Jste zde

Regulovatelný zdroj 0 – 35V s LT1038

Už delší dobu se zabývám konstrukcí a návrhy lineárních napájecích zdrojů. I přes složité konstrukce, nedosahovaly zdroje velmi dobrých parametrů. Až po nahlédnutí do katalogového listu firmy Linear Technology, která vyrábí velmi kvalitní obvod LT1038 jsem dosáhl velmi kvalitních parametrů.

Typické zapojení LT1038 + výpočty Firma Linear Technology vyrábí velmi kvalitní integrované obvody, mezi které patří i LT1038. Zmiňovaný obvod nepatří mezi nejlevnější elektronické součástky, jeho cena se pohybuje okolo 500Kč, ale parametry kterých dosahuje zdaleka přesahují jeho cenu. LT1038 dokáže pracovat s proudy 10A do zátěže při výstupním napětí v rozsahu 0 – 35V. Při tak velkých proudech je nutné upevnit IO na dostatečně dimenzovaný chladič.

 

Integrovaný obvod je vybaven proudovou pojistkou, která reaguje při překročení maximálního výstupního proudu, nebo při zkratu na výstupu. Tato pojistka odpojí IO na vstupu od napájení. Dále je IO vybaven teplenou pojistkou, která reaguje při tepelném přetížení. IO reaguje na teplotu 150°C. Tato ochrana se deaktivuje až při snížení teploty na dostatečnou mez. Situace, kdy dochází k aktivaci tepelné ochrany nastane pouze tehdy, jestliže máme malý chladič s velkým teplotním odporem. Nejlépe je použit chladič s tepelným odporem menším jak 1,5K/W, doplněný o ventilátor, který zajistí dodatečnou cirkulaci vzduchu mezi žebry chladiče.

 

Typické zapojení LT1038 + výpočty Integrovaný obvod a celkové zapojení má jeden nedostatek: při zkratu na vstupu může dojít k vybití kondenzátoru C11 na výstupu přes integrovaný obvod. To má za následek zničení drahého IO. Jednoduchým řešením je, že zapojíme anti-paralelně k IO diodu, která při případném zkratu přemostí IO a zachrání obvod.

 

Zdroj prošel řadou testu, ve kterých ve velké míře zvítězil i nad stabilizátory jako je LM317, 78xx. Např. při testu, kdy bylo na výstupu nastaveno napětí 5V a zdroj byl zatížen proudem 1A, nepokleslo výstupní napětí pod 4,98V. Při stejných podmínkách s LM317T pokleslo napětí pod hranici 4,75V, což není přípustné např. pro logické obvody s architekturou TTL.

Proudové omezení LT1038Při velkém rozdílu vstupního a výstupního napětí nelze odebírat maximální proud 10A, protože by ztráty vyzářené v teplo byly neúměrné. Např. při UIN = 30V, UOUT = 2,5V a IOUT = 10A by se ztráty vyzářené v teplo pohybovaly přes 200W (UIN-UOUT/I => 30,0V-2,5V/10A => PMAX=275W).  Proto v zapojení je počítáno s dvěma sekundárními vinutími 15V. Pokud je na výstupu napětí do 15V, tak je připojeno první sekundární napětí. V případě že vzroste napětí nad 15V připojí se druhé sekundární napětí do série s prvním a na diodovém můstku se objeví součet jejich napětí, tedy 30V. Díky této volbě sekundárních vinutí je možno odebírat maximální proud při udržení tepelných ztrát v přijatelných mezích díky chladiči s nízkým tepelným odporem doplněným o ventilátor.

Celá konstrukce se skládá ze tří základních částí (výkonová, řídící a napájecí).  Vstupní část zdroje je tvořena obvodem „Soft Start“ tvořeným RL2 a R1. Relé RL1 slouží k volbě sekundárního vinutí transformátoru pro změnu výstupního napětí dle nastavené regulace (řídí automatika s obvodem LM741 – přepnutí přibližně při 15V). Zdroj je dále tvořen usměrňovacím můstkem KBPC5002F, ochranou diodou D1, odrušovací a filtrační tlumivkou L1 (80µH/10A  V32A10) a velkou filtrační kapacitou tvořenou kondenzátory C1-C4 (4 x 10 000µF).

Regulace napětí je uskutečněna stejně jako u jiných stabilizátorů pomocí potenciometru připojeného k řídící elektrodě ADJ (PIN1). Aby bylo možno regulovat napětí od 0V, tak je zavedeno záporné napětí 1,25V na potenciometr P1. Díky tomu je posunuto referenční napětí na 0V. Jedná se o často používanou metodu snížení napětí vnitřní reference integrovaného obvodu. Jako napěťová reference je použit špičkový IO LT1004-1,25CZ. Jelikož je použit kvalitní stabilizátor, tak i napěťová reference od Linear Technology je dost kvalitní.

Schéma napájecí části - Kliknutím na obrázek získáte náhled ve vyšší kvalitě
Schéma napájecí části - Kliknutím na obrázek získáte náhled ve vyšší kvalitě

Schéma řídící části - Kliknutím na obrázek získáte náhled ve vyšší kvalitě
Schéma řídící části - Kliknutím na obrázek získáte náhled ve vyšší kvalitě

Dále je zdroj vybaven obvodem pro „pomalý start“. Relé REL2 přemostí výkonový rezistor R1 po malém okamžiku, ve kterém se zpomaleně nabíjí kondenzátory C1 až C4. Dobu sepnutí lze nastavit trumfem P1 v řídící části zdroje. Dobu sepnutí nedoporučují výrazně prodlužovat z důvodu velkého tepelného zatěžování rezistoru R1. Teprve pak sepne relé REL3 a připojí napájení k obvodu LT1038. Opět lze nastavit časovou prodlevu sepnutí relé trumfem P2. Díky tomu se na výstupu neobjevují napěťové špičky způsobené prvotním nabíjením elektrolytických kondenzátorů. Časy sepnutí relé REL2 a REL3 lze ovlivnit odporovými trimry P1 a P2.

Schéma napájecí části - Kliknutím na obrázek získáte náhled ve vyšší kvalitě
Schéma napájecí části - Kliknutím na obrázek získáte náhled ve vyšší kvalitě

Samotná regulace je provedena precizním 10otáčkovým potenciometrem Spectrol, díky tomu lze nastavit požadované výstupní napětí co nejpřesněji. Na výstupu IO1 (výstup zdroje) je zapojen odpor R3, který má dvě funkce. První funkcí je vybití kondenzátoru C5 po vypnutí zdroje. Druhou podstatnější funkcí rezistoru R3 je vytvářet minimální zátěž (odběr proudu) z výstupu zdroje pro spolehlivou regulační a stabilizační funkci IO1.

Plošný spoj napájecí části - Kliknutím na obrázek získáte náhled ve vyšší kvalitě
Plošný spoj napájecí části - Kliknutím na obrázek získáte náhled ve vyšší kvalitě
 
Osazení napájecí části - Kliknutím na obrázek získáte náhled ve vyšší kvalitě
Osazení napájecí části - Kliknutím na obrázek získáte náhled ve vyšší kvalitě

Dále doporučuji pro vlastní nastavení výstupního napětí zapojit voltmetr, popřípadě ampérmetr. Nejvhodnější je použít měřidla s integrovaným obvodem 7106, 7107. Na internetu a ve spoustě odborných časopisech je spousta zapojení s těmito obvody.

Transformátor je použit TOROID 300VA. Toroidní transformátory jsou trvale zkratu vzdorné a nevytváří magnetické rušení jako je to běžné u transformátorů s EI jádry.

Plošný spoj řídící části - Kliknutím na obrázek získáte náhled ve vyšší kvalitě
Plošný spoj řídící části - Kliknutím na obrázek získáte náhled ve vyšší kvalitě
 
Osazení řídící části - Kliknutím na obrázek získáte náhled ve vyšší kvalitě
Osazení řídící části - Kliknutím na obrázek získáte náhled ve vyšší kvalitě

Do primárního obvodu je vhodné zapojit výkonný termistor, který zamezí velkým startovacím proudům způsobených nabíjením velké filtrační kapacity 40 000µF a také díky velkým náběhovým proudům samotného toroidního transformátoru.

Při samostatné stavbě zdroje nejprve zkontrolujeme desku plošných spojů na případné zkraty nebo špatně vyleptaná místa. Začneme osazovat od nejmenších součástek, jako jsou rezistory, drátové propojky a keramické kondenzátory. Tak postupujeme, až osadíme jako poslední elektrolytické kondenzátory a chladič usměrňovacího můstku.

Plošný spoj výkonové části - Kliknutím na obrázek získáte náhled ve vyšší kvalitě
Plošný spoj výkonové části - Kliknutím na obrázek získáte náhled ve vyšší kvalitě
 
Osazení výkonové části - Kliknutím na obrázek získáte náhled ve vyšší kvalitě
Osazení výkonové části - Kliknutím na obrázek získáte náhled ve vyšší kvalitě

Integrovaný obvod je nutno chladit a z toho důvodu je umístěn na chladič. V případě, že chceme spojit chladič se skříňkou zdroje, tak umístíme mezi IO a chladič slídovou podložku, kterou natřeme teplovodnou pastou pro lepší kontakt, nesmíme zapomenout, že samotné pouzdro IO je pod napětím a má funkci (PIN3 – VOUT).

Seznam součástek

Výkonová část:

R1 30Ω/5W RRW5
R2 750Ω / R0207
R3 1k5 / R0207
R4 4k7 / R0207
C1 10mF/63V
C2 10mF/63V
C3 10mF/63V
C4 10mF/63V
C5 100µF/63V
D1 P600K
D2 P600K
D3 P600K
BR1 KBPC5002F
IO1 LT1038
RL1 Finder F4052-12
RL2 Finder F4052-12
RL3 Finder F4052-12
CHL1 CHL255Y/40BLK
L1 80µH/10A  V32A10
CONN1 CKK5/3
CONN2 CKK5/3
CONN3 CKK5/3
CONN4 PSH02-06P
P1 20kΩ / Spectrol 534

Napájecí část:

R1 2k7 / R0207
C1 1m0/35V
C2 1m0/35V
C3 100nF/50V ker.
C4 100nF/50V ker.
C5 100nF/50V ker.
C6 100nF/50V ker.
C7 100nF/50V ker.
C8 100nF/50V ker.
IO1 7812
IO2 7818
IO3 7915
IO4 7815
IO5 LT1004-1,25
BR1 B250R (RB1F)
CHL1 až 5 D02-BLK (22K/W)
TR1 ZTR42/14 (2X18V)
CONN1 ARK500/2SV (CZM5/2)

Řídící část:

R2 47k / R0207
R3 4k7 / R0207
R4 4k7 / R0207
R5 560Ω / R0207
R6 560Ω / R0207
R7 560Ω / R0207
P1 PT10LV 100kΩ
P2 PT10LV 100kΩ
C9 100nF/50V ker.
C10 220µF/35V
C11 220µF/35V
D1 1N4001
D2 1N4001
D3 1N4001
D4 1N4001
D5 1N4001
D6 1N4001
T1 BC639 (TO92b)
T2 BC546B (TO92a)
T3 BC546B (TO92a)
Q1 LED 5mm L53GT
Q2 LED 5mm L53GT
Q3 LED 5mm L53GT
IO1 LM741

Všechny součástky a jejich označení vychází z katalogu firmy EZK 2005.

Po zapojení a očištění DPS zkontrolujeme, zda jsme při pájení nevytvořili místní zkraty, nebo cínové můstky. Na závěr desku nalakujeme a necháme zaschnout. Při pečlivé práci a dodržení postupu by měl zdroj pracovat na první zapojení.

 

Michal Slánský
Michal.Slansky@ seznam.cz

Download & Odkazy

Hodnocení článku: 

Komentáře

Zdravím, neví někdo kde by se dal sehnat LT1038?
Hledal jsem ho skoro všude a zjistil jsem, že už se hodně dlouho neprodává. Mohl by mi prosím někdo napsat, kde by se případně dal sehnat? Nebo jesli není nějakej ekvivalent, kterej by se dal v tomto zapojení použít? Byl bych mu nesmírně vděčný.

Díky

Zdravím, v tom zdroji je tedy použit toroidní transformátor 2x18V 300V ?(ve schématu je 5VA, což je divné :) )
děkuji za odpovědi

Pani staviam túto schému som amatér preto pár otázok ten Usnimac tam zapojiť volt meter alebo teplotné cidlo