ZÁKLADNOVÝ NAPÁJECÍ ZDROJ 13.5V/12A PRO MOBILKU

Každý kdo má mobilní TRX, chce ho samozřejmě používat i na svém domovském QTH. A tady nastává trošku problém. Při napájení z palubní sítě automobilu si jej nepřipustíme. Napětí je 13.5V a proudu nám akumulátor dodá také co hrdlo ráčí a pojistka dovolí. No a mobilní TRX pro FM na pásmu 2m/70cm potřebuje přibližně okolo 10A proudu ze zdroje 13.5V. Originální tovární napájecí zdroje nejsou zrovna levným artiklem a používat doma 12V autobaterii s dobíjením ze sítě nějakým "adaptérem oživovacím" ... no comment. To by mě asi XYL brzy "vyHAMovala" na dvůr. Tak padlo rozhodnutí postavit si zdroj sám a pokud možno "zadarmo" (relativně samozřejmě). Brzy jsem opustil myšlenku na zdroj s transformátorem (drahý, velký, těžký, hřeje se to, ...). Tak druhá alternativa - spínaný zdroj. Účinnost je větší (méně tepla), zatížitelnost značná a hlavně ... 90% své práce najdete již pokupě neboť ji za vás udělali pilní Ťimťoni kdesi na Tchajwanu, v Koreji nebo v Číně. Ano správně, rozhodl jsem se upravit si napájecí blok původně určený pro počítač.

Začal jsem hledáním na internetu, abych našel aspoň schémata nebo tak něco. Něco jsem našel, něco ne. Ale co jsem zjistil, že potřebuji zdroj z počítače AT (ne XT nebo ATX!!!). Tyto zdroje totiž používaly jako řídicí obvod modulátor šířky impulsů - TL494. Sehnat takový zdroj není problém, sám jsem jich několik vymontoval z počítačů před likvidací a dobře uschoval pro "strýčka Příhodu". Tak jsem se do toho mohl s vervou pustit. Než však budu pokračovat, čtěte toto důležité upozornění:

SPÍNANÉ SÍŤOVÉ ZDROJE NIKDY NEOTEVÍREJTE, POKUD NEJSTE ZKUŠENÍ, VYUČENÍ NEBO STŘEDOŠKOLSKY ČI VYSOKOŠKOLSKY VZDĚLANÍ ELEKTROTECHNICI.

 

OTEVŘENÝ SPÍNANÝ ZDROJ JE SMRTELNĚ NEBEZPEČNÝ

OBSAHUJE TOTIŽ SOUČÁSTKY ELEKTRONICKÉ I MECHANICKÉ GALVANICKY SPOJENÉ SE SÍTÍ 230V/50Hz

Pokud nesplňuješ uvedené předpoklady, dej od toho ruce pryč a úpravu si nechej udělat u zkušeného a v oboru vzdělaného člověka.

Tak se do toho pustíme. Budu popisovat jenom jednotlivé kroky a úkony, aby z toho nebyla úplná fraška, protože jsem si docela užil, dva zdroje jsem zničil a jeden málem zničil mě. Byla to pumelice jako když kopne kůň. DEJTE POZOR NA KONDENZÁTORY V PRIMÁRNÍM OKRUHU zdroje. Po odpojení zdroje od sítě čekejte minimálně jednu minutu (lépe dvě), než budete s deskou elektroniky manipulovat! Ačkoliv mají kondenzátory vybíjecí obvody, jde jim to "ztuha" a i po letech dobře drží náboj. Dalším předpokladem pro přežití je:

PŘED KAŽDÝM ZKUŠEBNÍM ZAPNUTÍM ZDROJE INSTALUJTE DESKU ELEKTRONIKY NA JEJÍ PŮVODNÍ MÍSTO V ŠASI!

Důvodem je nejenom větší bezpečnost práce, ale aktivují se i všechny ochrany, které deska má na "síťové" straně. Jeden z rohových šroubů ji totiž připojuje ke kostře a tím k "nuláku" v síti a aktivuje varistory. Síťový přívodní kabel používejte vždy originální, nepoškozený, třížilový s "euroflexovými" koncovkami. ŽÁDNÁ PROVIZORIA! Zatím nemontujte žádný síťový vypínač, protože jedině tak se donutíte odpojovat kabel od sítě 230V. Opakuji znovu:

POZOR! POZOR! POZOR! ... JE TO HAJZL !!!


1) Vybíráme vhodný zdroj - jak jsem psal, měl by to být zdroj pro PC typu AT. Je jich k sehnání za korunu deset a proto vždy chvíli vybírejte a přebírejte. Vodítkem může být podle prvotní prohlídky tato osnova:

  1. Zdroj by neměl být v krabici z příliš tenkého plechu, protože má potom malou mechanickou tuhost. Zjistíte to "podle váhy". Uvnitř je to vždy skoro stejné, váhu tedy dělá šasi. Větší váha = tlustší plech.

  2. Zdroj by měl po připojení na síť 230V naběhnout. Poznáte, že se roztočil větrák (tedy pokud není zapečený). Voltmetr tedy pro jistotu s sebou. Pokud zdroj nejede, chtějte ho zadarmo k tomu co vyberete, může se hodit právě jeho šasi (je univerzální!). Pokud zdroj vyrazí pojistky, neberte ho ani zadarmo.

  3. Je-li zdroj příliš čistý, je to podezřelé! Asi měl nějaké problémy, když ho vyměnili tak brzo. Spolehlivý dříč, který něco vydržel je pořádně zašpiněný a plný všelijakého humusu, který za roky provozu nasosal.

2) Prvotní inspekce a vstupní prohlídka - je na řadě, jakmile si zdroj donesete domů. Připravte si pro tuto akci místo, kde nebude vadit určitá míra znečištění (není vhodný stůl v obýváku ... bacha na XYL!).

  1. Zdroj odkrytujte, a pohledovou kontrolou zjistěte, zda někde není známka přetížení (začernalá místa, spečený prach, naškvařené izolace vodičů, ...)

  2. Všechen prach vyssajte za pomoci štětce, snažte se v zápalu boje nepoškodit hubicí vysavače elektroniku. Pokud vlastníte kompresor, můžete celý prostor vyčistit efektivně a rychle
    stlačeným vzduchem. Pozor na ventilátor, jež se při zásahu proudem vzduchu roztočí do vysokých otáček, které ložiska bez úhony nepřežijí.

VYVARUJTE SE
vdechnutí rozvířeného prachu, který může obsahovat opravdu cokoliv, co může
poškodit vaše zdraví. Použití respirátoru je důrazně doporučeno!

PO SKONČENÍ OČISTY ZDROJE SE UMYJTE DŮKLADNĚ VY SAMI

  1. Odpojte konektor přívodu napájení 230V na desku elektroniky, konektor přívodu napětí k ventilátoru a vyjměte ochranné průchodky kabelových svazků výstupních vodičů.

  2. Odšroubujte 4 šroubky v rozích desky a desku s elektronikou uchopte za chladiče a vyjměte z šasi. Opět opatrně, protože pod deskou se ukrývá další zásoba špíny a prachu (odsajte vysavačem). Izolační astralonovou fólii mezi deskou a šasi nepoškoďte a dobře uschovejte. Desku očistěte aby byla jako nová. Nikde na textitu nesmíte objevit známky přetížení (zahnědlý až zčernalý materiál okolo součástek).

  3. Odšroubujte z šasi eurozástrčku(čky) pro 230V a odmontujte ventilátor. Všechny díly velmi pečlivě vyčistěte štětcem, vysavačem a hadříkem. Všechno, včetně plechů! Musí to být jako nové.

Všechno ukazují ilustrační obrázky.

   

3) Detailní inspekce silové elektroniky - spočívá v tom, že musíte zjistit přítomnost několika klíčových prvků.

  1. Oba choppery (spínací silové tranzistory v primárním okruhu zdroje) by měly být 2SC2625. Hodně byly používány i 2SC4242. Rozeznáte je na první pohled - ty vhodnější jsou větší. A měly by být na chladiči dva! Pokud jsou tam ty menší, mohou vyhovět při menším nároku na výstupní proud zdroje (do 8A). V každém případě je však vypájejte a i s chladičem vyjměte. Ohmmetrem zkontrolujte jejich bezúhonnost a neporušenost izolace mezi tranzistory a chladičem. 

  2. Usměrňovače v sekundární sekci zdroje jsou dva. Pro +5V (PBYR3040 - nebo ekvivalent) a pro +12V (CTB24L nebo ekvivalent). Jsou to dvojité usměrňovací Schottky diody se společnou katodou. Opět je i s chladičem vypájejte, odšroubujte a mezi sebou je vyměňte! Ta výkonnější bude nyní pracovat pro výstupní napětí +12V, ta slabší pro +5V. Opět prolustrujte jejich bezúhonnost.

  3. Vrhněte svůj zájem na filtr vstupního usměrňovače napětí 230V/50Hz. Tvoří jej dva kondenzátory a pokud je jejich kapacita 330uF (bývá i jen 220uF!), vyměňte je za kondenzátory 470uF/200V 105°C. Já jsem je získal z jiného (ATX) zdroje. Poznáte je i pohledem skrze ventilátor, ty vhodné jsou vyšší.

Všimněte si, že jsem to pojal ad absurdum a vyměnil jsem i chladiče - původní byly klasické kusy prostřihnutého Al plechu. Tato krásná žebra jsem skrze větrací otvory v krytu objevil v jednom ATX zdroji zároveň s kondenzátory 470uF/200V. Ten zdroj jsem v "ojetinách" koupil za 25,-Kč. Typy součástek neberte na lehkou váhu, protože pouze tyto typy mohou pracovat ve zdroji efektivně a s relativně velkou účinností (málo tepla)! Není náhodou, že je v jakémkoli zdroji pro PC najdete zcela určitě.

4) Úprava řídicí elektroniky - spočívá v nalezení obvodu TL494 (nebo jeho ekvivalentu). Tento obvod zabezpečuje pomocí šířkové modulace impulsů pro buzení chopperů stabilizaci výstupního napětí zdroje na požadované hodnotě. Používal se v 99% zdrojů AT do roku 1999. Pokud jste jej nalezli, tak pokračujte

  1. Pomocí ohmmetru trasujte spoj od pinu 1 TL494, přes odpor na +5V. Odpor vyletujte.

  2. Pomocí ohmmetru trasujte dále od pinu 1 TL494, přes odpor na GND. Odpor vyletujte.

  3. Nyní připojte odpor 30k/0.25W mezi pin 1 TL494 a +12V (je-li to dál, spojte do série 2x 15k)

  4. Na místo odporu proti GND instalujte jemný odporový trimr 10k.

Těmito kroky jste zajistili, že řídicí obvod bude výstup zdroje stabilizovat podle napětí na výstupu +12V namísto původního hlídání +5V.

  1. Vyletujte původní filtrační kondenzátor (pro výstup +12V) 1000uF/16V a nahraďte jej kondenzátorem 4700uF/16V.

  2. Odpájejte všechny výstupní vodiče s výjimkou +12V (žluté), GND(černé) a dvou (tří) +5V (rudé). Původní konektory pro připojení disků ... odstřihněte. Kabely zatím nechejte co nejdelší.

  3. Oranžový vodič můžete ponechat pokud budete chtít v budoucnu ovládat cosi po zapnutí zdroje. Na tomto vodiči se totiž objeví +5V po ustálení výstupních napětí zdroje. Je to na vás.

  1. Nyní lokalizujte teplotní čidlo NTC (termistor s negativní charakteristikou). Bude někde poblíž některého z chladičů, nejspíš u toho s usměrňovacími diodami. Vyletujte jej.

  2. Nyní zahajte u konektoru ventilátoru "reverzní inženýring" a najděte na desce všechny součástky pro ovládání otáček ventilátoru. Někdy jsou neosazeny, ale přesto jsou natištěny na  desce elektroniky. Potom je budete muset doosadit. Schéma bude podobné tomu co jsem našel já, Jednoduchý regulátor otáček ventilátoru s tranzistory A733:

  1. Obvod upravte tak, aby při odpojeném NTC zůstal ventilátor v klidu. Uvedené hodnoty jsou původní a ventilátor vesele fičel bez ohledu na teplotu. Záměnou R2 za odporový trimr 22k můžete obvod "naladit". Na žlutý drát připojte + pól a na černý - pól baterie 12V (ne nějaký laboratorní zdroj!!! BATERII!), na vyjmutý NTC naletujte dva vodiče asi 15cm a připájejte je na původní pozici NTC. NTC strčte do mikrotenového sáčku a ten vložte do úst (sobě, XYL vám na to asi neskočí). Máte li normální teplotu 36.5°C, nastavte trimr 22k tak, aby se ventilátor právě začal poškubávat. Vypadáte jako blbci, ale nastavili jste start otáček přibližně na +40°C.

  2. Nyní to všechno zrušte, NTC vyplivněte, ale nechejte ho připájený. Trimr 22k změřte na reálnou hodnotu a nahraďte odporem nejbližší hodnoty (já 15k). Zapojení může být i jiné, je však vždy principem shodné. Nastavovací prvek si musíte analyzovat sami.

  1. Osaďte na desku chladič s výkonovými diodami, zafixujte jej (pájení nebo šroubky) a důkladně připájejte diody do plošného spoje. NTC zafixujte na chladiči! Osaďte a připájejte chladič chopperů. Všechny pájené spoje a vůbec všechna místa kde jste s páječkou manipulovali zkontrolujte na nepřítomnost nežádoucích můstků z cínu! Kontrolujte 2x, jde do tuhého.

  2. Připravenou, očištěnou a zkontrolovanou desku namontujte zpět do šasi zdroje. Nezapomeňte na izolační astralonovou fólii! Vraťte na původní místo eurozástrčku pro 230V a na šasi připojte a důkladně utáhněte uzemnění (žlutozelený vodič s očkem ze středního kontaktu eurozástrčky). Do šasi namontujte ventilátor, ale namontujte jej OBRÁCENĚ. Bude tedy foukat dovnitř do zdroje na chladiče.

  3. Mezi jeden žlutý vodič a jeden černý vodič připojte odpor asi 680R/2W. K tomuto odporu připojte multimetr s rozsahem 20V.

  4. Pomodlete se.

  5. Do prodlužováku s vlastním vypínačem (ve stavu VYPNUTO) zapojte síťovou zástrčku, druhý konec připojte ke zdroji.

  6. Pomodlete se. Pro jistotu znovu.

  7. Zapněte přívod 230V (vypínač do polohy ZAPNUTO). Zdroj musí být zticha, žádné zvukové artefakty jako syčení, vrčení, pískání či praskání nesmíte slyšet. Trimrem 10k nastavte na výstupu napětí 13.5V a zkontrolujte napětí na pinu 1 obvodu TL494. Mělo by být cca 2.5V. Liší-li se o více než o 10%, vypněte zdroj, odpojte přívodní kabel 230V, počkejte 1 minutu (raději dvě) a po demontáži desky elektroniky upravte hodnotu odporu podle bodu 4c. Potom pokračujte od bodu 4o.

  8. Pokud je všechno v pořádku, vypněte zdroj a na výstupní kabely připojte zátěž (odpory, automobilové žárovky, jenom ještě ne transceiver!). Já jsem použil autožárovku H4, obě sekce tedy 55W i 60W na dva žluté, na společný jsem připojil GND (černý). Na další pár žlutý/černý jsem připojil ještě blinkrovou žárovku 21W. Celkem tedy 136W což odpovídá proudu 10A.

  9. A půjde "tlustý do tenkýho". Připojte 230V, voltmetr na výstup a zapněte zdroj. Žárovky se rozsvítí, napětí musí zůstat stejné (tedy 13.5V) a opět musí být ticho! Žádné akustické artefakty! Žádné čichové vjemy známé jako "Ampérův zápach"! Asi po 1 minutě se pomalu rozeběhne ventilátor a zůstane na cca třetinových otáčkách, takže téměř nešumí.

  10. Radost je veliká, zkusíte tedy vyzařování rušivých harmonických. Přiblížil jsem k odkrytovanému zdroji ruční TRX Alinco DJ-S45 a squelch nastavil na hodnotu 01. V celém rozsahu HAM 70cm a pásmu kmitočtů PMR se squelch neotevřel (na fotce nesvítí RX LED).

Výstupní napětí "courá" v rozmezí +/- 0,02V od 13.48 do 13.52 podle teploty. Zdroj mi běží na plnou zátěž již 48 hodin a teplota uvnitř je nízká, protože ani kryt zdroje není teplejší než pokojová teplota. To co uvidíte na následujícím snímku NEDĚLEJTE! Jako osoba s vyšší kvalifikací vím jak a kam sáhnout a předvádím teplotu chladiče chopperů, která ani po 48mi hodinách plného výkonu zdroje nepřesahuje 40°C. (Hřbet malíku mám teplotně cejchovaný).

5) Finále - radost z úspěchu. Na horním obrázku si všimněte (je to na desce elektroniky vedle ventilátoru) vstupního síťového filtru v napájecí linii 230V. Filtr je důkladný, dvojitý (toroidní tlumivky s kondenzátory a za nimi ještě druhý stupeň s tlumivkou na E-jádře). To se u dnešních zdrojů už nevidí. Plech šasi je železo tloušťky 0.8mm, žádný plíšek na konzervy nebo dokonce hliník(!), všechny závity "drží" a stíní to důkladně jak elektricky tak magneticky. Můžete na tom stát a nehne se to. Žádné TVI ani BCI se neprojevuje, modulace z připojeného TRX je čistá R5.

Zde musím doplnit informaci, že pokud jsem na zdroji zkusil TRX s plným výkonem 50W PA, protistanice mi reportovala 50Hz brum v modulaci. Proto jsem problém konzultoval a po určité "teoretické" přípravě a praktickém laborování doplnil na výstupu +13.5V filtr navinutím tří závitů na feritové jádro z kabelu od VGA monitoru. Výstup +13.5V dostal dále předzátěž z odporu 390R/6W a předzátěž 220R/0.5W dostal i výstup +6V. Pro odstranění brumu byl odpojen potenciál 0V od šasi zdroje a následně opět připojen, ale přes kondenzátor 330nF/250V~ (ze "součástkového" zdroje ATX). Všechno je nakresleno na schématu a praktické provedení je vidět na fotografii. Ostatní fotografie jsem již nepředělával, takže výstupní filtrace je vidět jenom zde.

Po odzkoušení mi kontrolní stanice potvrdila zcela čistou modulaci i při plném výkonu 50W PA. Potom jsem celou část 230V doplnil vypínačem vstupního napětí 230V/50Hz a výstupní zástrčkou 230V (AUX) pro možnost připojení "něčeho" v budoucnu. Tuto zástrčku jsem vybavil také vlastním filtrem - zbyl mi totiž z toho ATX zdroje, který sloužil jako zlatý důl materiálu a součástek. 

POSLEDNÍ OBRÁZEK VÁM PŘIPOMÍNÁ - DOBŘE UZEMNIT ROZVOD 230V/50Hz NA ŠASI

Ještě zbývá vyřešit výstupní svorky a indikaci zapnutého zdroje. Ale to je již detail, který si vyřeší každý podle svých potřeb. Inspirace je třeba na následujících obrázcích. 

Druhý vývojový vzorek zdroje byl vybaven rychlosvorkami +13.8V/12A a +5V/8A na přední a klasickými šroubovacími zdířkami na zadní straně zdroje. Dále bylo znatelné rušení na některých kmitočtech SW pásem, což je způsobeno parazitními kmitočty vznikajícími při spínání chopperů v silové části zdroje. Tyto pracují na kmitočtu řádově desítky kHz a harmonické kmitočty asi prolézají i do přijímače, kde interferují s přijímaným kmitočtem.

Co s tím? No - nehloubal jsem dlouho a nahlédl do schématu zapojení profesionálního výrobku od firmy ALINCO, zdroje DM-330MV. Tento zdroj je principiálně totožný s naším, pouze má několik vychytávek, aby mohl stát 100x tolik (stojí totiž cca 4000,-Kč). Zde jsem načerpal inspiraci s rychlosvorkami a silovými zdířkami vzadu. Regulaci výstupního napětí v rozsahu +5V až +15V jsem předem zavrhnul (mám +5V napevno na svorkách). Voltmetr s ampérmetrem není kam dát (naše šasi je poměrně menší než ALINCO), a musel jsem se také vzdát instalace "cigareťáku" pro připojení automobilního příslušenství (opět z prostorových důvodů). Ale - mají tam jednu vychytávku, která řeší problém s rušením interferencí harmonických pracovního kmitočtu zdroje.

Tento kmitočet je dán RC členem zapojeným na vývodech 5 a 6 obvodu PWM TL494. ALINCO má tento RC člen vybavený potenciometrem, takže lze pracovní kmitočet zdroje měnit v rozsahu přibližně +/- 5kHz. Úpravu jsem provedl a opravdu to funguje tak jak má. Schéma je na následujícím obrázku.

ZÁROVEŇ SLIBUJI, ŽE UŽ DO TOHO ŠŤOURAT NEBUDU A TŘETÍ ZDROJ STAVĚT NECHCI

     

 

6) Rekapitulace a veselé historky - Celý tento pokus mě stál 25,-Kč v hotovosti, asi 30km jízdy autem pro zdroj ATX, cca 50h věnovaných studiu problematiky na internetu. Kdybych dostal do ruky dokument vytvořený VK6APH hned (spasibo Viktor UA9LAQ), tak lze tuto položku zredukovat na 2-3 hodiny a asi 4 hodiny vlastní práce.

Tak by to bylo, kdyby šlo všechno hladce. Ale protože nešlo, tak jsem se u prvního zdroje nevšimnul špatně přiletované diody na výstupu +12V, choppery zasyčely jako zmije a za ohlušující rány jsem zhasnul byt.

Druhý zdroj - ačkoliv byl před přestavbou funkční, po přestavbě, nastavení a zapnutí s plnou zátěží vymetl za silného zvukového efektu (jako když pustíte tlustou knihu na zem) pojistky od té vlastní přes bytovou až po hlavní do sklepa. Při kontrole jsem nic závažného neobjevil, choppery byly proražené. Zde jsem usoudil, že 2SC4242 nahradím raději výkonnějšími 2SC2625.

Třetí zdroj - jsem vymazlil pečlivě přepečlivě podle tohoto postupu a on chodí. Jenom jsem v eufórii úspěchu zapomněl na tu minutku po vypnutí a ten hajzl mě kopnul jako kůň! No budiž - přežil jsem horší nahmátnutí. Ale znovu opakuji - nasaďte tu největší pečlivost a opatrnost. Je to fakt o život! Roman OK1WRM mě upozornil, že on musí čekat ještě déle, než se vstupní kondenzátory vybijí. Takže - jak jsem řekl - OPATRNĚ!

7) Bonus. No a jako bonus získáváte výstupní napětí cca 6.2V/8A na místě původních +5V, dále -5.2V na místě původních -5V a -12.3V místo původních -12V.

Jestli se chcete zasmát, tak asi po týdnu mého pinožení ve volných chvílích stojím pyšně nad ponkem, kde tiše ševelí ventilátor ve zdroji a na drátech pod stůl visí ty 135W autožárovky, kochám se a dmu hruď, když tu se za mnou objeví XYL se synkem a s výrazem "bacha na něj, může to být blázen" povídá: "Podívej Vojtíku, tatínek za týden vynalezl lampičku!" A Vojtík stejně vážně odpověděl: "Hmmm, ale vošklivou!".

BUĎTE OPATRNÍ !!! KDO NEMÁ KVALIFIKACI, AŤ JDE OD TOHO!

 

73!  Franta CV