Radioamatérský občasník
cz OK1KMR & OK1CJB Jaroslav Janata Czech Republic QTH: Říčany Loc: JN79hx EPC: #1217 mail@ok1cjb.cz SWL: OK1-15 512 cz
 
Zdroj 13,8V / 15A
OK1CJB
30.09.2014
01100
 

Vyrábět a opravovat ho mohou jen osoby s příslušnou elektrotechnickou kvalifikací
Za následky způsobené neodborným provedením a provozováním nemohu nést jakoukoliv zodpovědnost.

V blahé naději jaký jsem fikaný, udělal jsem jednu blbost. Zbavil jsem se lineárních zdrojů a nahradil je spínanými. I když s IC-706MKII, DX-77 i FT-817 s nimi nejsou nejmenší problémy, pro SDR jsou vyloženě nevhodné.
Po tom, co jsem se začal zabývar zařízeními SDR, musel jsem postavit další zdroj. Jedná se o stále stejnou osvědčenou konstrukci, jakou jsem dělal už dřív.

Střídavá část
Transformátor je vždy základem takovéhoto zdroje. Od něj se odvíjí celá konstrukce včetně rozměrů skříně. Zajímavý transformátor jsem koupil kdysi u fy Drbal. Má dvojité C jádro, na primární straně je devět odboček po cca 9. voltech. Sekundární strana má napětí 5V, 8V a 15V. Vinutí je zalité v epoxydu. Určené bylo pro nabíječku RM31-M-10a, která měla maximální nabíjecí proud 12A. Pokud vezmeme poměr vysílání/příjem 1:1, neměl by být problém ani napájecí proud pro TRX  20A.
01100 sitZapojení síťové části je klasické, po vidlici a dvoupólovém vypínači je zařazený odrušovací člen s označením Filtana 811 1426. Za ním  následuje transformátor. V amatérské praxi je trochu neobvyklý RC člen R1, C1. Má zamezit komutačnímu přepětí, které vzniká při přechodu diody do závěrné části charakteristiky. V silnoprodé elektrotechnice je použití takového členu naprostou samozřemostí. Výpočet tohoto filtru je uvedený v [1]. Následuje můstek KBPC2501 (100V/25A) s paralelními svitkovými kondenzátory 100n.

Rám trafa je součást skříně. Stačilo na každou stranu vložit distanční sloupky s výškou 6mm. Vpravo odrušovací člen R1C1 na sekundáru trafa.
U tohoto typu zdroje mi nikdy pojistka nepraskla. Proto jsem jí přilepil na odrušovací člen vteřinovým lepidlem. Drží bezvadně. Vpravo můstek se svitkovými kondenzátory 100n. Můstek je podmazaný silikonem a přišroubovaný na přepážku trafa (AL plech s rozměry 120x130x2mm).

Stejnosměrná část

Místo klasických tranzistorů Tesla, řady KD jsem použil tranzistory 2SD1047 v pouzdře TO-3P. Nechají se totiž bez problémů přišroubovat na hliníkové bočnice skříně, které jsou velice masivní a bylo by škoda je nevyužít jako chladič. Funkce tohoto stabilizátoru je triviální a nezáludná. Proudem stabilizátoru 7912 se mění úbytek na odporu R7. Velikost tohoto úbytku řídí otevření tranzistorů Q2 až Q5. Pokud budete zkoušet samotný stabilizátor 7912, vždy prosím se zatížením. Několikrát se mi stalo, že mi nezatížený záporný stabilizátor odešel do křemíkového nebe.
Stabilizátor je umístěný na samostatné desce. Integrovaný stabilizátor 7912 nemá nyní pro zvýšení napětí na požadovanou úroveň dělič. Podstatně lepší je zvyšovat napětí použitím diody v jejím propustném směru. Na rozdíl od děliče je toto zapojení jednodušší a dioda má i jistý stabilizační účinek. Pokud budete zkoušet nastavit napětí obvodu 7912, měl by být zatížený. Jinak ho pravděpodobně zničíte (na rozdíl od kladných stabilizátorů). Abychom nezhoršili stabilizační účinek integrovaného obvodu 7912 musí dioda pracovat v lineární části křivky. To platí obecně pro použití klasických diod i diod LED. Já jsem ve stabilizátoru použil pro zvýšení napětí červenou diodu LED. Při změně vstupního napětí od 14,74 do 26,5V bylo na výstupu stabilizátoru stále napětí 13,81V. Při skokovém zatížení takto zapojeného stabilizátoru (bez výkonových tranzistorů) proudem z nuly na 1A se napětí na výstupu změnilo o 0,01 V. Při ohřevu stabilizátoru proudem 1A bez chlazení IO z teploty 20°C na 60°C, došlo ke snížení napětí na výstupu 0 0,03V. Při dobrém chlazení se stabilizátor na takovou teplotu nemůže ohřát. Změny napětí stále zůstávají v setinách Voltů. Největší úbytky na napětí zřejmě budou vlivem vodičů a pojistek na přívodu k TRX. Na obrázku vlevo nahoře je pohled na desku. Vpravo deska ze strany plošných spojů. Protože se mi spoj mezi plochami nezdál dostatečně dimenzovaný, propojil jsem obě části pro jistotu Cu páskem. Na spodním obrázku si všimněte umístění stabilizátoru 7912. Přechodová tepelná plocha je nahoře.

Přepěťová ochrana.
Na jaké napětí vlastně přepěťovou ochranu nastavit? V manuálech je uvedeno napájecí napětí:
  • IC-706 MK2 má 13,8V±15%
  • u DX-77 je napětí shodné, 13,8V±15%
  • také u FT-817 je údaj naprosto stejný, 13,8V±15%
Nechá se předpokládat, že tato tolerance bude u všech transceiverů s napájecím napětím 13,8V stejná. Horní hranice napětí vychází na 15,87V.  (Je nutné si to ale překontrolovat v manuálu k rádiu.) Celá přepěťová ochrana se skládá z tyristoru Tesla KT706 a Zenerovy diody KZ260/15 . Zenerovu diodu je třeba volit zkusmo. Protože tyto stařičké zenerky Tesla mají značný rozptyl, chvilku mi trvalo než jsem našel tu správnou s napětím 14,7V. U tyristorů je totiž definovaný spouštěcí proud a ne napětí. Proto musí být nastavení individuální. U mne s touto kombinací je napětí při kterém ochrana spustí, 15,5V.

Nadproudová ochrana

Vlevo tyristor nadproudové ochrany, vpravo výkonový tranzistor přišroubovaný na bočnici skříně.

Tyristor jsem použil také na proudovou ochranu zdroje. Jak funguje? Se vzrůstajícím proudem se zvětšuje i úbytek na odporu R4 a tím i napětí mezi elektrodou G a katodou. Při vzrůstu Igt nad spínací úroveň tyristor sepne, klesne napětí Ueb tranzistoru a tranzistor se zavře. U tyristorů Tesla se udává spínací proud Igt. Dál je v katalogu velice nepřesný údaj o spínacím napětí (Ugtmax<1,8V). To je nám ale víceméně na prd. Proto si musíme toto napětí změřit. U vzorků které jsem měl k dispozici bylo napětí u tyristorů KT710 Ugt~0,6V a u KT206/600 Ugt~0,85V.
V našem případě požadujeme maximální proud zdroje 20A. Všechny čtyři tranzistory mají stejný zesilovací činitel, předpoklad je tedy, že i proudy Ie jednotlivých tranzistorů budou stejné. K tomu přispívají i vyrovnávací odpory R3, R4, R5 a R6. Aby vznikl úbytek 0,85V pro sepnutí musí odporem R4  protéct proud 5,66A. Celkový proud zdroje bude omezen proudem 4x5,7A = 22,8A. Pro volbu tyristoru jsou dvě kritéria:
  1. dostatečně velké napětí tyristoru
  2. proud tyristoru musí snést proud stabilizátoru při zkratu výstupních svorek.
Jaké jsou výhody této pojistky? Rychlá reakce na zkraty i na zapůsobení přepěťové ochrany, odstranění přechodových odporů na pojistce ve výkonovém obvodu, po vypnutí zdroje a vybití kondenzátoru C3 spustíme zdroj opětovným zapnutím. Pokud bysme chtěli vybití kondenzátoru urychlit, připojíme k němu paralelně vybíjecí odpor. Při oživování zapojíme pouze tranzistor Q3 a funkci ochrany přezkoušíme čtvrtinovým proudem.
Při zkoušce se tato úvaha potvrdila. Při Zapojení pouze tranzistoru Q3 pojistka zafungovala s tyristorem KT206/600 při proudu 5,5A. Při čtyřech tranzistorech paralelně to znamená proud 22A.

Oteplení
Po ověření správné funkce jsem zatížil zdroj odporem Ω1,4. Proud 9,9A. Stejnosměrné napětí na výstupu můstku jsem nastavil při tomto zatížení volbou odbočky na primární straně transformátoru na 16,8V. Po hodině provozu se teplota ustálila na
  • chladiči stabilizátoru bylo 40°C
  • na bočnici skříně 36°C
  • na chladícím plechu můstku bylo 70°C
  • transformátor se oteplil na 50°C
Na cívku i jádro transformátoru jsem nalepil proužkový teploměr s rozsahem 60 až 90°C. Oteplení zůstalo pod měřeným rozsahem. Skutečné oteplení ale ukáže až provoz.

Měření
Pro měření proudu se snímá úbytek napětí z vyrovnávacího odporu R2. Pro použité měřidlo je ale úbytek velký a musíme ho upravit. K tomu s výhodou použijeme trimr kterým nastavíme požadovanou maximální výchylku měřidla. Optimální hodnotu odporu a trimru volíme podle použitého přístroje.
Voltmetr má pomocí Zenerovy diody roztažený rozsah od deseti do patnácti voltů. Znamená to ale pro tento voltmetr nakreslit vlastní stupnici.
S přesností si nemusíme dělat starosti. Tady přístroje používáme jenom jako indikátory.Po čase si jich přestaneme všímat a budeme je v nejlepším případě vnímat jen periferním viděním. Měřidla ale patří k dobrému vzhledu zařízení, stejně jako poblikávající diody LED. Měřidla ale mají určitou vypovídací hodnotu a jsem schopen je akceptovat. Součástky u této části jsou spájené stylem vrabčí hnízdo. Proti VF polím jsou měřidla blokovaná paralelním kondenzátorem 100nF.

Co na závěr?
Jernom snad poznámku k povrchové úpravě. Konečně jsem vyřešil technologii výroby předního panelu. po zarovnání pohledové plochy brusným papírem se zrnitostí 400, jsem provedl nástřik základem pro lehké kovy (primer), plničem (filler) a matnou černou barvou. Popisy jsou vytvořené odpálením barvy laserem. Tuto možnost jsem objevil více méně náhodou. V Říčanech je na náměstí propagace a zjistil jsem, že mají tiskárnu s nanášením barvy, která je okamžitě po tisku vytvrzená UV zářením. Po kratším rozhovoru mne pracovník propagace přesvědčil, že daleko výhodnější a levnější je odpálení barvy laserem. Popis je precizní a má příjemné mírně kouřové zabarvení. Jako podklad jsem předal dva výkresy ve formátu PDF. Na jednom byl kompletní přední panel, včetně kót a na druhém jenom obrys panelu a textem.

Literatura
[1] Československé polovodičové součástky ing.J. Bém a kolektiv SNTL 1971
[2]  Zdroj 13,8V/25A ing. Tono Mráz OM3LU  AMA 91/6-6