Laboratorní zdroj 0-30V, 0-3A
Tato konstrukce není určena laikům (lamám), zdroj obsahuje prvky připojené na síťové napětí! Konstrukci zdrojů přenechte odborníkům. Laici ať si raději koupí hotový výrobek.
Tento zdroj byl uveden na serveru HW.cz, původní návrh byl uveden na serveru Electronics Lab. Zájemci o stavbu zdroje si mohou objednat také povedenou stavebnici u zahraničních dodavatelů. Jelikož je napájecí zdroj a jeho princip funkce již velmi dobře popsán na uvedených webech, nebudu již tyto principy dále popisovat.
Pro vlastní návrh laboratorního zdroje jsem se rozhodl po přečtení diskusí na stránkách HW.cz. Spousta stavitelů zde řešilo (někteří dost nezvyklými způsoby) nefunkčnost zdroje způsobenou zničenými operačními zesilovači. Příčinou zničení bývá většinou použití vyššího napájecí napětí, než na jaké jsou použité operační zesilovače vyrobeny. Pro zdroj je doporučen transformátor s maximálním výstupním napětím 24VAC. Na štítku udaná hodnota u transformátorů odpovídá efektivní hodnotě napětí při zatížení a při chodu na prázdno bývá hodnota napětí vyšší. Někteří stavitelé se také snaží, vyrobit svůj zdroj co nejstabilnější, a proto použijí transformátor s vyšším výstupním napětím. Mnoho starších transformátorů bylo vyrobeno na napětí 220V, a při použití na současných 230V je výstupní napětí tohoto transformátoru vyšší. K dalšímu zvýšení napětí dochází při usměrnění a stabilizaci.
Jako příklad si spočítáme napětí po usměrnění na transformátoru s výstupním napětím 24VAC. Použijeme vzorec: (UAC*√2) - (2*0,6) = UDC, kde UAC je střídavé vstupní napětí, (2*0,6) je úbytek na usměrňovacích diodách v můstku a UDC výstupní stejnosměrné napětí. Usměrněné napětí na C1 bude mít hodnotu (24*√2) - (2*0,6) = 32,7V. Záporné napětí získané na násobiči C2, C3, D5, D6 je za R3 stabilizováno diodou D7 na 5,6V. Když sečtu tato napětí, tak podle původního návrhu, budu mít úroveň napětí pro napájení operačních zesilovačů 32,7 + 5,6 = 38,3V. Tato hodnota už prakticky překračuje maximální napájecí napětí pro zesilovače TL081, která je podle datových listů výrobců 36V (±18V).
Řešením může být použití operačních zesilovačů na vyšší povolené napětí. V několika zdrojích jsem použil zesilovače MAA741 z šuplíkových zásob (lze samozřejmě použít i novější LM741), nemají takovou skvělou šumovou imunitu jako původní, ale jsou vyrobeny na napětí až 44V (±22V). Pokud požadujete lepší parametry, můžete použít nízkošumové TLE2141 nebo MC34071. Rozhodl jsem se také použít menší úpravu zapojení. Tato níže uvedená úprava omezuje napětí pro napájení operačních zesilovačů. Napětí pro napájení zesilovačů, i pro obvody regulace je odděleno od původní větve a do obvodu je přidán stabilizátor napětí, který omezí kladné napětí na 27V. Když přičteme i záporné napětí, získáme 27 + 5,6 = 33,6V, což už je bezpečné pro napájení operačních zesilovačů TL081. Není nutné, aby záporné napětí bylo -5,6V a Zenerovu diodu D7 lze použít na 3,3V (minimum může být podle použitých operačních zesilovačů -1,5V). Přesná hodnota je závislá i na použitých Zenerových diodách. Proto je vždy je nutné, změřit si napětí pro napájení operačních zesilovačů, ještě před jejich osazením na desku plošných spojů. Touto úpravou zapojení je také omezen i regulační rozsah zdroje. Různými kombinacemi operačních zesilovačů, stabilizátoru a Zenerových diod, lze dosáhnout požadovaných parametrů výstupního napětí.
