SKORI WEBLAPJA
Kapcsolóüzemü tápegységek 555-ös IC-vel

Ezen az oldalon néhány általam tervezett, igen egyszerü, olcsó, de mégis jól használható kapcsolóüzemü szabályzót mutatok be. Ki gondolná mi mindenre jó az olcsó "százéves" 555-ös IC.
Jópár évvel ezelött amikor a "kapcsolóüzemü stabkockák" és a különféle kapcsolóüzemü vezérlö IC-k kevésbé voltak ismertek és elérhetök, szinte egyeduralkódó volt a szintén régi és bevált TL494-es IC használata. Azonban ennek is megvannak a felhasználási nehézségei, és bizonyos esetekben sokkal egyszerübb megoldásokat is lehet találni. Nézzük az elsö áramkört:

A fenti áramkör zövidzárvédett stabil 5V körüli kimenö feszültséget állít elö 7..18V-os bemenö feszültségböl. Terhlelhetösége kb. 1,5A, zárlati árama 2A körüli. Kedvezö hatásfoka miatt T1-re nem szükséges hütöbordát szerelni.
Az áramkör müködéséröl röviden: Az 555-ös IC 200mA-es terhelhetösége jól használhatóvá teszi fet meghajtására, ezért az áramkörben T1 igen gyorsan és kis veszteséggel tud kapcsolni. A szabályzás a fetet meghajtó jel kitöltési tényezöjének (és frekvencájának) váltzotatásával valósul meg. A T1 nyitott állapotában az L1-en és Rs-en folyó áram növekszik, illetve a kimeneti feszültség is növekszik. Ha a kimeneti feszültség eléri Z1 küszöbfeszültségét akkor T3 tranzisztor elkezd kinyitni, a kollektorárama pedig feltölti a Ci kondenzátort, ekkor IC1 átbillen és a fetet kikapcsolja. Ugyanez történik ha az áram akkorára növekszik, hogy az Rs-en esö feszültség kinyitja T2-t. Az IC átbillenésekor T1 lezár, a kimenö fesz és az áram csökkeni kezd. Ha T2 és T1 is zárva van akkor Ci kondi elkezd kisülni az Ri-n keresztül, ez az idötartam határozza meg, hogy a fet minimálisan menyi ideig maradjon lezárva. Ci kisülése után a T1 fet ujból bekapcsol, a kimeneti feszültségtöl és áramtól függö idötartamra (amig a kimenö fesz-t v. áramot el nem érjük). Látszólag a fet kikapcsolási ideje fix és csak a bekapcsolási idötartama változik, azonban a gyakorlatban T1 és T3 nem mindíg zár le v. nyit ki teljesen, hanem az áramkör egy köztes állapotban is képes "Ci töltésével egyensúlyozni". Emiatt a kitöltési tényezö és a frekvencia is széles határok között képes változni, és Ci gyakorlatilag csak a maximális frekvenciát korlátozza. A kimeneti feszültség hullámossága a vártnál kevezöbben alakul, és a legtöbb áramkör táplálására gond nélkül felhasználható, de egy további szürö L2 - C5 beépítésével szükség esetén tovább csökkenthetö.

Az 555-ös IC-re épülö kapcsolóüzemü tápegység könnyen továbbfejleszthetö nagyobb be/kiemenö feszültségre és áramerösségre, illetve a stabilitása is egyszerüen növelhetö. Ma ennyi idöm volt ide írni, késöbb az áramkör továbbfejlesztett változataival folytatom.
---
A nagyobb áramú verzióknál az áramfigyelésre használt Rs ellenállás jelentös teljesítményt disszipálhat. Ez a teljesítmény csökknehtetö ha az ellenálláson levö feszültséghez egy fix feszültséget hozzáadunk, így T2 tranzisztor nyitásához kevesebb feszültségnek kell esnie Rs-en. Ennek megvalósításához kell beépíteni az áramkörbe az aabbi rajzon látható R4,R5 és D2 alkatrészeket.

R5 ellenállás áramának egy része a D2 diódán folyik át, ezen kb. T2 nyitófeszültségének megfelelö feszültség esik, amit R3,R4-böl álló feszültségosztó csökkent pl. 0,3...0,4V körüli értékre. Ez hozzáadódik Rs feszültségéhez, így T2 nyitásához Rs-en csak 0,2....0,3V feszültségesés szükséges.
A következö módosítás célja a stabilitás megnövelése. Zener helyett TL431-es referenciát építettem be (néhány helyen programozható zenernek hívja a szakirodalom, de lényegében egy integrált áramkörröl van szó). Ennek a BC tranyó méretü IC-nek a felhasználásával "atomstabil :)" lesz a kimenö feszültség, a poti beépítésével pedig szabályozhatóvá tehetö a tápegység. A kimenö feszültséget kb. 2,5...17V között lehet beállítani, de fix ellenállásokat is lehet használni poti helyett ha a szabályozhatóságra nincs szükség.

A fenti táp már egész használható, de még mindíg lehetne javítani rajta. Az 555-ös IC max 20V-os tápfesszel müködhet, azonban kapcsolás többi része elvileg nagyobb feszültséggel is dolgozhatna. Tehát válasszuk le az 555-ös tápját, és igazítsuk az áramkört pl. 40V-os bemeneö feszültséghez. Az alábbi kapcsolási rajz deszkamodellként megépítve remekül müködött. A kimeneti feszültsége 2,5....35V közöztt szabályozható. Stabilitására jellemzö, hogy pl. 18V-ra beállítva 0...4A közötti terhelésváltozás hatására a kimeneti feszültség 0,01V-nál kevesebbet változott.

Az új alakatrészek: a 12V-os stabkocka és környéke oldja meg az 555-ös tápellátását. D3 és D4 diódák oldják meg, hogy Ci ne töltödhessen az IC1 tápfeszültségénél nagyobb feszültségre (D4 szándékosan alacsonyabb nyitófeszültségü tipus mint D3). R7,R8 ellenállások a T2, T3 kollektoráramát korlátozzák. Azért nem volt elegendö 1db ellenállás mert a szabályzás stabilitásának (sebességének) érdekében részben át kellet hidani a C6 kondival. További ujdonság ebben az áramkörben a T4,T5 tranzisztor, ezekre elsösorban azért volt szükség mert CMOS 555-ös IC-m volt itthon, ami nem tudta volna rendesen meghajtani T1-et. Ezzel a megoldással viszont jóval nagyobb áramimpulzussal tudja T1 gate-kapacitását tölteni-kisüni mint egy sima 555-ös, tehát nagyobb áramú táp esetén célszerü ezt a megoldást választani. A táp terhelhetösége Rs értékétöl függ, ez határozza meg, hogy T1-en maximum mekkora áram folyhat át. A próbák során 7...8A-el terheltem, amit T1 enyhe melegedés melett elviselt, egy roncs PC-tápból kiszedett hütöbordára felszerelve. "Rendesen megépítve" valószinüleg jóval nagyobb áram is kivehetö lenne ebböl a tápból... Ha kisebb feszültségre és/vagy áramra szeretnénk a tápot megépíteni akkor a "korábbi rajzok irányába" lehet egyszerüsiteni iletve kihagyni egyes részeit. A kapcsolófet nyitásához minimum 7...8V-os feszültség szükséges, ha ennél kisebb feszülségröl is szeretnénk üzemeltetni az áramkört akkor IRL sorozatú fetet célszerü használni T1 pozicióban (pl. IRL540). Az IRL sorozatú fetek digitális áramkörökhöz kifejlesztett tipusok, amelyek már 5V-os gate feszültséggel is biztoságosan nyitásba vezérelhetök.
A következö rajz egy kis feszültségü nagy áramú verzió kapcsolása, megépítve/tesztelve nem volt:

A következö megoldásban a kapcsolóüzemü szabályzót egy hagyományos felépítésü átersztötranzisztoros táp veszteségének csökkentésére használtam. A hagyományos táp annyiban eltér a szokásos felépítéstöl, hogy a szabályzóelem a szokásos bipoláris - darlington tranzisztorok helyett egy n csatrornás FET. Erre azért van zükség, hogy ez a táp a szabályzótranzisztoron levö miniális feszültségesés esetén is tudjon üzelmelni. A kapcsolóüzemü rész úgy változtatja a kimenö feszültségét, hogy az áteresztötranyós táp T6 fetjén 600mv körüli maradékfeszültség legyen, így egy 10A-es táp esetén is csak 6W-ot kell elfütenie. A rajzon levö táp "analóg része" igen egyszerü megoldású, de természetesen sokkal jobb paraméterekkel rendelkezö tápegység disszipációja is csökkenthetö ilyen megoldású kapcsolóüzemü elöszabályzóval. T6 fetet úgy kell megválasztani, hogy a bekapcsolt állapotban mérhetö (RDSon) ellenállásán a legnagyobb áramerösség is jóval 600mV alatti feszültségesést okozzon (max 100...200mV). Erre azért van szükség, hogy a 600mV-os maradékfeszültség esetén a fet még böven az aktív tartományában legyen, vagyis képes legyen a be/kimenö feszültség és áram változásainak és tranzienseinek kiszabályzására.

A fenti áramkör a gyakorlatban is jól müködött, a kimenetén szinte teljesen sima egyenfeszültség mérhetö. Sok esetben nincs szükség ilyen vagy ennél még precizebb tápra, az áramkörk többsége teljesen jól üzemel közvetlenül a kapcsolóüzemü tápegységröl is. Természetesen egy komolyabb labortáp kimenetén nem engedhetö meg pl. egy nagy elkó (hiszen az pl. óriási áramtranzienst tud produkálni - a kondiban tárolt energia tönkre is tehet egy érzékenyebb kisérleti áramkört) Tehát az ilyen megoldásnak is van létjogosultsága. A közeljövöben egy hasonló, de ennél valamivel precizebb labortáp építését is tervezem, bár a végleges verzió még nem alakult ki. Folytatás ezután....
Skori
@2007 szept.
Felmerült az igény, hogy 40V-nál nagyobb bemenõ feszültségrõl is mûködhessen a kapcsolóüzemû szabályzó. Eddig az alkalmozott 7812-es IC volt az egyik korlátozó tényezõ, helyette egy source-követõ kapcsolású feszültség stabilizátorral oldottam meg az NE555 IC tápellátását. Egyúttal kicsit módosítottam is az áramkörön, az áramkorlátot leegyszerüsítettem: az áramfigyelõ ellenálláshoz (Rs) egy schottky dióda feszültsége adódik hozzá, ezzel a megoldással is csökkenthetö (közvetett módon) az ellenálláson hõvé alakuló teljesítmény. Az kapcsolás idõállandója hasonló maradt, de kisebb kapacitású Ci és nagyobb ellenállású Ri alkalmazása mellett. A cmos 555-ös helyett pedig egy sima NE555 IC-t használtam, ez nagyobb áramfelvételû mint a cmos verzió, de ez itt szterencsére nem probléma, és úgy tünik stabilabb is lett az áramkör.
Néhány mérési eredmnény:
Hatásfok mérése:
(Terhelés: különbözõ izzólámpák)
Ube (V)Ibe (A)Pbe (W)Uki (V)Iki (A)Pki (W)Hatásfok (%)
382,5596,9127,286,489,1
37,43,3123,4211,339,75110,4689
36,42,798,28243,993,695

Kimenõ fesz függése a bemenõtõl:
(Terhelés: 12V 21W izzó)
Ube (V)182530405060
Uki (V)10,0010,0010,009,989,979,98

Skori
2007.11.17
Pár fotó a légszerelt drótdzsungelrõl, és az szkóppal mért jelalakokról (nyákon azért szebb lenne) :)


Ha már készítettem néhány videófelvételt is akkor felteszem ide:
        
Néhány újabb modosítást végeztem a kapcsoláson. Az elõzõ áramkör jól müködik ugyan, de ha a kimenetére a beálított értéknél nagyobb feszültséget kapcsolunk akkor a TL431 (és a T3 bázis) árama megszaladhat. Ez normál használat esetén nem fordulhat elõ, azonban ha 2db tápegységet párhuzamosan kapcsolunk, és a 2 feszültség nem teljesen egyforma akkor már elõjöhet ez a probléma. Szélsõséges esetben a poti árama is olyan mértékben megnövekedhetne, hogy az is károsodna. Elõállhat a fenti probléma úgy is, ha a kimenetre egy nagy elkót kapcsolunk, majd a beállított feszültséget hirtelen letekerjük. Ezeket a lehetõségeket is figyelembe véve jöjjön a "bolondbiztos, tönkretehetetlen :)" verzió kapcsolási rajza (legalábbis remélem, hogy ez már az :)).
A kisérletezés során nagyobb értékü L1 indultivitással is kipróbáltam az áramkört, ettõl jóval stabilabb lett, és az áramkorlát karakterisztikája is barátságosabb. Igy már érdemes volt az áramkorlátot is szabályozhatóra kialakítani. Az áramkör persze müködik 30uH-s induktivitással is. Ci kondenzátort jelentõsden lecsökkentettem, emiatt az elõzõ áramkörökben használt kompenzáló részt el lehetett hagyni (a korábbi áramkörben C4-R7) , ugyanakkor Ri és R6 jóval nagyobb értékü lehet, igy kisebb áram folyik rajtuk. A korábbi áramkörben levõ kisáramú schottky diódákat kis módosítással sima 1N4148-as diódákkal váltottam ki. Az 555-ös IC tápját egy további zener védi a feszültség megemelkedése ellen.
Az áramkört kipróbáltam CMOS LMC555-ös IC-vel is, kis értékü L1 esetén az áramkör instabil volt, de a 100uH-s tekerccsel jól mûködött. A cmos verzióval a segédtáp jóval kevesebb terhelést kap, ennek ellenére maradtam a sima NE555-nél mivel az nem produkálta a cmos verziónál elõforduló gerjedéseket. Talán késöbb másmilyen gyártmányü cmos 555-ös ICvel is kipróbálom az áramkört, hátha csak azok a cmos változatok selejtesek amiket vettem.
A fenti kapcsolást hálózati trafóval, egyenirányítóval, pufferkondival kiegészítve, esetleg áram és feszültségmérõt is hozzáépítve komplett tápegységként használhatjuk. A gyakorlatban a TL431 IC kicsit akár túl is terhelhetõ a névleges feszültségéhez képest, így ebbõl a kapcsolásból akár 2,5....40V-os (0....10A-es) tápot is ki lehet alakítani. L1 tekercset egy légréses AL90-es fazékvasmagra készítettem el, külsõ átmérõje 33mm, magassága 28mm, a légrés a középsõ oszlopban 3mm. 3 szál 0,7mm-es CuZ huzalt együtt feltekerve kb. 35 menet fért el rajta. A kész tekercs induktivitása kb 110uH (kézi multiméterrel megmérve), 10A-es áramnál még nem ment telítésbe. Feszültség beállító potinak (P1) érdemes helipotmétert használni, a pontos beállíthatóság érdekében.
Próbaképpan kivettem az áramkörbõl T4 és T5 tranzisztort. Az NE555 simán meghajtja közvetlenül is a fetet, a hatásfok alig romlik miatta, a cmos verzió viszont nem tud elegendõ áramot adni a fet meghatásához. A nagyobb frekvencia miatt végülis benne hagytam ezeket a tranyókat, illetve azért is, hogy a cmos verziókat is ki tudjam késõbb próbálni.
Skori
2007.11.29
Mégiscsak felkerül ide egy újabb rajz. SPafi barátommal méregettük egy kicsit a deszkamodellt, és sikerült meggyõznie, hogy a kapcsolófetet az NE555 önmagában is meg tudja hajtani, a T4,T5 elhagyjható az áramkörbõl, viszont érdemes egy kis értékü (10ohm körüli) gate ellenállást betenni, mert úgy kevesebb nagyfrekis zavart termel a tápegység. Az 555 kimenetére került egy schottky dióda, ami a kapcsolófet drainjérõl a gate-re visszajutó lengéseket korlátozza, illetve ez ellen védi az NE555 kimenetét. Az áramkört kiegészítettem egy kapcsolóval is amivel a kimeneti feszültséget lehet ki/be kapcsolni.
2007.12.05. Skori
A tápegység deszkamodellje átkerült egy nyákra. Élesztés közben kiderült, hogy az K1 kapcsoló alatt levõ R13 ellenállás értékét csökkenteni kell 5,6k-ra, mert nem mindegyik 555-ös IC állt le a kapcsoló kikapcsolásakor. Ci értékét 220pF-ra csökkentettem (mert ilyen volt kéznél :)) cserébe Ri helyére 16k-s ellenállást ültettem be. R3 ellenállás helyére egy BAT46 schottky diódát építettem be, ennek csak kényelémi oka volt, mert így a kéznél levõ 5k-s helipotot be tudtam kötni P2 helyett (de az eredeti 470ohm is használható lenne). R3-at 680ohm-ra növeltem, R12 68k (mert ilyen volt kéznél - de tulajdonképpen jobb is). R10-et 20k-ra cseréltem, igy kicsit szimpatikusabban mûködik az áramszabályzás, R11 helyére 27kohmot ültettem be, R5 ellenállást 330ohmra cseréltem. Jöjjön néhány fotó, az ideiglenesen papírdobozba beépített áramkörrõl:

A fotón látható, hogy kisérletképpen egy további L-C szûrõt raktam a kimenetre, ami a tápegység maradék zaját szûri. Ezzel már viszonylag "finnyás" és a kapcsolóüzembõl eredõ zavarokra érzékenyebb áramköröket is lehet üzemeltetni a tápegységrõl.
A tapasztalatok: gyakorlatilag 2,5...40V között szabályozható és stabil a kimenõ feszültség, a zárlati áram kb. 1A-tól 10A-ig szabályozható (1A alatt egy bizonyos áramértéknél megszünik a kimenõ áram). A kimeneti feszültség-áram karakterisztika némi "kihajlással" rendelkezik. Ez annyit jelent, hogy 10A-es zárlati áramra beállított poti esetén, 40V-os kimeneti feszültségnél már 8,5A-es áramerõsségnél kezd korlátozni, tehát némileg eltér az ideálisnak tekintett áramgenerátortól, de ennek ellenére jól használható. Feszültséggenerátoros üzemmódban (tehát amikor a terhelõ áram kisebb mint amire az áramkorlát be van állítva) lényegre törõen fogalmazva: atomstabil a kimenõ fesz. Amit a TL431 feszültségreferencia tud, azt a stabilitást tudja a táp is. A korábban beilesztett fotókon, az oszcilloszkópon láthatók a deszkamodellen mért hullámformák - már azok is szinte a kapcsolóüzemü tápok iskolapéldáját tükrözték :) :) :) - nos a nyákra megépített verzió (ami az alkatrészoldalon "telefóliás") még erre is rátesz egy lapáttal - szinte ugyanazt látom az oszcilloszkópon amit az áramkörszimulátorban.... Amin még javítani lehetne: a fotón látható hûtõborda túl kicsi, 50V körüli bemenõ fesz, rövidrezárt kimenet, és 10A kimenõ áram esetén meglehetõsen forró lesz - tehát kicsit nagyobb (legalább dupla ekkora) hûtõborda kellene. Ésszerübb terhelés, vagy kisebb áramok esetén egyébként nincs ilyen gond. A másik a nyák: jelen állapotában kissé zsúfolt, ezt még szeretném picit szellõsebb kialakításúra, és többféle alkatrész befogadására alkalmassá alakítani. (Ebben reményem szerint Attila barátom fog nagymértékben segíteni - mint a jelenlegi nyák esetében is).
Jelen állapotában ezt a kapcsolást egy hálózati trafóval + egyenirányítóval + szürõkondival kiegészítve egy jól használható, univerzális tápegységet lehet készíteni.
Tervem szerint nem egy nagyméretü hálózati trafóval szeretném a "nyers, szabályozatlan" bemenõ feszültséget elõállítani (ami 50...60V közötti lesz), hanem egy kapcsolóüzemû-rezonáns hálózati tápegységgel. Ez a rezonáns tápegység desazkamodell formájában az asztalomat foglalja, ebben az állapotában minimális melegedés mellett kb. 500..600W teljesítmény leadására képes, a súlya pedig még egy negyed ekkora teljesíményü 50Hz-es toroidnál is sokkal-sokkal kisebb.
Sajnos a rezonáns tápegység viszonylag nehezen utánépíthetõ (a kapcsolási rajz egyszerüsége ellenére). Gyakorlatilag csak az tudja megfelelõen megépíteni aki ismeri és érti is az áramkör mûködési elvét, vagy pontosan másol és nagyon hasonló anyagokkal dolgozik. A beállításához oszcilloszkóp kell és erõsen ajánlott (illetve szükséges) müszer az induktivitásmérõ is. Emiatt kapcsolási rajzot errõl egyelõre senki ne kérjen - a mûködés magyarázata nélkül semmit se érne. Ha elkészül a komplett tápegység, és lesz energiám is egy használható leírás készítésére - akkor idõvel felkerü ide (vagy egy másik menüpont alá).
Skori 2008.feb.
Mondhatnám azt, hogy az áramkör gyakorlatilag kész van, de még egy apró módosítás került bele, és készült egy újabb nyák is, ami kicsit szellõsebb (nagyobb), univerzálisabb (több féle alkatrész elfér ill. beültethetõ).
A módosítás a korábban leírtakon kívül annyiból áll, hogy az 555-ös IC letiltását, (és ezzel a kimenet ki/be kapcsolását), egy tranzisztor közbeiktatásával oldottam meg. Erre azért volt szükség mert némelyik 555-ös IC reset bemenetét 200mV feszültség alá kellett lehúzni hogy leálljon, ehez viszonylag kis értékü lehúzó ellenállás kelett, amin viszont nagyobb áram folyt volna (ami a segétáp fetjét melegíti). Lehetett volna a kapcsolót is úgy bekötni, hogy az húzza nullára ezt a bemenetet, azonban a kapcsoló esetleges kontakthibája esetén megjelenne a táp kimenõ feszültsége. Olyan megoldást kerestem amivel a kapcsoló bekapcsolt állásában jelenik meg a kimenõ feszültség. Ezt a feladatot látja el az alábbi kapcsolási rajzon levõ T4 tranzisztor. További apróbb módosítás, hogy a nyákra (és a kapcsolási rajzba is) került egy-egy osztó, (a tápegységbe esetlegesen beépíthetõ) feszültség és árammérõ mûszerek számára. Ezek lehetnek deprez müszerek, vagy akár digitális panelmérõk "ízlés szerint" :) akár vegyesen is... Az elõtétellenállások és a trimmerpotik értékét természetesen a felhasznált mûszereknek megfelelõen kell megválasztani
Tehát jöjön a kapcsolási rajz, és egy lehetséges nyákterv is. Valószinüleg lehetne ügyesebb elrendezésü is a nyák, de egyelõre ez is megfeleõen teszi a dolgát :) (a nagy áramot vezetõ fóliasávokat be kell ónozni ill. huzalt fektetni rá és ráforrasztani.)

A nyák mérete 140mm x 80mm
Bemenõ feszültség: kb. 20...80V, Kimenõ feszültség: kb.2,5....40V [de Uki<(Ube-1V)], Kimenõ áram: kb. 1....15A [felépítéstõl függõen].
Fotók:
        

Skori 2008.apr.
Ha most folytatni akarnám ezt az oldalt - és mint látszik is éppen azt teszem :) kétféle irányban lehetne továbbhaladni.
Az egyik lehetõség az lenne hogy a kapcsolást továbbfejlesztem, pl. hogy nulláig le lehessen szabályozni a kimenõ feszültséget a jelnelegi 2,5V helyett (bár erre most nem sok szükségem van, de azért lenne rá ötletem).
A másik út az lenne, hogy a jelenlegi univerzális áramkört egy adott célra való felhasználás érdekében kissé leegyszerüsítem, a korábbi áramkörök irányába, de már az eddig megszerzett tapasztalatok ismeretében, és ezek figyelembe vételével.
A döntést viszont a gyakorlat hozta meg. Ugyanis megkértek, hogy tervezzek egy kicsi feszültségátalakítót, amivel 7,2 vagy 9,6V-os akkus fúrógépet lehetne üzemeltetni 12V-os akkumlátorról. Egy ilyen fúrógáp motorja akár 10A-t is felvehet, és nem igazán célszerû 12...14V-al túlhajtani. Tehát tervezni kellene egy olyan stabilizátort ami párféle fix kimenõ feszültséget tud elõállítani 12V-ról, nem árt ha "nem száll el" a kimeneti rövidzárlattól (és ettõl a bizti sem olvadjon ki - mert az csak a meghibásodás esetére van betervezve). Ezenkívül a további szempotok: nem árt ha a hatásfoka is jó - ne kelljen már hatalmas hûtõborda hozzá, azonkívül persze legyen kicsi, olcsó és egyszerû az áramkör :) Szóval, csak ennyi.... :) Persze nem véletlenül szerepel ez pont ebben a cikkben, hiszen az áramkör már mûködik, és bár még nincsenek hosszútávú tapasztalatok vele, egyelõre jónak tûnik. Tehát jöjjön a kapcsolási rajz:

Ez a szerkezet tényleg filléres dolog, még akkor is ha minden alkatrészét megvesszük a boltban, de nekem speciel az itthoni maradékokból állt össze. Egy igazi barkácsolónak mindíg van pár darab 555-ös IC a fiókjában :), az ellenállások és kondik ára pedig nem tétel manapság. A fet egy bontott BUK455-60A, ha jól emlékszem a határadatai olyan 60V és 40A, de más is jó helyette.. Pl. a közkedvelt IRF3205 (ez párszáz Ft-ért beszerezhetõ, 55V 110A 0,008ohm). A dupla schottky diódát egy roncs PCtápból bontottam (45V 20A), de ez sem drága dolog. Ugyanebben a tápban volt a 60uH-s tekercs, egy sárga szinü gyürüvasmagon. Ez egy önálló tekercs volt, nem az amelyiken több tekercs is van a közös magon, bár az is felhasználható lenne ha a kivezetéseit megfelelõ módon sorbakapcsoljuk (mert azon 20uH körli induktivitások vannak, de kettõ sorbakötve már 80uH körüli lesz). Amúgy a pontos érték nem kritikus, én sem számolgattam csak beleraktam és jó lett :) Persze azért utólag megnéztem oszcillószkóppal a 0,1ohmos ellenállásokon az áram hullámformáját, hogy nem telítõdik-e a vasmag (de szerencsére nem, és nem is melegedett) A TL431-rõl már írtam korábban ha jól emléxem, a többi alkatrészrõl szintén (pl. LOW ESR elkók használata célszerû).
A gyakorlatban az áramkör zárlati árama 16A körüli volt, azért lett kb. erre méretezve, hogy az akkus fúró üzemi áramtól még semmiképpen se csökkenjen le a kimenõ feszültség. Ehez elvben 5W-os 0,1ohmos söntök kellenének, de én csak 2W-os ellenállásokat használtam, mert úgy gondoltam, hogy elegendõ az üzemi áramra méretezni, nem pedig a tartós rövidzárlatra, mert az áramkör célja a fúrógép müködtetése, és nem más. Persze rövid ideig így is jól bírja a zárlatot, hosszú ideig meg a szintén üzemszerû terhelésre méretezett, aprócska hûtõborda is kevés lenne (a fetet és a schottky diódát kell hûtõbordára szerelni). A rajzon két kapcsoló is szerepel, de valójában 1db háromállású pici karos kapcsolóról van szó (a középállásában nem kapcsol), ezzel lehet a háromféle kimeneti feszültséget váltani. Ez "ízlés szerint" módosítható, bõvíthetõ, pl. jackley kapcsolóval, stb :) A próbálgatáskor a kimenõ feszültség kifejezetten stabil volt, 0,1V körüli csökkenést tapasztaltam a terhelés hatására. A bemenõ feszültség max 16V lehet, ugyanis ennyi az NE555 adatlapja szerinti maximum ráadható táp, de kipróbáltam 18...19V-ról is, és nem volt probléma az sem. 21V-ról már purcant ki 555-ös IC-m, és az már a fet gate elektródájának is sok lenne, tehát azt már nem kéne erõltetni :) Lefelé a fõleg a FET "korlátozza" azt a feszültséget amirõl még érdemes az áramkört használni, 10V alatt már IRL sorozatú fet használata a célszerûbb. Nyákterv nem lesz felrakva, ezt ne is kérje senki - mert ez csak egy gyorsan összedobott áramkör volt, alkoholos filctollal megrajzolt panelon, de akár egy "próbapanelon" is össze lehet dobni. Szerintem hasznos kis cucc lett, ezért is került fel ide :)
Skori 2009.feb.
Megrajzoltam a fenti áramkört úgy hogy a kapcsoló(k) helyett egy potival állítható be a kimeneti feszültség.

Ennél egyszerübb kapcsolóüzemû szabályzót szinte csak célIC-vel lehetne elképzelni (pl. LM2575 és hasonlók), Azonban ár, hatásfok, terhelhetõség szempontjából ez az áramkör (szerintem) jobb. Persze nem árt tisztában lenni az áramkör korlátaival is (a bemenõ fesz felsõ határa elvileg 16V, gyakorlatilag olyan 19..20V-ot még elvisel). Hûtõborda nélkül kb 1,5A-el terhelhetõ, megfelelõ hûtõbordával (FET és a Schottky dióda hûtendõ) akár 10A-it is elbír. A L1 tekercs, a FET, és a Schottky dióda a kimenõ áramigény (és feszültség) figyelembe vételével választható meg. Pl. 1A-re IRF530, nagyobb áramok esetén IRF540 jól használható, alacsony bemenõ fesz esetén IRL530/IRL540. A schottky dióda bármilyen kapható tipus lehet, de célszerû kissé túlméretezni. pl MBR1660, de roncs PC tápegységekbõl bontott tipusok is megfelelõk lehetnek.
Kisebb kimenõ áramigény esetén a 0,1 ohmos ellenállások részben elhagyhatók, illetve nagyobb értékre cserélhetõk, így az áramkör zárlati árama is kisebb lesz. A zárlati áramot célszerü a maximális üzemi érték kb. duplájára méretezni. Pl. 1A-es terhelõ áramhoz a 3db 0,1ohmos helyett használhatunk 1db 0,2....0,3 ohm körüli ellenállást.
Még pár szó az L1 tekercsrõl: az induktivitás pontos értéke nem kritikus, a lényeg hogy a feltekercselt huzal elbírja a kívánt áramerõsséget, és a vasmag se menjen telítésbe. A legjobb eredményt légréses ferrit vasmag használatával lehet elérni, de porvasmag gyürüre készített tekercs is felhasználható. Ez utóbbit azért említem meg mert sokaknak van roncs PCtápegysége, amibõl kitermelhetõ a sárga gyürüvasmagra készült tekercs. Ezen általában több tekercs is van melyeket megfelelõen sorba és/vagy párhuzamosan kapcsolva is használható induktivitást kaphatuk. Persze akár saját tekercset is készíthetünk erre a vasmagra. Az áramkörben 50...100µH körüli induktivitás használata adja a legjobb kompromisszumot, (kis áram esetén 100....400µH), de ennél szélsõségesebb induktivitás-értékekkel is mûködõépes az áramkör (a különbség leginkább a hatásfokban és az áramkorlát karakterisztikájában lehet). Max. 1...2A áramerõsségre kapható kész induktivitás is elektronikai boltokban (sõt ezek soros-párhuzamos kombinációjából is kialakítható a szükséges induktivitás).
Skori 2010
Nemrég kaptam egy e-mailt ebbõl idéznék pár sort:
Kedves Skori!
Kívánok legelõbb egy boldog, sikerekben gazdag új évet, és a csatolt fájlokban küldöm az ünnepek termését, egy kissé áttervezett panelrajzot és beültetést, ha akarod, bárkinek szabadon továbbadhatod.
Legjobbakat, Csaba
Köszi Csaba, neked is a legjobbakat!
Íme a fájlok (amik nem véletlenül kerültek pont a kapcs.tápok közé), használjátok egészséggel:
Skori_tap2_nyak.pdf
Skori_tap2_beultetes.pdf
Skori @2013.jan.
Rengeteg idõ eltelt, hogy utoljára írtam erre az oldalra. Sok minden változott, fejlõdött az elektronikában, egyre jobb céláramkörök érhetõk el, de a fenti tápok ma is mûködõképesek, barkácsoló kevûeknek, vagy éppen tanulási célból, a mûködést megérteni ma is használhatók és megépíthetõk. Annak idején úgy volt, hogy folytatódik ez az oldal ennek a tápnak a továbbfejlesztésével, de a gyakorlatban ez a projekt csak egy kapcsolási rajzig jutott el, és a TINA áramkörszimulátorban játszottam vele egy kicst. Mivel nem tudom mikor jutnék el oda, hogy nyomtatott áramkört tervezzek és megépítsem a tervezett áramkört, ezért úgy döntöttem, hogy jelen állapotában közreadom, némi instrukcióval, hátha akad valaki aki hobbiból összedobja, és esetleg megosztja a tapasztalatait az oldal olvasóival.

Tehát a lenti áramkör a korábbiaknál precízebb feszültség és áram szabályozással rendelkezik, és elméletileg 0-40V és 0-10A közötti kimenõ feszültséget ill. áramot tud szolgáltatni (de megfelelõ méretezéssel akár sokkal többre is képes lehet). Mivel megépítve nem volt így a rajzon szereplõ alkatrész értékek csak irányadónak tekinthetõk. Továbbá az áramkörszimulációból vett tapasztalatok alapján valószínûleg nem szabályozható le tökéletesen 0V-ig és 0A-ig, hanem van egy minimális érték ami még stabilan beállítható. Nézzük a kapcsolási rajzot:

Kedvcsinálóként, avagy segítségképpen az Eagle nyáktervezõben megrajzolt kapcsolási rajzot is közreadom: Skori_555_labtap_001_SCH.zip

A korábbi, tranzisztorokból és TL431-bõl felépített szabályozókört egy TL072 dual opamp-al váltottam ki (IC2a és IC2b), hogy szélesebb és precizebb szabályozási tartományt lehessen kialakítani. A mûveleti erõsítõk visszacsatolásában levõ C10, C11 kondik értékét erõsen saccolásos alapon választottam ki, elképzelhetõ, hogy a gyakorlatban ezeket nagyobb értékre kell választani. Az 555 integrált áramkör tápellátását a Q1 FET valósítja meg, source követõ kapcsolásban, azonban a drain áramkörében egy 12V-os zener is helyet kapott (D9), az ezen esõ feszültségrõl megoldható az IC2, TL072 opamp tápellátása. Ehhez csupán annyi kell, hogy az IC1 NE555 áramfelvétele biztosan nagyobb legyen mint az OPAMP-é, amit egy nagyon egyszerû megoldással lehet biztosítani: az NE555 számára elõállított tápfeszültséget terheli a LED1 áramfelvétele is, így a LED árama is mindenképpen átfolyik majd a D9 zener diódán.
A kapcsolás többé-kevésbé egy árammódú szabályozó, a Q4 tranzisztor figyeli az R2,R3,R8,R17-bõl álló söntön az átfolyó áramot, és egy adott érték elérésekor az IC1-et vezérelve kikapcsolja a Q3 FEt-et. Azonban a tranzisztor bázisát nem csak a söntök feszültsége vezérli, hanem ehhez részben hozzáadódik a mûveleti erõsítõk kimeneti feszültsége is. Igy mindkét opamp befojásolni tudja a kapcsolóüzemben mûködõ Q3 FEt lekapcsolási áramküszöbének értékét, mégpedig olyan módon, hogy ezzel stabil kimenõ feszültséget, vagy stabil értékû kimenõ áramot kényszerít a kapcsolóüzemû szabályozóra. Említést érdemel még az IC1 reset lábára csatlakozó Q5 és Q6-ból álló áramkör, mivel ez nem szerepelt a korábbi NE555-re épülõ tápegységek rajzán. A korábbi kisérletekben azt tapasztaltam, hogy némelyik NE555 reset lábát 0,2V alá le kell húzni ahhoz, hogy az IC letiltsa a kimenetét. Erre két okból lehet szükség, az egyik, hogy szeretnénk egy DC ON-OFF kapcsolót bekötni a tápegységbe, a másik ok, hogy csak akkor szabad elindítani a FET bekapcsolását ha ehhez elegendõ nyitófeszültség áll rendelkezésre, azaz az NE555 tápfeszültsége legalább 10V körüli, ellenkezõ esetben a Q3 kapcsoló FET tönkremehet (tehát szükség van egyfajta alacsony feszültség elleni védelemre). Ezt a két funkciót valósítja meg a Q5 és Q6 tranzisztorra épülõ áramköri rész. Amennyiben nincs szükség a DC kapcsolóra, a két tranzisztor beépítése akkor is szükséges! Az áramkör többi része, mûködés szempontjából megegyezik a korábbi áramkör verziókkal, így erre most külön nem térek ki, esetleg késõbb ha az oldal olvasóiban olyan kérdések merülnek fel, ami ebbõl a leírásból kimaradt, mások érdeklõdésére is azámot tarthat, és ezt a tudtomra is adja valaki pl. egy email formájában, Tehát szivesen veszek visszaelzéseket, tapasztalatokat az áramkörrel kapcsolatban....


Skori@2020 majus.