Mały liniowy zasilacz: Sygnalizacja braku stabilizacji

Oto ósmy artykuł serii pokazującej, jak elektronik dla swej ogromnej satysfakcji może samodzielnie zaprojektować i zrealizować niewielki zasilacz liniowy do swojej pracowni. W tym artykule omawiam praktyczną sytuację: gdy pomimo obecności stabilizatora, napięcie niestety nie jest stabilizowane.

We wcześniejszych artykułach serii omówiłem kluczowe obwody zasilacza, w tym najważniejszy – stabilizator napięcia. Potem dodaliśmy ogranicznik prądowy oraz obwody pomiaru napięcia i prądu. Omówimy też kolejne interesujące dodatki. W tym artykule opiszę sygnalizator braku stabilizacji

Sygnalizacja braku stabilizacji

W profesjonalnym zasilaczu z reguły nie ma potrzeby stosowania obwodów sygnalizujących brak stabilizacji. Dobry profesjonalny zasilacz jest zaprojektowany z takim zapasem, że problemu nie ma. Jeżeli dla zasilacza regulowanego producent podaje maksymalne napięcie i prąd, to w takich „maksymalnych” warunkach na wyjściu dobrego fabrycznego zasilacza nie będzie znaczących tętnień.

W zasilaczach realizowanych przez hobbystów jest inaczej. Przede wszystkim dlatego, że stosowane tam są rozmaite transformatory, często z odzysku, przypadkowe, o specyficznych, czasem nietypowych parametrach. Hobbysta zwykle nie projektuje zasilacza „z zapasem”, a wprost przeciwnie – chciałby z danego transformatora „wycisnąć, ile się da”. Jak najwięcej napięcia, prądu i mocy.

I tu powraca omawiany wcześniej temat „sztywności” transformatora. Otóż przy niewielkich prądach obciążenia, napięcie na wejściu stabilizatora jest wysokie i tętnienia są małe, natomiast ze wzrostem prądu obciążenia napięcie nie tylko się zmniejsza, ale też występują w nim coraz większe tętnienia. Sytuację, gdy stabilizator prawidłowo pracuje ilustruje przykład z fotografii 1. Mamy tu niewielki transformator, regulowany zasilacz z LM317 i obciążenie w postaci dwóch solidnych drutowych rezystorów RDCO. Górny przebieg na ekranie oscyloskopu to tętniące napięcie na kondensatorze filtrującym, czyli na wejściu stabilizatora. Dolny płaski przebieg to prawidłowe napięcie stałe na wyjściu stabilizatora. Jak widać, przy nastawieniu na wyjściu napięcia 12 V zasilacz dobrze sobie radzi.

Natomiast na wcześniejszej fotografii tytułowej widać ten sam układ, tylko w przypadku, gdy na wyjściu spróbowałem ustawić napięcie 15 V.

Bez obciążenia oczywiście udaje się na wyjściu uzyskać te 15 woltów, a nawet więcej. Ale przy pokazanym obciążeniu w postaci dwóch 33-omowych rezystorów i transformator, i stabilizator zdecydowanie sobie nie radzą! W napięciu wyjściowym widać duże tętnienia!

Porównanie fotografii 1 z fotografią tytułową pozwala zauważyć nie tylko zwiększone tętnienia na wejściu stabilizatora, ale i fakt, że średnie napięcie się tam obniżyło (wskutek obecności rezystancji wewnętrznej transformatora). Na to zmniejszanie średniej wartości napięcia nie ma rady, bo trzeba byłoby zastosować dużo większy, „sztywniejszy” transformator. Możemy natomiast dość łatwo zmniejszać tętnienia, zwiększając pojemność filtrującą. Ja celowo do tych testów zmniejszyłem pojemność filtrującą do 1000 µF, żeby wyraźnie było widać tętnienia.

Już wcześniej przypomniałem, że w klasycznych zasilaczach liniowych stabilizacja polega na „obcinaniu nadwyżki napięcia” według rysunku 2. Pisałem też o tym, że dla zapewnienia prawidłowej pracy stabilizatora wymagane jest wystąpienie między jego wyjściem i wejściem napięcia (U_DO), które nie może być niższe, niż określona dla danego stabilizatora jakaś wartość U_DOmin.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w listopadowym numerze czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 11/2025). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełną wersję czasopisma znajdziesz na moim profilu Patronite, gdzie dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 15 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 11/2025 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki

Uwaga! Wskazówki, jak nabyć pełne wersje dowolnych numerów ZE znajdują się na stronie:
https://piotr-gorecki.pl/n11.