Stabilisani ispravljač

sa kontinuiranim podešavanjem napona i struje

Stacionarni elektronski uređaji se gotovo redovno napajaju iz mreže naizmenične struje. Sem posebnih sklopova, koji u sebi sadrže tiristore ili trijake, elektronske naprave zahtevaju jednosmerno napajanje. Ulogu prilagođavanja mrežnog napona u pogonsko napajanje elektronskog uređaja ima ispravljač. Ispravljači se mogu podeliti na obične (proste) i stabilisane. Sastavne komponente prostog ispravljača su transformator, diodni usmerač i filterski član. Uloga transformatora je da napon mreže 220V snizi na odgovarajući naizmenični napon za konkretne potrebe. Sekundar transformatora najčešće sadržI jednu ili dve sekcije. Usmerač u svom sastavu može imati jednu, dve ili četiri diode. Sa jednom diodom ostvaruje se polutalasno, a sa dve ili četiri diode punotalasno ispravljanje naizmenične u jednosmernu struju. Filter se obično sastoji od jednog ili više paralelno vezanih elektrolitskih kondenzatora većeg kapaciteta. Ova osnovna varijanta može biti dopunjena dodatnim filterskim elementima: kalemovima, otpornicima i blok kondenzatorima. Stabilisani ispra-vljač, uz sve komponente koje ima običan ispravljač, sadrži još i stabilizatorski sklop. U tipični stabilizatorski sklop ulaze: serijski tranzistor, regulaciona kaskada, pojačavač referentnog napona, zaštita od kratkog spoja, tj. ograničenje struje, pojačalo naponskih promena na izlazu i temperaturna stabilizacija. Osnovni zadatak stabilisanog ispravljača je snabdevanje potrošača napajanjem koje će ostati stabilno kada se menjaju napon mreže, otpornost potrošača, temperatura ili drugi faktori. Zavisno od karaktera potrošača, stabilisani ispravljači mogu da budu izvori konstantnog napona ili izvori konstantne struje. U praksi se češće sreću ispravljači konstantnog napona. Elektronski uređaji rade znatno bolje i pouzdanije kada koriste stabilno napajanje. Veliki broj integrisanih kola, u sastavu elektronskih sklopova, zahteva stabilne napone napajanja koji bi definisali stabilnost radne tačke ili referentnih napona. Zato sve više raste potreba za stabilisanim ispravljačima u savremenim elektronskim uređajima. Jedan od najvažnijih aparata koji treba da sadrži radionica svakog elektroničara upravo je stabilisani ispravljač. Bilo da se radi o popravkama elektronskih uređaja ili su u pitanju nove konstrukcije, ispravljač, kao izvor napajanja, ima nezamenljivu ulogu. Osnovna varijanta stabilisanog ispravljača koji predlažemo, pruža prilično dobre mogućnosti u eksploataciji, a zahteva relativno mala ulaganja.

Opis

Kod stabilisanog ispravljača SI-723 mogu se ponaosob kontinuirano regulisati napon i struja u širokim intervalima. U slučaju prekoračenja zadate struje ili spajanja izlaznih priključnica, reaguje automatska zaštita i sprečava eventualna oštećenja ispravljača. Ova pogodnost je jako važna, jer uvek postoji mogućnost da, iz najraznovrsnijih razloga, dođe do kratkog spoja. Naizmenični napon sa sekundara transformatora dovodi se na Grecov diodni usmerač, sastavljen od četiri jednake diode. Filtracija ispravljenog napona vrši se pomoću jednog ili dva elektrolitska kondenzatora, čija ukupna kapacitivnost treba da bude preko 3300 mikrofarada. Osnova stabilizatorskog sklopa je monolitni integrisani sklop CA723, proizvodnje RCA. Ovaj naponski regulator sadrži u sebi zener-diodu koja se napaja konstantnom strujom i zajedno sa pojačavačem referentnog napona obezbeđuje potpuno stabilan referentni napon (7V). Uzorci referentnog i izlaznog napona dovode se na neinvertujući, odnosno invertujući ulaz pojačavača greške.

Napon na izlazu pojačavača greške menja provodnost serijskog tranzistora (u samom kolu), a time i provodnost glavnog serijskog tranzistora (darlingtona). Posledica toga je promena struje kroz potrošač. Pored serijskog tranzistora, integrisano kolo CA723 u svom sastavu ima još jedan tranzistor čija je uloga vezana za ograničavanje struje, odnosno zaštitu od kratkog spoja. Samo integrisano kolo može da generiše izlazne struje najviše do 150mA. Za postizanje većih struja vezuju se spoljni tranzistori T1 i T2, koji disipiraju i snagu, čime se dodatno poboljšava stabilnost izvora, jer se integrisano kolo ne greje. Potenciometri, na šemi označeni sa P1 i P2, imaju funkciju regulisanja struje, odnosno napona.

Izrada

Pre postavljanja sastavnih komponenata potrebno je očistiti štampanu pločicu. Čišćenje se vrši pomoću finog brusnog papira (šmirgle) ili kuhinjske žice. Na taj način se odstranjuje tanki film patine (bakar oksida) koji predstavlja prirodnu zaštitu bakarne folije od dublje oksidacije.Na štampanu pločicu elementi se postavljaju i leme standardnim redosledom. Prvo se montiraju pasivni delovi: otpornici, blok i elektrolitski kondenzatori. Zatim se prelazi na postavljanje i lemljenje aktivnih komponenti: dioda D3, D1, D2 i D4, tranzistora T2 i integrisanog kola. Na samom kraju vrši se montaža i lemljenje potenciometara P1=470W i P1=10kW, a zatim se štampana pločica provodnicima povezuje sa darlington tranzistorom T2=ON614, koji je prethodno montiran na odgovarajućem alumi-nijumskom hladnjaku, u cilju odvođenja suvišne toplote pri radu.

Prilikom lemljenja moramo voditi računa da lemni spoj bude što kvalitetniji, a da elementi budu što kraće u dodiru sa lemilicom. Pri tome posebnu pažnju treba obratiti na postavljanje i lemljenje aktivnih komponenti: dioda, tranzistora i integrisanog kola. Izvodi integrisanog kola označeni su brojevima od 1 do 10, s tim što treba imati u vidu da se njihov raspored kod kola u metalnom kućištu određuje posmatranjem sa strane na kojoj se izvodi nalaze (odozdo). Ispust na metalnom kućištu označava izvod 10. Radi lakšeg snalaženja pri montiranju komponenti na štampanu pločicu, ponovićemo redosled onih elemenata koji su na crtežu prikazani uspravno: otpornici R6=68W, R2=4,7kW, R9=680W, R10=330W, R1=10kW, R3=1,5kW, R5=0,15W, zatim integrisano kolo CA723, a posle njega blok-kondenzator C2=220pF, otpornici R8=220W i R4=220W, diode D3, D1, D2, D4 (4 x A115) i otpornik R7=68W. Sa k.s. je označen kratkospojnik. Štampana pločica predviđena je za postavljanje jednog horizontalnog elektrolitskog kondenzatora C1, ali se umesto njega, uz malo snalažljivosti, može montirati jedan ili dva vertikalna (2x2200mF). Elektrolitski kondenzator C3=2,2mF postavlja se vertikalno.Tranzistor T1=BDX78 na pločici je prikazan svojim fizičkim izgledom, a ima standardni raspored izvoda za kućište TO220, dok su provodnici za vezu pločice sa darlingtonom T2 označeni strelicama i početnim slovima tranzistorskih elektroda: emiter (E), baza (B), kolektor (C). Na montažnoj šemi strelicama su još označene lemne tačke za vezu pločice sa transformatorom kao i izlaznim priključnicama (plus i minus). Potenciometri P1 i P2 za regulaciju struje i napona mogu se postaviti i van štampane pločice, a sa njom se mogu povezati tankim licnastim provodnicima.

Kablovi koji povezuju pločicu sa kolektorom i emiterom darlinton tranzistora T2 treba da budu debljine najmanje jednog milimetra, dok veza sa bazom može biti mnogo tanja. Sva pomenuta spajanja treba ostvariti licnastim provodnicima. Originalna štampana pločica izrađena je za stabilizovani ispravljač univerzalne namene. Kod varijante koju predlažemo kroz pojedine delove bakarne folije teku struje od tri ampera, pa je poprečni presek tih delova štampe potrebno podebljati. Ovaj postupak se može uraditi na dva načina. Jedan od njih je nanošenje debljeg sloja tinola (tzv. “kalaisanje”), a drugi je “ojačavanje” kritičnih vodova licnastim žicama. Na nešto umanjenom nacrtu štampane pločice, bakarna folija je prikazana šrafirano, a oni njeni delovi koje je potrebno podebljati označeni su sivom bojom. Za indikaciju uključenosti stabilizovanog ispravljača može se dodatno ugraditi led dioda koja je, zajedno sa odgovarajućim otpornikom 1,8 kilooma i snage 1W, takođe predstavljena na crtežu. Podrazumeva se da su priključni vodovi duži nego što su prikazani na crtežu kako bi se led dioda mogla komotno postaviti na prednju ploču sagrađenog ispravljača.

Sastavne komponente i tehnički podaci

Tehničke karakteristike ispravljača

Maksimalni ulazni naizm. napon........24V

Nom.struja sekundara transf.................3A

Reg. izlaznog stabil. nap........od 0 do 27V

Regulacija izlazne struje......... od 0 do 3A

Zaštita od kratkog spoja reaguje u slučaju prekoračenja zadate struje.

Povezivanje ispravljača sa periferijama

Sekundar transformatora povezuje se na ulazne priključnice stabilizovanog ispravljača, dok se na njegov primarni namotaj dovodi mrežni napon preko dvostrukog mrežnog prekidača i zaštittnog osigurača od 630 mA. U sekundarnom kolu se takođe nalazi osigurač (od 3,5A). Na izlazne priljučke stabilizatora napona iskusniji konstruktori mogu dodatno povezati analogne merne instrumente: ampermetar i voltmetar.

Ovaj postupak je daleko jednostavniji ako su instrumenti fabrički šentirani. Tada se ampermetar direktno vezuje svojim plusom na plus stabilizatora, a minusom na izlazni plus.