Labortáp készítése házilag, bontásból beszerzett kapcsolóüzemű tápegységből

A valahogy másképpen kialakított labortáp elkészítését és az ehhez tartozó ötleteimet osztom meg veletek.
A most bemutatásra kerülő kapcsolóüzemű kis labortáp két külön álló áramforrást állít elő.
Az egyik a leválasztott 5V, állítható áramkorlátozóval, 5A terhelésig.
A másik az egy szabályozható 1,25-25V feszültségű előre beállítható áramkorlátozóval, 5A (20v), 3A(25v) terhelésig.

A labortáp kizárólag kapcsolóüzemű tápokból van kialakítva.
Első lépés a hálózati trafót kiváltó leválasztó kapcsolóüzemű táp kiválasztása volt.
Így bontásból, piacról beszerzett Li shin 0227A20120 20V/6A 120W tápra került felhasználásra.
A táp több átalakítás után került alkalmazásra. A táp 120V-os AC hálózati fokozatát amely egy DC/DC feszültségemelő (180w), eltávolítottam, mivel 240V AC üzemre nem szükséges.
Ez az egyenirányító híd és a szűrő elko közé volt beiktatva, eltávolítás után áthidaltam. Ehhez még tartozott egy komoly négy cellából álló alul áteresztő szűrő az egyenirányító híd előtt. Ezekből csak egy szűrő cellát hagytam meg (azt elegendőnek találtam AC240 V-os tápra), a többit eltávolítottam, majd áthidaltam.
A földelés a készülék fém házához is el lett vezetve. A primer és szekunder közötti KV-os kondit a szekunderről a földeléshez forrasztottam.
A szekunder mínusza és a földelés (mint a rajzon) közé két párhuzamosan kötött 4,7Mohm-os ellenállást forrasztottam.
Erre azért van szükség, hogy megakadályozza a statikus feltöltődést.

A táp szekunder oldalán a kimenő feszültség megnövelése előtt a 25V-os elkókat 35v-ra cseréltem.
A gyakran alkalmazott 431 IC helyet egy referenciával ellátott (2,5V) dupla komparátort (TMS103) találtam benne. Az egyik komparátor a kimenő feszültség tartását, a másik az áram korlátozást (6A) szabályozza.
A kimenő feszültséget 27.5V-ra növeltem úgy, hogy a (+20V) kimeneten lévő feszültségosztó két ellenállása közül az alsó (a negatívra vezető) ellenállás értékét lecsökkentettem (párhuzamosan forrasztottam rá).
Így a referenciával összehasonlításra kerülő feszültség lecsökkent, ezáltal megnőtt a kimenő feszültség (27.5V) és visszaállt a komparálási 2,5V a komparátor bemenetén.
Az áram korlátozó áramkört nem kelletett bántanom, mert a táp bírja a 120W feletti terhelést is.
A trafó szekunder feszültsége két párhuzamos /ideál diodával/ van egyenirányítva, vagyis 2n FET védő diódáival.
A FET-ek az ellentétes D-S feszültség idejére szinkronban váltanak vezetésbe, így ez időre rövidre zárva a védő (egyenirányító) diódákat.
A direkt irányú feszültséget a diódán pár mV-ra csökkentve, vagyis mint ideális egyenirányító.
A megnövelt 27.5V kimenő feszültség látja el az összes DC/DC áramkört.

A két kimenő feszültséghez tartozó kapcsolást szétválasztva, két különálló nyákra készítettem, egyet az 5V-nak, a másikat a 1,25-25V állítható feszültségnek.

Kezdeném a leválasztott 5V-al.
Sok digitális készülék használ 5V-ot, így hasznosnak találtam én is egy ilyen feszültségforrást.
Egy gyári 9-18V/5V 8A-es HIM40-120s-4 típusú hibrid DC/DC tápot alkalmaztam, kimenetén a leválasztott 5V előállítására (mivel ez már meg volt).
A DC/DC táplálására (+18V) előállítására és az áramkorlátozó kialakításhoz egy LM2576-os kapcsoló üzemű PWR IC-t alkalmaztam.
Ez az ic rendelkezik logikai bemenetű ki-be kapcsolóval (pin5), amelyet az áram korlátozáshoz alkalmaztam.
Az áram korlátozást a kimenő feszültség lekapcsolásával oldottam meg. Az előre beállított (potin) a kimenö áram túllépésekor kapcsolja le a +18V-ot (pin5 logikai 1szinten) a DC/DC-röl.
Az 5V-os kimenet áram (leválasztott) figyelésére egy Hall szenzor ic-t (ACS712-05) alkalmaztam. Ez, a vezeték mentén keletkező mágneses teret érzékeli és vele arányos feszültséget állít elő a kimenetén (pin7).
Ez a vezeték darab az ic-ben benne van, az 1-2 és 3-4pin között. Pl. 1A átfolyó áram, 185mV kimenő feszültséget szolgáltat (pin7) a meglévő félfeszültséghez (2.5V) képest az áram irányától is függően.
A hall szenzor tápfeszültsége +5V, ezt egy kis dc/dc IC (IF8AK) állítja elő a +27,5V-ból.
Az ACS 712 IC pin7 kimenetén ez estben hozzá adódik a +2,5V-hoz az áramnak megfelelő feszültség.
5A a kimenetet 5x185mV=0,925V, megközelítőleg 1V-al emeli meg, vagyis +3,5V-ra.
Az IC kimenő feszültsége +2,5V (0A) és +3,5V (5A) között változik. Ezt egy komparátor (LMV331) hasonlítja össze egy állítható (poti) referenciával, amely ugyancsak 2,5V-3,5V (két zener között).
A poti lineáris így egy lineáris skála beosztása jelzi majd az áram korlátozó értékét.
A hall szenzor kimenő feszültsége 10mV-al ha meghaladja a poti-n beállított feszültséget, lekapcsolja a +18V-ot a dc/dc-ről és egy vörös fényű LED jelzi majd a korlátozást. Egy nyomógombbal (reset) az előlapon ez visszaállítható. Egy zöld fényű LED jelzi a visszaállt 5V-ot.

A szabályozható 1,25V-25V előállításához egy külön nyákot készítettem.
A szabályozható DC/DC egy max. 5A-es (PWR 150KHz 22-33µH) IC típusa az AP1501-adj. Ez pin kompatibilis az LM2576-adj. (PWR 52KHz 150µH), amely viszont csak 3A-es.
Az áramkorlátozását hasonlóan (pin5) a logikai ki-be kapcsoló végzi, a kimenő feszültség lekapcsolásával.
Azzal a különbséggel, hogy itt az áram figyelést másképp oldottam meg. A kimenő feszültség szabályozását egy 10kohm-os több fordulatú poti végzi, a több fordulat megkönnyíti a pontos feszültség beállítását.
A kimenő feszültséget és áramot két darab három digites feszültségmérő jelzi.
A műszerek és az IC-k táplálása +12V-ról történik, ezt egy kis DC/DC IC (MP1591) állítja elő ugyancsak a +27.5V-ból.
A kimeneti áram figyelés egy soros 10mohm-os (két 20mohm ellenállás párhuzamosan) ellenálláson eső feszültséggel történik a + ágban.
Ha a terhelés pl. 1A akkor ez 10mv, felerősítve 100x-osan egy IC-vel (MAX4173HESA) a kimenetén (pin4) 1v feszültség lesz.
1A áram 10milliohm a kimeneten 1V lesz, így áram mérésre ugyancsak egy 3 digites feszültségmérő került.
Az IC kimenetén (pin4) történik az áram (feszültség) mérése, és az áramot korlátozó komparátor bemenete is innen kap vezérlést.
Erre egy dupla komparátor IC-t alkalmaztam egy 393-ast. A komparálásra kerülő két feszültség (0-5V), az egyik az állítható referencia feszültség (poti), a másik a MAX IC pin4 kimenete. A kimenet ha 10mv-al meghaladja a beállított referencia feszültséget, a sorba kötött 2 komparátor kimenetei átváltanak.
Vagyis lekapcsolja a PWR IC-t (pin5 log.1szint). A reset gombot az előlapon megnyomva ez is visszaállítható.
Az áram/voltmérőt ha a referenciára feszültségre kapcsolom, úgy 10mv (10mA) pontossággal leolvashatom a korlátozó áram értékét.
Vissza kapcsolva a MAX IC pin4-re az áram/voltmérőt méri majd rendesen a fogyasztást.
Így ötletesen megoldottam a korlátozó áram értékének beállítási lehetőségét.
A két voltmérő DC 30V feszültségig mér és a bemenet negatív közös a táp(5-12V) negatívjával.

Mikor be volt már minden szerelve, észrevettem, hogy 0-1V feszültséget össze-vissza méri (nem növekszik a lineárisan növekvő feszültséggel).
Az árammérésre használt voltmérő bemeneti feszültségosztóját egy ellenállással áthidaltam, ki-be kapcsolási lehetőséggel.
Bekapcsolva a műszer 10x érzékenyebb lesz, így a linearitási hiba 0-0,1V közé fog kerülni, vagyis 100mA alá.
A mechanikai kivitelezése a tápnak megtekinthető a mellékelt fényképeken.

Üdv.Jóska