Regulowany zamiennik stabilizatora 78xx

Sytuacja z życia konstruktora: klient przynosi gotowy już układ, zasilany poprzez stabilizator 7805, w którym znajdują się przekaźniki z cewkami na napięcie 5 V. Te przekaźniki są sterowane przez znane układy typu ULN2003. To rozwiązanie jednak nie działa, gdyż przekaźniki w podwyższonej temperaturze otoczenia nie załączają się, czemu winna jest zbyt duża strata napięcia na kluczach układu ULN2003. Samo urządzenie musi być gotowe „na wczoraj” i musi wyglądać profesjonalnie, ponieważ to model pokazowy, więc o zaprojektowaniu nowej płyty drukowanej czy cięciu ścieżek nie ma mowy. Rozwiązaniem w takich sytuacjach może okazać się wstawienie niniejszego układu i wyregulowanie napięcia wyjściowego do wartości np. 5,35 V. Przekaźniki zaczną działać prawidłowo, a pozostałym układom zasilanym z tego samego stabilizatora nie zrobi to wielkiej różnicy.

Budowa i działanie

Schemat ideowy układu znajduje się na rysunku 1. Jest to nic innego, jak podstawowa aplikacja układu LM317, uzupełniona o kondensatory zapobiegające jego wzbudzeniu - C1 i C2. Kondensator C2 zmniejsza tętnienia napięcia wyjściowego. Napięcie wyjściowe jest ustalane przez wieloobrotowy potencjometr P1. Minimalne napięcie na wyjściu wynosi zatem 1,25 V, a maksymalne, przy takiej rezystancji R1, to około 36 V. Napięcie wejściowe musi być wyższe od wyjściowego o, co najmniej 3 V. Zabezpieczenie przed przeciążeniem oraz przed przegrzaniem są już wbudowane w układ LM317, więc nie ma potrzeby dodawania ich na płytce.

Rysunek 1. Schemat ideowy układu

Montaż i uruchomienie

Układ został zmontowany na miniaturowej, dwustronnej płytce drukowanej o wymiarach zaledwie 12×20 mm, a jej wzór ścieżek oraz schemat montażowy został pokazany na rysunku 2. Ze względu na dość nietypowy montaż, proponuję przeprowadzić go w następujący sposób:

• najpierw elementy SMD (C1…C3, R1),
• potem potencjometr P1, znajdujący się po tej samej stronie, co w/w elementy SMD,
• następnie złącze J1, wlutowane po drugiej stronie płytki,
• na końcu sam stabilizator US1, również wlutowany „od spodu”, ale na nóżkach na tyle długich, aby go swobodnie położyć na powierzchni laminatu.

Rysunek 2. Schemat montażowy i wzór ścieżek płytki

Gotowy układ został pokazany na fotografii tytułowej.

Układ wyprowadzeń w złączu J1 jest taki sam, w stabilizatorach z rodziny 78xx w obudowach TO220: lewa nóżka to wejście, środkowa masa, a prawa wyjście, patrząc od przodu na układ skierowany nóżkami w dół. Dzięki temu, że moduł zawiera własne kondensatory przeciwwzbudzeniowe, pojemność tych, które już są w układzie, nie jest krytyczna.

Przed wlutowaniem zmontowanego już modułu do urządzenia polecam podłączyć napięcie wejściowe z jakiegokolwiek zasilacza i zgrubnie ustawić napięcie wyjściowe. Zapobiegnie to uszkodzeniu zasilanych podzespołów, gdyby napięcie wyjściowe okazało się znacznie wyższe od dopuszczalnego. Chcąc przykręcić US1 do radiatora należy pamiętać o tym, że otwór w jego obudowie znajdzie się nieco wyżej, niż ma to miejsce w „gołym” układzie w obudowie TO220.

Michał Kurzela, EP