou a regulační odpor se pohybuje v kilech, rozdílem délky přívodních vodičů od regulačních prvků na panelu to nebude.
 

PROBLÉM ČÍSLO 3: Proudová ochrana

Oba dva obvody mají mít proudovou pojistku 1,5A omezovacího charakteru, což si lze jednoduše vyzkoušet tvrdým zkratem. Skutečně se zdá být všechno v pořádku. To, že maximální proud je částečně závislý na napěťovém rozsahu, nyní vypustím, jelikož to v datasheetu je a není to až tak podstatné. Jiná věc, silně překvapující, nastane, když ze zkratu oddálíme elektrody od sebe a zapálíme tak oblouk. Při 25V to chce neklepající se ruce, je to přece jen malé napětí. Rázem nám začne protékat 2,5A! Totéž nastane (odzkoušeno i na nižších napětích - 15V, 10V), když zatížíme zdroj nejdříve málo, třeba šoupákem, a postupně ji zvyšujeme. Když je nárůst pomalý a plynulý, zdroj na překročení 1,5A ani nereaguje a pokračuje dál až někam přes 2A. Tvrdý zkrat zdroje na vstupu regulátoru ale nikdy nenastal, vždy se jednalo o omezení kolem 2-2,7A. Takže pojistka tu jakási je. Ale 1,5A, jako v katalogu, to rozhodně není. Mimochodem - zkusil jsem použít zdroj jako jiskrový popisovač - skutečně se mi povedlo při napětí 20-25V cosi do plechu vypálit.
 

PROBLÉM ČÍSLO 4: Stabilita nad 20V

Zde asi více než cokoli jiného napoví zatěžovací charakteristika pro jednotlivá výstupní napětí:

wpe1.gif (8584 bytes)

Jak patrno, zdroj je tvrdý dostatečně, ale pouze někde pod 20V, kdy tedy napěťová ztráta v obvodu přesahuje 5V. Rozsah 25V se nehodí prakticky na nic, osobně jsem ho použil na ohřívání kafe a na zapálení oblouku.

Shrnutí :

Pro někoho může být problém počáteční (nulová) hodnota stabilizovaného napětí, tedy 1,2V. Nikdy jsem osobně nižší napětí nepotřeboval, ale kdyby se tak někdy nedejbože stalo, stačí místo země použít kladný výstup některého kanálu nastavený na třeba 2V a jako kladný napájecí výstup použít jiný kanál nastavený na 2-3,2V (odměřeno, funguje pro malé proudy). Tím se rozsah 0-1,2V pokryje. 

Fajnšmekři mohou poupravit regulační obvod, začlenit elektronický potenciometr a použít UP/DOWN, popřípadě i RESET, či řídit zdroj z počítače - a také doplnit jej o A/D převodník a měřit i výstupní napětí počítačem. Mě stačila popsaná "analogová varianta" a jako indikátoru všech kanálů používám jednoho přepínacího depréského měřidla zkalibrovaného na 0-30V (jinak miliampérmetr s výchylkou 20mA - to je sice dost, ale vzhledem k tvrdosti zdroje v používaném rozsahu to nehraje roli). 

Jiné vady, než zde popsané,  jsem zatím neodhalil a i přes výčet nečekaných problémů výše uvedený rozhodně nechci podněcovat názor, že zdroje s třísvorkovými stabilizátory jsou k ničemu. Naopak, se zdrojem jsem plně spokojen, používám jej v rozsahu +/- 1,2-20V (2,4-40V nesym.) Rozhodně splňuje moje představy o napájecím zdroji a jeho nízká výrobní cena a doba (kolem 30 člověkohodin vyloženě ze "zelené louky") je přinejmenším inspirací. 
 
 

Hodnocení článku: 

Komentáře

V katalogu doporučujú na výstupe kondenzátor 1 mikrofarad nie 10 milifarad.

Obmedzený prúd 1,5 A jednosmerného nie immpulzného. Stabilita nad 20 V- chcelo by to tam dať ešte graf vstupného napätia . Ak klesne vstupné napatie, tak neni z čoho vyrovnať výstupné napätie.