spínaný zdroj

Seznam součástek:

IO	UC3844 nebo UC3842
T1	IRF830 (IRF840, BUZ90A)

R1	termistor NTC 22 nebo v nouzi drátový odpor 22R/6W
R2	1K5 (náhrada 1K2)
R3	470R
R4 a R5	3K3
R6	pro UC3842 - 27K pro UC3844 - 10K
R7	22R (náhrada 27R,33R)
R8	3K3 (náhrada 3K9,4K7)
R9	R47/1W nebo paralelně 2x1R
R10, R15 a R16	270R
R11 a R12	27K/1W
R13	M1/1W (náhrada M12)
R14	100R nebo malá tlumivka (30 záv. drátem prům 0,1 CuS na ferit tyč.prům 3mm)
není-li určeno jinak, jsou odpory v miniaturním provedení
---------

C1, C2 a C5	56nF/1000V=(v nouzi na 630V=)(náhrada 68nF)
C3 a C4	3n3/1000V=(v nouzi na 630V=)(náhrada 4n7)
C6	elektrolyt 100M/400V=
C7, C8, C9 a C15	2n2 ker.
C10	M1 ker.
C11	elektrolyt 100M/63V=(náhrada 47M)
C13 a C13	1n/630V=
C14	15nF/1000V=(v nouzi na 630V=)
C16 a C17	1G/50V=
---------

D1, D5 a D6	BA159 nebo jiná rychlá dioda na 600V a více
D2	1N4148 nebo jiná rychlá křemíková
D3	KZ260/24V nebo BZX85/24V
D4	KZ260/18V nebo BZX85/18V
D7	KYW31/150 nebo 4xBA159 paralelně a pod.
D8	KZ260/10V nebo BZX85/10V - vyzkoušet

led1	zelená nízkopříkonová 2mA
led2	žlutá standardní
OPT.	PC817, NEC2501 v nouzi červená leddioda a fototransistor v černé plastové trubičce

usm.	usm.můstek KBU4J, B250C500 nebo 4 diody 1N5408
jamp.	drátové propojky nebo jumper
poj.	1,6A
vyp.	dvoupólový síťový vypínač 2A

tl.1	dvojitá odrušovací tlumivka 2,5A/2x2,5mH a více (např.WN68203 nebo obdobná vykuchaná ze zdroje do PC)
tl.2	20 záv.0,5mm CuS na feritovou činku prům 10mm (nebo podobná, vykuchaná ze zdroje do PC)
TR1 (L1, L2, L3)	ferritové jádro E42 H22, vinutí viz. text

Princip funkce:
Po zapnutí zdroje je síťové napětí usměrněno usměrnovacím můstkem usm. a nabije se kondenzátor C6 asi na 300V= (měřící bod 1). Přes odpor R13 se červeně označenou větví pozvolna nabíjí kondenzátor C11 (měřící bod 2). IO má minimální odběr a zatím "spí". Jakmile však napětí na C11 a vývodu IO č.7 dostoupí zhruba 16..18V, IO se "probudí" a na jeho vývodu č.8 se objeví stabilizované napětí +5V= (měřící bod 5). Tím se rozsvítí nízkopříkonová leddioda led.1 a přes odpor R6 se rozběhne vnitřní oscilátor na vývodu IO č.4. Na vývodu IO č.6 se objeví obdélníkové řídící impulzy pro transistor T1. Transistor začně spínat napájecí napětí 300V= z kondenzátoru C6 do vinutí L1. Veškerá energie pro řídící IO je zatím uhrazována z náboje kondenzátoru C11, nahromaděného před startem. Proud procházející přes odpor R13 z červeně označené větve však nedokáže spotřebu pracujícího IO uhrazovat. Pro tento případ je tu je vinutí L2. Jakmile se zdroj zdárně rozběhne, proud z tohoto vinutí se usměrní přes diodu D1 a začne modře označenou větví napájet intergrovaný obvod (měřící bod 2), který se tak udrží v chodu trvale. Na silném sekundárním vinutí L3 vzniká výstupní napětí, které je usměrněno diodou D7 a vyhlazeno v kondenzátorech C16, C17 a za pomocí tlumivky tl.2. Napětí na kondenzátorech po startu stoupá, až dojde k otevření zenerovy diody D8 a současně k rozsvícení leddiody led.2 a také vnitřní leddiody v optočlenu OPT. Ta způsobí osvit fototransistoru (žlutě označená optická vazba), který připojí stabilizované napětí +5V z vývodu IO č.8 (měřící bod 5) přes odpor R4 na vstup řízení IO na vývodu č.2 (měřící bod 4). Jakmile je na tomto vstupu dosaženo napětí vyšší než +2,6V, začne řídící IO zužovat šířku impulzů pro transistor T1. Tím se další nárůst napětí na výstupu zdroje. Řídící impulzy pro transistor jsou řízeny i podle proudu, který prochází transistorem T1. K tomu slouží odpor R9. Napětí na něm je kontrolováno na vstupu IO č.3 a jakmile je vyšší než 1V, výstupní impulz se ihned ukončí. Tato ochrana zareaguje velmi rychle. Zachrání vám zdroj při přetížení, špatně navrženém transformátoru, stejně tak i při průrazu vinutí L1. Odpor R1 omezuje proudový náraz při zapnutí a nabíjení C6, jinak by shořela pojistka poj. Řetězec C1, C2, C3, C4, tl.1 zabraňují šíření rušení do sítě. (Při oživování a pokusech se bez nich obejdete, v hotovém výrobku však nesmí chybět!) Obvody (označené hnědě) C12, C13, R11, D5 a skupina C14, R12 a D6 odstraňují napěťové špičky vznikající na vinutí L1, které by jinak zničily transistor T1. Tutéž službu koná R15 a C15 pro diodu D7. Zenerova dioda D3 chrání IO a C11 před přepětím při neúspěšném startu nebo poruše napětové regulace. Zenerova dioda D4 chrání řídící elektrodu T1 před přepětím a opačně výstup obvodu IO č.6 při průrazu transistoru T1. Odpor D7 chrání výstup IO před přetížením. Dioda D2 zajišťuje rychlé zavírání transistoru T1. Kondenzátor C9 s odporem R6 určuje kmitočet oscilátoru (zhruba 52kHz). Obvod složený z odporu R10 a kondenzátoru C8 odstraňuje "divoké" napěťové špičky vznikající na odporu R9. Obvod s kondenzátorem C7 a odporem R5 je člen zpětné vazby regulačního řetězce uvnitř řídícího obvodu IO. Mimo tyto obvody tu funguje ještě jedna zvláštní nepřímá ochranná vazba. Vznikne-li na výstupu zdroje z nějakého důvodu vážný zkrat, vinutí L2 nedokáže dodat dostatečné napájecí napětí pro řídící obvod IO a zdroj se zastaví. Potom se bude (asi v půlsekundových intervalech) pokoušet o nový start pro případ, že by byl zkrat odstraněn. Tento stav systému nevadí a díky této vlastnosti je tento zdroj téměř "blbuvzdorný".

Výroba:
Nakupované součástky je bezpředmětné detailně popisovat. Nejdražší součástkou je elektrolytický kondenzátor C6, pokud použijete miniaturní typ. Můžete-li si vybrat, sežeňte si integrovaný obvod UC3844. Podaří-li se vám z nějakého počítačového zdroje vykuchat rychlou výkonovou diodu, máte vyhráno a použijte ji na pozici D7. Hlavně dejte pozor ať nespletete vývody na IO, T1 a polaritu diod D5 a D6. Při návrhu desky plošného spoje raději moc neminiaturizujte a zachovejte dostatečně velké mezery mezi měděnými cestičkami. Zejména u síťové části! Neproplétejte mezi sebou primární a sekundární okruh. Přívody k transformátoru TR1 a kondenzátoru C6 musí být krátké. Celek umístěte na izolační sloupky do uzeměného stínícího krytu z dírkovaného plechu. Termistor R1 a výkonové odpory R11, R12, R13 by neměly ohřívat elektrolytické kondenzátory. Tyto horké odpory nechejte raději s dlouhými nožičkami. Odpor R12 pak můžete překlenout vrchem nad kondenzátorem C14. Totéž lze udělat s odporem R7 nad diodou D2, odporem R11 nad diodou D5 či odporem R8 nad diodou D4. Nápaditosti se meze nekladou. Optočlen OPT ani integrovaný obvod IO nedávejte do patice, ale přímo do desky. Špatný kontakt optočlenu by mohl způsobit havárii regulace výstupního napětí. Řídící obvod IO se zahřívá, přitom se nožičkami do plošňáku chladí. Transistor T1 je (raději izolovaně) na chladiči velikosti alespoň 3x3cm, není však nejkritičtější součástkou, jak by se mohlo zdát. Nejproblémovější je dioda D7, kterou je nutno dobře chladit.

Nejpracnější součástkou na výrobu je ferritový transformátor TR1. Všeobecný odpor radioamatérů k jakýmkoli cívkám je notoricky znám. Zde se tomu však nevyhnete. Naštěstí se nejedná o velké počty závitů. Jádro jsem záměrně použil větší než je nezbytné, takže by mělo být na vinutí dost místa.

Cívka L1 má 30 závitů drátu prům 0,3 až 0,4mm CuSH
Cívka L2 má 7 závitů drátu prům 0,2mm CuSH nebo libov. VFlankem
Cívka L3 má 5 závitů drátu prům 1...1,5mm CuS nebo CY1.5

Začátky vinutí jsou na schématu označeny černým čtverečkem a musí být bezpodmínečně dodrženy. Jádro musí mít vzduchovou mezeru.

Zdá se to být jednoduché, ale pozor!, váš transformátor musí být precizním výrobkem. Napětí mezi jednotlivými závity i mezi jednotlivými vrstvami je velmi vysoké. Probití transformátoru by mohlo být životu nebezpečné a to jak pro součástky, tak i pro vás!

Postup vinutí:

Z odleptaných kousků podkladové vrstvy kuprextitu slepte pomocí epoxidového lepidla pevnou kostřičku s čely. Na ni naviňte dvě vrstvy průhledné lepící pásky, aby se drát neřezal o ostré hrany kostřičky a neklouzal.
Otvorem u dna v levém čele kostřičky provlečte dovnitř drát 0,4mm a naviňte 15 závitů z primární cívky L1 tak, že při vinutí postupujete zleva doprava. Vinout musíte tak, aby se jednotlivé závity vůbec nedotýkaly. (Obyčejný smalt neodizoluje tak vysoké mezizávitové napětí, jaké se zde vyskytuje.) Snadno toho dosáhnete tak, že spolu s drátem budete vinout i režnou nit, kterou ve vinutí necháte. Otvorem u dna v pravém čele cívky vyveďte drát ven, ale nestříhejte ho! Pouze na něj nasuňte asi 1,5cm dlouhý kousek bužírky. (Zbytek drátu protáhněte zatím středem cívky, aby vám na pravé straně nepřekážel.) Hotovou vrstvu vinutí zaizolujte nejméně deseti vrstvami kvalitní tenké průhledné lepící pásky. Na tuto vrstvu položte ještě dvě vrstvy z proužku tvrdšího papíru, nejlépe napuštěného voskem. Zajistěte jednou vrstvou lepící pásky.
Na tuto vrstvu vinutí L1 naviňte hlavní sekundární cívku L3 stejným smyslem, zleva doprava. Opět tak, aby se závity nedotýkaly. Je to pouze jedna vrstva, tím přívod a vývod prochází protilehlými čely kostry. Vinutí při malém počtu závitů nebude dělat problémy. Pro bezpečnost udělejte však vývody na odvrácené straně kostry než byla předchozí cívka a dbejte, aby se vinutí ani u okrajů nedostalo do předchozí vrstvy. Bezpečnost můžete zvýšit použitím izolovaného elektroinstalačního vodiče CY1,5. Vrstvu vinutí stáhněte nejméně deseti vrstvami lepící pásky. Na tuto vrstvu položte proužek tvrdšího papíru napuštěného voskem a zajistěte ho jednou vrstvou lepící pásky.
Naviňte cívku pomocného napájení L2. Vinutí tvoří jen úzký proužek uprostřed cívky vinutý stejným smyslem jako obě předchozí cívky a také ve směru zleva doprava. Takto tenký drátek je lepší hned napojit na silnější dráty, aby se konce z cívky nevytrhly. Vývody udělejte na stejné straně kde jsou vývody vinutí L1. Konce zajistěte nití. Vrstvu vinutí zaizolujte pěti vrstvami lepící pásky. Na tuto vrstvu položte proužek tvrdšího papíru a jednu vrstvu pásky.
Nyní dokončíte primární vinutí L1. Protáhněte drát od spodní vrstvy vinutí L1 novým výše umístěným otvorem přes pravé čelo zpět do cívky a naviňte dalších 15 závitů vinutí stejným smyslem jako to první, ale nyní bude postupovat zprava doleva. Drát opět prokládejte nití, aby se závity nedotýkaly. Vinutí ukončete a zajistěte u levého čela. Celou cívku omotejte pevně několika vrstvami lepící pásky. Pokud jste mezi vrstvami izolovali dobře, měla by být kostra cívky vrchovatě plná.
Hotovou cívku nasuňte na jádro a vzduchovou mezeru vytvořte vložením tvrdého papíru o síle 0,3-0,4 mm. (Úpravou mezery lze výkon měniče výrazně zvýšit, ale i zhoršit. Teoreticky by se to s daným průřezem jádra dalo zdokonalit až na výkon 100 W.) Aby transformátor nepískal a netrylkoval, použijte papír napuštěný ve vosku a zatepla jej na jádro přitiskněte. Ferritové jádro stáhněte lepící páskou, pomocí pásku hliníkového plechu a mosaznými šroubky je pevně přitáhněte k plošnému spoji.

Oživení:
Zdroj většinou pracuje na první zapojení. Kdyby jste se v něm však dopustili chyby, mohlo by to mít na součástky neblahé následky. Proto je lépe funkci jednotlivých celků ověřit samostatně:

Sestavte celý zdroj, avšak horní konec vinutí L1 transformátoru TR1 zatím nepřipojujte. Ba ani nepřipojujte zdroj k síti. Propojky na jamp. jsou rozpojeny.
Připojte mezi záporný vývod hlavního elektrolytického kondenzátoru a měřící bod č.2 napětí 18V= (získané spojením dvou devítivoltových baterií, zásadně ne z nějakého externího zdroje!). V ten okamžik by se měla rozsvítit leddioda led.1, která říká, že se IO probudil. Změřte napětí v měřícím bodě č.5, mělo by být +5V proti zápornému pólu hlavního kondenzátoru C6. (Střídavým VF voltmetrem nebo osciloskopem se můžete také přesvědčit, zda se na řídící elektrodě transistoru T1 objevily řídící impulzy.) Když se nic neděje, máte chybu v řídící části. Pokud pokus proběhl úspěšně, odpojte baterii a propojte na jamp. spojku mezi body C a D.
Při dodržení všech bezpečnostních předpisů (nejlépe tak, že celý zdroj položený na izolační podložce uzavřete pod průhledný plastový kryt), zapojte napájení 220V, avšak do série přes žárovku 220V/40...100W. Leddioda led.1 by měla začít periodicky blikat. Což je důkaz, že se obvod pokouší o opakovaný start. Síťové napětí opět odpojte a vyčkejte, až leddioda dobliká. V případě, že zařízení nepracovalo, máte chybu v usměrňovači nebo v oblasti okolo odporu R13. Než do přístroje sáhnete, zkontrolujte, zda na kondenzátoru C6 nezbylo nějaké napětí, případně je vybijte přes odpor 10K/minim.1W. Když leddioda doblikala, měl by být kondenzátor C6 samozřejmě vybit.
Bez jakéhokoliv napájení řídící části připojte krátce pokusnou 18V baterii na výstupní svorky zdroje. Žlutá leddioda led.2 by se měla silně rozsvítit. Uděláte-li tentýž pokus pouze s jednou baterií 9V, led. nesvítí. To je primitivní kontrola, zda reaguje řetězec ovládající optočlen.
Nyní připojte vinutí L1 hlavního transformátoru. Při rozpojených propojkách A-B a C-D na jamp. připojte opět baterii 18V mezi záporný vývod hlavního kondenzátoru C6 a měřící bod č.2, Leddioda led.1 signalizující provoz IO se rozsvítí. Nyní připojte síť 220V (opět přes žárovku). V ten okamžik by se měl zdroj rozběhnout a žlutá leddioda led.2 by se měla částečně rozsvítit, na důkaz, že se na výstupu objevilo napětí a že je stabilizováno. Žárovka v síťovém přívodu by svítit neměla a pokud, tak jen velmi mírně. Svítí-li leddioda zuřivě naplno, znamená to, že s regulační vazbou není něco v pořádku a že je napětí na výstupu vyšší než by mělo. Patrně je přepólovaný optočlen nebo jsou problémy v oblasti odporů R3, R4 a R5. Nerozběhne-li se zdroj vůbec nebo divně, je chyba v transformátoru nebo polaritě diody D7. V tomto posledním případě většinou svítí žárovka v síťovém přívodu a ohlašuje, že je někde nějaký enormní odběr. Po odpojení napájení a po vybití kondenzátoru C6 závadu odstraňte.
Odpojte baterii a propojte propojku C-D na jamp. Pokus zopakujte, mělo by opět docházet k pokusům o opakovaný start s tím, že tentokrát se toho bude účastnit i leddioda led.2. Zdroj opět vypněte.
Propoj C-D nechte spojený a spojte i propoj A-B. Nyní by po zapnutí měl zdroj běžet již trvale. Pokud ne, nedostává se modře označenou větví na měřící bod č.2 dostatečné napětí. Zřejmě je chyba ve vinutí L2 a nebo bude nutno obezřetně zvětšit počet závitů. Napětí v bodě č.2 by se mělo pohybovat okolo 20V.
Zapojte zdroj na síť přímo bez žárovky. Zatěžte výstup zdroje odporem 5,6 nebo 6,8 ohmu na 10..25W (pozor silně se zahřeje!). Pokud zdroj běží je to v pořádku. Pokud zdroj vypadl a jen periodicky zkouší start, má vinutí L2 málo závitů a bude nutno jeden závit asi přidat nebo ubrat odpor R14. Změřte výstupní napětí. Pokud nevyhovuje vašim požadavkům, změňte hodnotu zenerovy diody D8. Drobné korektůry lze dosáhnout změnou barvy leddiody led.2 (červená výstupní napětí o 0,4V sníží, zelená naopak o 0,2 zvýší). Stabilizaci lze vyřešit i složitěji a přesněji. Amatéři znalí funkce intergrovaného obvodu TL431 jej mohou použít.

Provoz:
Zdroj, který jsem podrobil zkouškám, zcela spolehlivě startoval i pracoval při síťovém napětí v rozsahu od 109 do 245V. Pokud byl již v chodu, udržel se v provozu (za mírného zatížení) při poklesu síťového napětí na hodnotu pouhých 26V! a na jeho výstupu bylo stále ještě napětí plných 12V a teprve při 17V v síti vypadl úplně. Při těchto hodnotách napájecího napětí se však již značně přetěžoval transistor T1 a tak tuto mez nelze doporučit pro trvalý provoz. Za minimum považujte hodnotu 70V. I tato hodnota je víc než úspěch, když si představíte, jak obrovské rozpětí kolísání vstupního napětí zdroj snese a co by se na výstupu asi dělo, kdyby byl použit obyčejný transformátor.

Upozornění:
Abych předešel vašemu zklamání, neplánujte použít zdroj pro napájení přijímačů, zejména středovlnných a dlouhovlnných (VF rušení). Vyhoví však v nabíječkách, pro napájení žárovek při kolísajícím napětí sítě a pro napájení libovolných NF zesilovačů. Pro inspiraci:
Jistě přijdete sami na to, jak pomocí dvou sekundárních vinutí získat symetrický zdroj, či různá výstupních napětí. Příslušný počet závitů pro to či ono napětí získáte snadno výpočtem. Jeden závit sekundární cívky L3 dává přibližně 2,4V. Přepočítejte stabilizační řetězec led.2, D8 a opt. tak, aby se při požadovaném napětí začal otevírat a led.2 svítila asi na polovinu. Obvod s optočlenem opt.v takovém případě připojte na tu sekci, která napájí obvody ve vašem zařízení, které jsou nejchoulostivější.

Musí-li být stabilizována dvě napětí, použijte dva stejné spínané zdroje, napájené z jednoho usměrňovače. Pak je vhodné oba kmitočtově synchronizovat kapacitní vazbou (propojením vývodu č.4 na IO přes malý kondenzátor na tentýž vývod IO u druhého zdroje. Nebo vývodem zemnícího polepu od kondenzátoru C9 druhého zdroje opsat nejprve jeden závit přes okénko transformátoru prvního zdroje a teprve pak jej připojit na společný mínusový uzel společného napájecího usměrňovače.) Odstraní se tak různé hvizdy v akustickém spektru, které by mohlo napájené nízkofrekvenční zařízení reprodukovat jako rozdílový kmitočet obou řídících oscilátorů. Napájení obou IO lze odvodit z jediného vinutí L2 toho z obou zdrojů, který je pro napájení zařízení důležitější (např. napájí mimo jiné i ventilátory). U druhého zdroje je toto vinutí vynecháno. Každý řídící obvod je napájen přes svou vlastní diodu D1, druhý zdroj však nepotřebuje červenou větev s odporem R13, naskočí až se první ze zdrojů rozběhne. Při jeho výpadku se naopak automaticky zastaví i druhý spínaný zdroj.

Kdo si chce vyrobit super bezpečný zdroj s velmi dobrou izolací mezi primárem a sekundárem, použuje optočlen z leddiody a fotoodporu v černé plastové trubičce. Obě optosoučástky vzdálí nejméně na dva centimetry. Místo doporučeného EI nebo EE jádra použije jádro UI nebo CC z vysokonapěťového transformátoru nějaké staré černobílé elektronkové televize. Cívku L1 navine dohromady i s L2 na trubičku z plexiskla nasadí na jeden sloupek jádra , zatím co L3 na druhou trubičku a na druhý sloupek. Navíc oddelí obě cívky plexisklovou přepážkou, aby mezi nimi nepřeskočil výboj. Výkon zdroje se sice sníží a spolu s tím i jeho tvrdost, avšak izolační odolnost se zvýší až do řádu desítek kilovoltů

Závěrem přeji všem realizátorům málo kopanců, vypálených pojistek a radost z dobré funkce zdroje.