Zasilacz laboratoryjny 0-30V 2mA-3A #1 – płytka zasilacza

Dziś na tapecie zasilacz, który mam wrażenie, ma każdy ;). Jest to znana od lata konstrukcja zwana też zasilaczem z Electronics-Lab, ze względu na stronę z projektem. Układ ma mnóstwo zwolenników (w większości Ci, którzy go posiadają i używają) oraz chyba taką samą ilość przeciwników (że to piekarnik, że przetwornice lepsze itd). No to zobaczmy ile wart jest taki zasilacz.

Schemat i zasada działania

Chyba pierwszą stroną, na której znalazł się opis tego układu, była wspomniana wcześniej Electronics-Lab. Chociaż ja po raz pierwszy zobaczyłem schemat wiele lat temu w Elektronice dla Wszystkich, w krótkim artykule będącym przedrukiem z Elektora. W obu przypadkach wygląda on tak:

Układ składa się z 3 pojedynczych wzmacniaczy operacyjnych – U1 to stabilizator napięcia potencjometrów regulacyjnych. U2 odpowiedzialny jest za regulację napięcia wyjściowego, to on wysterowuje tranzystor mocy Q4 za pośrednictwem Q2. Wzmacniacz operacyjny U3 jest układem ograniczenia prądowego. Prócz tego, jest jeszcze prosty zasilacz napięcia ujemnego stabilizowanego przez D7. Potencjometr RV1 umożliwia ustawienia minimalnego dodatniego napięcia wyjściowego 0V. Układ ze strony Electronics-lab wygląda jak niżej. Płytka jest dosyć spora, do tego oldschool’owy, leżący elektrolit filtrujący.

Układ doczekał się wielu wariacji, które bez trudu można znaleźć w internecie, a każda publikacja wywołuje sporą dyskusję. Modyfikacje polegają na zwiększeniu prądu wyjściowego (zmiana R7 na mniejszy, użycie dwóch tranzystorów wyjściowych), dodanie potencjometrów do regulacji precyzyjnej, dodanie przełącznika uzwojeń transformatora, w celu ograniczenia moc strat itp.

Budować od zera, czy kupić zestaw do montażu?

Przyszedł czas i na ten zasilacz, tzn. został sklonowany przez chińczyków i za naprawdę niewielkie pieniądze można nabyć gotowy kit (w sensie zestaw do zmontowania, a nie bubel ;)) z profesjonalnie wykonaną płytką drukowaną. To ostatnie nakłoniło mnie do zakupów w Azji. Poniżej linki do popularnych serwisów zakupowych, także każdy znajdzie coś dla siebie:

Obecnie najdrożej jest w Gearbest (~9$), później Banggood (~5$ tu kupowałem) i najtaniej na Aliexpress (~4$). Oczywiście dla kogoś, kto posiada jakieś punkty itd, najtaniej może wyjść tam, gdzie gotówkowo wychodzi najdrożej. Generalnie za 20 zł możemy mieć porządną płytkę i komplet elementów (chociaż tutaj z jakością może być różnie). W komentarzach na aliexpress ludzie trochę narzekają na dołączone do zestawu podzespoły. Moja paczuszka z Banggood wyglądała tak:

Ktoś nawet zadał sobie trud i powkładał wzmacniacze operacyjne w płytkę. Pewnie w celu uniknięcia powyginania nóżek.

Wybór należy do Ciebie – robisz sam płytkę, wytrawiasz, wiercisz itp, czy za 20 zł kupujesz gotowe rozwiązanie do montażu.

Montujemy zasilacz Electronics Lab

Tradycyjnie, składnie warto zacząć od rewizji elementów i płytki pod kątem jakościowym i ilościowym:

A to elementy:

Dostarczone części sprawiają dobre wrażenie. Tranzystor wyjściowy 2SD1047 (o ile nie jest podjebką) posiada dopuszczalny prąd 12A, napięcie 140V i moc strat aż 100W. Testerem podzespołów zmierzyłem kondensatory i główny elektrolit który ma nominalnie 3300µF, dał wynik 3200µF oraz przyzwoite ESR. Jeśli ktoś zamierza pracować z prądami powyżej 2A, polecam wymienić ten kondensator na większy, np 4700µF czy nawet 5600µF.

Zmiany, które postanowiłem zrobić (utrudnić sobie życie ;)) to:

  • zastosowanie rezystorów z zapasów, głównie z odzysku,
  • zamiast jednoobrotowych potencjometrów, zastosowanie wieloobrotowych, by precyzyjniej ustawiać napięcie i prąd,
  • tranzystor wyjściowy i pośredni będą montowane za pomocą złącza śrubowego i goldpinów (w celu łatwej wymiany)
  • zamiast stabilizatora LM7824 zostanie zamontowana mała przetwornica impulsowa 12V
  • pod wzmacniacze operacyjne zastosuję podstawki

Wraz z zakupionym zestawem nie otrzymałem schematu, ani innej instrukcji. Generalnie nie jest ona potrzebna, bo na płytce nie ma podanej numeracji elementów a ich wartości. Mimo tego, Banggood udostępnia pdfa z opisem montażu -> Instruction of Installation of 0-30V Stabilized Voltage Supply.

Montaż rozpoczynam od rezystorów małej mocy i diod:

Później trochę większe elementy:

I prawie koniec:

Został jeszcze montaż przetwornicy napięcia w miejsce stabilizatora, zamiast tranzystora końcowego 2SD1047 złącze ARK i goldpiny w miejsce 2SD882, stabilizatora LM7824, diody LED.

Uruchomienie zasilacza 0-30V 2mA-3A

Przed ostatecznym zamontowaniem całości w obudowie, warto sprawdzić poprawność działania na biurku. W tym celu podłączyłem prowizorycznie tranzystory, potencjometry regulacyjne, diodę LED sygnalizującą stabilizację prądu i transformator. Ten ostatni to w moim przypadku toroid o mocy 80W i nominalnym napięciu wyjściowym 24V, a w praktyce 27,5V bez obciążenia.

Miałem szczęście (pomogła pewnie skrupulatność przy montażu) i mój zasilacz ruszył bez problemu. Po włączeniu mignęła dioda LED, potencjometry miałem skręcone na minimum i napięcie wyjściowe wynosiło 0V. Nic nie wybuchło, nic nie dymiło, wykonałem więc dwa obroty potencjometrem od regulacji prądu i zacząłem kręcić drugim, napięcie wyjściowe wzrastało, więc ta część działa. W moim egzemplarzu regulacja napięcia jest możliwa w zakresie 0V do 32V.

Potencjometrem wieloobrotowym 100k na pcb, ustawiłem minimalne napięcie wyjściowe na wartość 0,001V. Ważne, żeby nie była to wartość ujemna!

W celu sprawdzenia stabilizacji prądu, podłączyłem do wyjścia obciążenie w postaci żarówki H7 12V/55V i szeregowo multimetr ustawiony na pomiar prądu. Przy prądzie 3A napięcie wynosiło około 8,5V, tranzystor wyjściowy zagrzał się do 70ºC, ale cały układ przeżył.

W takiej konfiguracji moc strat wynosiła około 60W. Skąd tak wartość? Od napięcia na głównym elektrolicie 3300uF odjąłem napięcie wyjściowe i pomnożyłem przez prąd wyjściowy:

(28V-8,5V)*3A=58,5W

Stabilizacja prądu również działa prawidłowo :). To teraz test na wytrzymałość prądową. Ustawiłem napięcie 20V i prąd 3A, do wyjścia wpiąłem obciążenie aktywne.

W moim zasilaczu przy potencjometrze regulacji prądu ustawionym namaksa w prawo, ograniczenie prądu zaczynało działać przy wartości 3,8A, czyli R18 powinien mieć większą rezystancję ~60kΩ zamiast 56kΩ.

Podsumowanie

Chiński klon zasilacza z Electronics-lab działa całkiem przyzwoicie. Jak wspomniałem wyżej, elektrolit 3300µF warto wymienić na większy. Tranzystor wyjściowy bezwarunkowo wymaga ogromnego radiatora, lub radiatora z wentylatorem.

Stabilizacja napięcia działa bardzo dobrze, po obciążeniu 3A napięcie na wyjściu spada o 10mV, pewnie ze względu na spadki napięć na ścieżkach płytki. Trochę gorzej jest ze stabilizacją prądu – na granicy zadziałania napięcie wyjściowe zaczyna oscylować, co objawia się słabszym świeceniem diody sygnalizacyjnej. Mimo tego testy z ładowaniem akumulatora stałym prądem 1A wypadły bardzo dobrze, od 11V do 15V ustawiona wartość była trzymana stabilnie.

Z uwagi na dużą moc traconą przy niższych napięciach, faktycznie świetnym rozwiązaniem jest przełączanie uzwojeń transformatora lub montaż dwóch tranzystorów wyjściowych.

Chińczycy zastosowali w układzie kosmetyczne zmiany, np. zamiast diody Zenera 5V6 w układzie zasilania potencjometrów, zastosowano 5V1 co wymusiło zmianę wzmocnienia we wzmacniaczu operacyjnym stabilizacji napięcia. Tranzystor 2SD882 przez cały czas pracy zasilacza pozostawał praktycznie zimny, jednak jego montaż poza płytką drukowaną znacznie ułatwi ewentualną wymianę w razie przebicia.

Kolejny, drugi etap, to budowa miernika prądu i napięcia, skorzystam tu ze znanych rozwiązań na atmega8 z wyświetlaczem LCD 2×16. W ostatniej części wrzucę relację z montażu całości w obudowie.

Możesz również polubić…

49 komentarzy

  1. Tomasz pisze:

    Posiadam taki zasilacz od ponad dwóch lat i jestem zadowolony. Płytkę wytrawłem sam, trafo z odzysku wyciąga na zwarciu ze 7A. W miejsce pewnej zworki musiałem wstawić bezpiecznik 5A bo układ nie wytrzymywał, tranzystor (tip3055) a raczej jeden z czterech sztuk, pada przy około 7A. Miernik na atmega8a z załączaniem wentylatora przy 50C, z aut. Załączania zrezygnowałem na rzecz płynnej regulacji wentylatora 24V jest cicho i chłodno. Aha i jak decydujemy się na użycie więcej niż jednego tranzystora to lepiej wyprowadzenia łączyć na łączówce śrubowej, taki patent żeby szybciej znaleźć spalony.

    • Wojtek pisze:

      Dziwne, że mimo 4 tranzystorów, któryś się pali, przy takim niezbyt dużym w sumie prądzie. A masz tam za każdym emiterem rezystor 0,1Ohm?

  2. Tomasz pisze:

    Tak za każdym emiterem siedzi rezystor 0,1R, rezystory przyklejone do radiatora. Myślę że to wina słabej jakości tranzystorów. Niby powinien wytrzymać 15A. 2N3055 siadał już przy 3A, ale ponoć było dużo podróbek tego, nawet jeden rozebrałem żeby zobaczyć co w środku, patrzę a tam druciki cieniutkie jak włos, dosłownie. Dlatego zastosowałem tip3055. Do sprawdzenia jakiegoś laptopa czy czegoś co nie pobiera zbyt dużego prądu się nadaje, ale w przypadku przebicia na tranzystorze, na wyjście zasilacza pójdzie napięcie zza mostka prostowniczego, tj u mnie około 33V.

  3. Tomasz pisze:

    Jest ciekawy zasilacz na L200 z regulacją prądu od zera i napięcia do 30V, tylko jakoś nie mogę się zebrać do zaprojektowania płytki. Może by Pan Wojtek spróbował? Zawsze coś innego. Próbowałem też coś na LM324 tylko trafo za duże do tego miałem i paliło opamp.

    • Wojtek pisze:

      Jakieś 20 lat temu budowałem zasilacz na LM324 z zestawu Jabel, bodajże 0-30V 0-2A, ale miałem jakiś problem z uruchomieniem i projekt zarzuciłem. Schematy z L200 kojarzę, ale bliżej mi do LM723 – zasilacz amatorski z Elektroniki dla Wszystkich 2-3/96. Może po 24 doczeka się mojej realizacji ;).

  4. MikeC pisze:

    Witam u mnie z zestawu aliexpress tranzystor 2SD1047 został przebity przy 2,5A !!! (pełne napięcie na wyjściu) oczywiście radiator miał potężny .. Uważajcie , lepiej je wymienić na np. KD502 bo chinole dają podróby .. Ale i tak warto kupić ten zestaw bo tani jak barszcz ..

  5. Leszek pisze:

    Witam wszystkich forumowiczów.Od jakiegoś czasu przyglądam się temu zasilaczowi i na oryginalnym schemacie nie widziałem stabilizatora 7824 a na Chińskim modelu widać tenże stabilizator.Moje pytanie skąd ta rozbieżność?

  6. Robi123 pisze:

    Zapytam po czasie – jak się wpisuje ten zasilacz?
    Kupiłem kit od Alli, ale potem przeczytałem:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=10538250#10538250
    i post #380,

  7. Robi123 pisze:

    Można wiedzieć co to za potencjometry dokładnie są te niebieskie wielobrotowe i gdzie jest dostać?

  8. tysioran pisze:

    Dziwne że TL081 wytrzymują tak wysokie napięcie – to jedyna i poważna wada tego zasilacza

  9. ł pisze:

    Witam .Wykonałem właśnie ten zasilacz i mam maleńki problem z ustawieniem “0 V” na wyjściu.Moja wartość to -136mV,a gdzieś doczytałem że powinno być 0V lub minimalnie powyżej.Diody zenera pozostały zgodne ze schematem tzn.5V6 .Moje pytanie co mogę zmienić (wymienić) aby uzyskać wymaganą wartość? Napięcie z trafa AC=29,5V po wyprostowaniu na C1wunosi DC=39,4

    • Wojtek pisze:

      Na pewno napięcie z trafa jest troszkę wysokie. Nie możesz wyregulować za pomocą potencjometru? Lepiej żeby to napięcie wynosiło trochę na plusie niż ujemne.

  10. Leszek pisze:

    Witam. W poprzednim poście nie dopisałem -potencjometry regulacyjne 10k w lewym skrajnym położeniu,napięcie na wyjściu (-0,128mV) regulując PR-ką RV-1 100k otrzymuję właśnie takie napięcie wyjściowe.Odwinąłem kilka zwoi z trafa i teraz na kondensatorze jest DC32,8 V a na wyjściu DC=31.35V natomiast AC=25V bez obciążenia.Kondensator 6800uF/50V dodatkowo rezystor emiterowy 0,1R/5W,tranzystor wyjściowy TIP-35C,myślę że nie ma wpływu na wartość napięcia końcowego.Rezystor R2 82R troszeczke się grzeje ale wstawię 1/2 lub 1W i powinno załatwić sprawę.Pozdrawiam.

  11. Emil pisze:

    u mnie padł zasilacz jak zrobiłem zwarcie na wyjściu i teraz cały czas mam 28v na wyjściu

  12. Sławek pisze:

    Witam. Nie wiem czy tylko ja mam pecha czy ja nie potrafie zmontować tego zasilacza. Mam dwa i żaden nie działa. W jednym przy regulacji potenciometrem napięcie płynie od 0V do masymalnie 19.8v ( transformator daje napięcie 15V bo taki miałem) obciążam go żarówką i nie ma żadnej reakcji tylko tranzystor mocy nieznacznie się grzeje. Drugi zasilacz daje na wyjście tylko 4.8V który mogę płynnie regulować do 0v a przy obciążeniu żarówko ta nie świeci a na wyjściu przy obciążeniu napięcie spada do 3.3V. Żeby jeszcze na płytce elementy były ponumerowane a tak jak dla mnie ciężko znaleść który jest który

  13. Leszek pisze:

    Przede wszystkim za słaby transformator (15V ,ale ile amper) bo to jest bardzo ważne.Do tego projektu minimum 80W.Druga rzecz to właściwe rozmieszczenie elementów z uwzględnieniem polaryzacji …diody ,kondensatory ,tranzystory….Bez tego zawsze będą problemy.Na oryginalnej płytce są podane wartości elementów więc w zasadzie schemat jest niepotrzebny.

  14. Tomasz pisze:

    Witam Panie Wojtku. Złożyłem taki sobie taki zasilacz i mam pytanie: mam zasilacz z odczepami na 31V, 45V, i 54V, który użyć? Podłączyłem 31v i działa bez problemu, max napięcię bez obciążenia 26v, ale nie wiem jak podłącze większe zasilanie to czegoś nie ufajczę?
    Pozdrawiam.
    Tomek.

    • Wojtek pisze:

      Podłaczs zasilacz prądu stałego czy transformator? Tam jest niezbędny transformator. 31V trochę za dużo. Proponuję sprawdzić na płytce ile wynosi napięcie zasilające wzmacniacze operacyjne i porównać z danymi katalogowymi.

  15. Tomasz pisze:

    Witam. Źle napisałem, nie zasilacz, a transformator ze starego wzmacniacza, więc jest wystarczaczająca moc, a trafo ma właśnie trzy odczepy jak pisałem wcześniej. Dzięki. Tomek.

  16. Ziemowit pisze:

    fajnie by było by Ktoś tak lopatologicznie napisał co konkretnie zmienić by mieć 32V i 10 Amper
    Pozdrawiam

  17. Dariusz Szymański pisze:

    W jakim celu jest ten stabilizator 24V / przetwornica 12V, nie ma czegoś takiego w oryginalnym projekcie?

    • Wojtek pisze:

      Do zasilania miernika napięcia i prądu jak i układu sterowania wentylatorem oraz wentylatora. Dużo łatwiej/taniej kupić wiatraki na napięcie 12V niż 24V.

  18. Marek pisze:

    Dzisiaj ruszył po usunięciu moich błędów montażowych. Do końca nie jestem zadowolony z regulacji napięcia. Pomimo wieloobrotowego potencjometru maksymalne uzyskuje już w 1/4. Nie ruszył na transformatorze 24, ciągle wskazywał przeciążenie, potrafi się nawet wzbudzić. Dopiero 20 V pozwoliło na sensowną pracę.P.S. Na WO nie ma żadnych oznaczeń, czyżby Chińczyk pozbywał się odpadów z produkcji?

  19. Marek pisze:

    Wymieniłem dwa na UCY 741, pomogło. Został ten który tworzy napięcie dla potencjometrów U1.

  20. Tygrys1 pisze:

    Kupilem Kit z i jestem trochę rozczarowany, płytka zawiera błąd w opisówce, brakuje jednego kondensatora i jest inny jeden opornik
    Ali

  21. Pędziwiatr pisze:

    kupiłem zasilacz za 40,00zł(miałem podstawki pod 081,więc je zastosowałem)po złożeniu brak regulacji,okazało się że jeden 081pękł od gorąca.Wymieniłem i zasilacz zadziałał.Za diodami prostownika wziąłem napięcie do zasilenia stabilizatora, z którego zasiliłem mierniki(amperomierz i woltomierz oraz wentylator 12V-potrzebny,bo D1047 bardzo się grzeje,mimo że dałem dwa radiatory) Woltomierz z amperomierzem zastosowałem: kupiony elektroniczny w jednej obudowie.Napięcie reguluje do 32V a prąd nawet(zastosowałem żarówkę samochodową 12V)3,8A przy napięciu maxymalnym 32V.Trafo zastosowałem 27V na wyjściu, toroidany 100W.Na punkcie pomiarowym(dwa słupki)pomiar napięcia stałego 24,2V,stabilne przy obciążenu.Obudowę zastosowałem: kupiłem puszkę hermetyczną ABS na wymiar, za 50,00zł. Bardzo łatwo wszystko można montować,trzeba tylko śrubek: 4-ki 5-ki z nakrętkami,paski pcv do przewodów i przydał się też klej ,,cyjanopan”-tylko ostrożnie.Radiatory oddzieliłem od obudowy textolitem,a cała obudowę powierciłem dla chłodzenia małym wiertłem i wygląda jakby taka była od nowości

  22. Paweł pisze:

    Czy ten zasilacz posiada zabezpieczenie przeciw zwarciowe?. Podczas zwarcia dioda lekko przygasa i tranzystor wyjściowy się grzeje. Można coś do niego dokupić? abym miał sygnalizację za pomocą diody że jest zwarcie na wyjściu.

  23. Paweł Krawiec pisze:

    Ta czerwona dioda led to właśnie dioda sygnalizująca zwarcie. Też mi się cały czas paliła po zmontowaniu. A zasilacz działał poprawnie tzn. regulował napięcie na wyjściu bez problemu. Wymień wzmacniacz ten bliżej potencjometru napięciowego. Niestety podczas długiego zwarcia o dużym prądzie tranzystor się przepala.

  24. Przemek pisze:

    witam, zmontowałem ten zasilacz i działa bez żadnego problemu. Chciałem jeszcze dołożyć wskaźnik ustawionego zabezpieczenia prądowego. Sadziłem, że wystarczy mierzyć napięcie w punkcie 13 (wejście nieodwracające U3), i znając wartość R7 obliczyć próg ograniczenia prądowego, ale to nie działa. Czy ktoś może podpowiedzieć jak obliczać tą wartość? w zamian podzielę się programem na Arduino albo inny kontroler (planuję aby dodatkowo sterować wentylatorem w zależności od temp radiatora itp.

    • Wojtek pisze:

      Mierz na suwaku P2, skręcony na minimum to 2mA, na maksimum to 3A (chociaż lepiej zmierzyć prąd rzeczywisty). Prąd jest wprost proporcjonalny do wartości napięcia na suwaku tego potencjometru. W arduino jest funkcja umożliwiająca mapowanie jednej wartości do drugiej. Jest taki słynny miernik elfly do tego zasilacza, oparty na atmega8, który posiada wersję softu z pomiarem właśnie ustawionego prądu, wartość brana ze wspomnianego wcześniej potencjometru.

  25. Przemek pisze:

    ok. dzięki za podpowiedź. Wg. schematu pkt 13 to właśnie suwak P2. Zamierzam mierzyć ustawioną wartość napięcia za pomocą ADS1115 (16bit ADC), albo bezpośrednio Raspberry Pi Pico (12bit ADC). Widziałem miernik elfly, ale Atmega8 ma tylko 8 bitowy ADC, i nie ma kodu żródłowego, a je jeszcze chcę zrobić pomiar temperatury i sterowanie wentylatorem.

    • Wojtek pisze:

      Atmega8 ma 10 bitowy ADC, co daje już całkiem niezła dokładność pomiaru, a do takiego zasilacza wystarczającą. Powszechnie stosuje się też oversampling, który daje 12 bitów rozdzielczości i pozwala na uzyskanie 10mV dokładności przy zakresie 40V.

  26. Przemek pisze:

    no cóż, jestem tylko amatorem-hobbystą i jeszcze nie wiem na czym polega oversampling, ale dzięki za podpowiedź, kolejna lekcja do odrobienia 🙂

  27. Joorek pisze:

    Cześć montowałem w/w układ zadziałał może przez 5 min, po czym zaświeciła się dioda na stałe i nie chce ruszyć. Napięcie zasilania 26,5v AC po wyprostowaniu i skokach napięcia w sieci nawet do 39vDC. Czy spaliły się OW?

  28. rafi243 pisze:

    Jeżeli bym zastosował 3 tranzystory końcowe, to mógłbym dać jeden opornik emiterowy o wartości 0.33ohma i mocy 50W? Bo akurat taki posiadam. Jest cały z metalu, bardzo solidny i ma dziury żeby go przykręcić do radiatora

    • Wojtek pisze:

      Każdy tranzystor powinien mieć w szeregu, między wyjściem a emiterem rezystor o małej wartości, np. 0,1Ohma, po to, by wyrównać różnice w napięciu wyjściowym z pozostałymi.

  29. Dariusz pisze:

    Chciałbym wykorzystać transformator 30VAC i 6A, za mostkiem i kondensatorem 4700uF/50V jest 40V, wiem ,dużo za dużo jak na TLO81 , czy wystarczy je wymienić na taki który wytrzyma takie napięcie np OPA37GP

  30. wi_mi pisze:

    jedynie co to OPA37GP ma inny pinout -> Offset Trim 1 i 8 noga, zamiast 1 i 5, dobrze patrzę? W sumie to się zastanawiam czy można wsadzić LM201 zamiast TL081 bez żadnych zmian? Ma zasilanie +/-22V

  1. 10.04.2020

    […] Inny przykład zastosowania to test zasilacza: […]

  2. 05.10.2023

    […] Po polsku opis tego zasilacza z modyfikacjami autora możemy znaleźć tutaj. […]

Leave a Reply

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.