Wzmacniacz 2000W chłodzenie.pdf

ELEKTOR w EdW

Sterowanie wentylatorami

dla wzmacniacza Gigant 2000 i innych

Czasami w przypadku

solidnych stopni mocy,

przy pomocy zwykłych

środków nie można osią−

gnąć zadowalających wa−

runków chłodzenia. W ta−

kich sytuacjach bardzo

często wykorzystuje się

wentylatory. Opisany

w tym artykule projekt

układu elektronicznego

oferuje proporcjonalne,

uzależnione od tempera−

tury, sterowanie wentyla−

torami, z ustawianym

progiem zadziałania i za−

sadami regulacji. Poza

tym układ ten posiada

czujnik temperatury kry−

tycznej, który jest w sta−

nie uaktywnić układ bez−

pieczeństwa (zabezpie−

czający) w Gigancie 2000.

radiator jest jeszcze

w stanie odprowadzać moc

strat w formie ciepła, ale przy

obciążeniach o niższych im−

pedancjach i dla wyższego

poziomu wysterowania musi

zostać zastosowane chłodze−

nie wymuszone. Opisany po−

niżej układ elektroniczny ma

za zadanie, przy pewnej okre−

ślonej (i ustawianej) tempera−

turze radiatora uaktywnić

dwa małe wentylatorki, które

wraz ze wzrostem tempera−

tury będą obracać się coraz

szybciej. Jeżeli osiągnięte zo−

staną maksymalnie dopu−

szczalne obroty, to układ re−

gulacji wysyła poprzez swoje

specjalne wyjście impuls do

układu zabezpieczającego

wzmacniacz. Górna granica

jest ustawiana w zależności

od wartości progowej uru−

chamiającej układ. Zarówno

osiągnięcie wartości progo−

wej, włączającej wentylatory,

jak i przekroczenie maksy−

malnej dopuszczalnej tempe−

ratury, są sygnalizowane od−

powiednimi LED−ami. Układ

chłodzenia został wyposażo−

ny w dwa 12V wentylatory,

których obroty są łatwo regu−

lowane za pośrednictwem

napięcia roboczego. Zaczyna−

ją one pracować mniej więcej

od 5V.

Jako czujnik temperatury

służy zwykły tranzystor typu

BD140, który przykręcony

jest do radiatora wzmacnia−

cza. Zgodnie ze znaną zależ−

nością napięcie w kierunku

przewodzenia dla złącza

w półprzewodniku krzemo−

wym maleje mniej więcej

Pomimo że radiator nie zo−

stał dobrany szczególnie

oszczędnie, to także i Gigant

2000, podobnie jak i inne

podobne wzmacniacze,

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 10/99

w pewnym momencie docie−

ra do granicy swoich możli−

wości, jeśli chodzi o moc

strat. Przy obciążeniach po−

wyżej 4

Elektor w EdW

Rysunek 1. Dwa wzmacniacze, dwa komparatory i dwie diody

LED troszczą się o należyte charakterystyki regulacji układu

i właściwe sygnały.

cy P2 można ustawić wzmoc−

nienie układu scalonego

IC1a i tym samym proporcję

pomiędzy przyrostem tempe−

ratury i napięciem dla wenty−

latorów.

Za rzeczywiste włączenie

wentylatorów odpowiada

właściwie komparator IC1c.

Porównuje on napięcie wyj−

ściowe z układu IC1b z napię−

ciem odniesienia pochodzą−

cym z obwodu R5/P1/R6. Po

osiągnięciu wartości progo−

wej ustawianej przy pomocy

P1 układ scalony IC1c przełą−

cza się i minusowe złącze

wentylatorów (K2) zostaje

przez tranzystor T2 podane

na masę. Fakt ten sygnalizo−

wany jest przez diodę LED

D4. Wartość progowa usta−

wiona za pomocą P1 jest tak−

że wykorzystywana jako na−

pięcie referencyjne dla IC1a,

tak więc początkowe napię−

cie sterujące jest równe na−

pięciu progowemu. IC1d od−

powiedzialny jest za sygnał

przekroczenia maksymalnej

temperatury pracy. Kompara−

tor kontroluje napięcie wyj−

ściowe wzmacniacza

IC1a i przełącza się, gdy wen−

tylatory otrzymują sygnał ma−

ksymalnego wysterowania.

Zaczyna wówczas świecić

dioda LED D5 i poprzez R23

na wyjściu pojawia się wyso−

ki poziom. Sygnał ten uak−

tywnia układ zabezpieczający

wzmacniacz Gigant 2000.

W przypadku innych wzmac−

niaczy sygnał przełączający

może być kierowany za po−

średnictwem jakiegoś stop−

nia buforowego i przełączać

będzie przekaźnik wyjściowy.

Zasilacz sieciowy tego

układu jest tak prosty, jak tyl−

ko było to możliwe. Do stero−

wania wentylatorów wyma−

gane jest napięcie wyprosto−

wane, lecz nieregulowane

o wysokości +16V. Takie sa−

mo napięcie, lecz odsprzężo−

o 2mV/K. Z tego względu

tranzystor albo dioda dosko−

nale nadają się jako sensor.

R1 zasila napięciem tran−

zystor, pracujący jako dioda

i spełniający rolę czujnika.

Spadek napięcia na złączu p−n zo−

staje uwolniony od ewentual−

nych zakłóceń przez filtr

R2/C1 i ostatecznie dociera

do 11−krotnego wzmacniacza

IC1b. Ażeby osiągnąć napię−

cie wystarczające do wyste−

rowania wentylatorów, sy−

gnał z czujnika jest ponownie

podnoszony przez układ IC1a.

Wzmacniacz operacyjny włą−

czony jest jako układ odwra−

cający, tak więc napięcie dla

wentylatorów wraz z rosnącą

temperaturą będzie stawało

się coraz wyższe (skierowane

jest przeciwnie do ujemnego

współczynnika temperaturo−

wego). T1 jest niezbędny aby

uzyskać prąd jakiego wyma−

gają wentylatory. Przy pomo−

Budowa

Jak to widać na rysunku 1,

układ regulacji temperatury

nie należy do specjalnie

skomplikowanych. Cztery

wzmacniacze operacyjne

w jednej obudowie, dwa tran−

zystory i dwie diody LED – to

najważniejsze elementy tego

układu. Wszystkie te podze−

społy należą do standardo−

wych elementów elektronicz−

nych, a dochodzi do tego je−

szcze prosty zasilacz siecio−

wy. Do zacisków K1 podłą−

czony jest sensor, do K2 we−

ntylatory, a do wyjścia max.

temp. układ zabezpieczający

wzmacniacza.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 10/99

Elektor w EdW

ne przez R25/C6/C7 zasila także

układ scalony IC1, w którym są

cztery wzmacniacze operacyjne.

Stabilizowane napięcie 12V, wy−

magane do różnorodnych usta−

wień i jako napięcie odniesienia,

wytwarzane jest przez regulator

napięcia IC2 z buforującym kon−

densatorem elektrolitycznym

C8. Dioda LED D7 służy jako sy−

gnalizator obecności napięcia ro−

boczego układu.

i następnie za pomocą P2 usta−

wia się maksymalne wzmocnie−

nie. Maksymalne obroty byłyby

wówczas położone tylko o oko−

ło 6...7

czana. Druga metoda polega na

wybraniu nisko położonego

punktu włączania (w przybliże−

niu dla 50

° C) i ustawieniu mini−

malnego wzmocnienia. W rezul−

tacie uzyskuje się duży zakres

regulacji obrotów. Oczywiście

w takiej sytuacji nie osiąga się

maksymalnych obrotów. Ideal−

ne byłoby więc takie ustawie−

nie, które znalazłoby się pomię−

dzy tymi dwoma ekstremami.

W żadnym jednak przypadku

temperatura radiatora nie może

przekroczyć 70

Strojenie

Przy pomocy P1 ustawia

się wartość progową włącza−

nia, a przy pomocy P2 szero−

kość zakresu regulacji obro−

tów wentylatorów, od warto−

ści minimalnej do maksymal−

nej. Do przeprowadzenia re−

gulacji potrzebny jest precy−

zyjny termometr kontaktowy.

Są dwa ekstremalne punkty,

dla których należy wyregulować

potencjometry. Można to zrobić

na dwa sposoby. Albo przy po−

mocy P1 wybiera się bardzo wy−

soką temperaturę (60...65

° C. Najpóźniej po

osiągnięciu tej temperatury mu−

si zaświecić się dioda D5.

Rysunek 3. A tak prezentuje się gotowy układ sterowania wenty−

latorami.

° C)

Wykonanie

Układ zbudowany jest na

płytce drukowanej przedsta−

wionej na rysunku 2. Jeśli tyl−

ko przestrzega się pokazane−

go rozmieszczenia elemen−

tów na płytce oraz wybrane

zostały elementy zgodnie z za−

mieszczonym wykazem, to

nie powinny wystąpić żadne

problemy przy rozmieszczaniu

i wlutowywaniu elementów.

W przypadku gdy wykonaw−

ca zdecydował się na zastoso−

wanie transformatora sieciowe−

go innego, niż wymieniony typ,

to jest to absolutnie możliwe,

jak również zastosowanie zasi−

lacza sieciowego “wty−

czkowego” i wtedy trzeba

go podłączyć do zacisku

K3. W takiej sytuacji nale−

ży po prostu odciąć tę

część płytki drukowanej,

która przeznaczona była

dla transformatora. Ponie−

waż moc strat na tranzy−

storze T1 może dochodzić

nawet do 6W, więc ko−

nieczny jest dla niego nie−

wielki radiator. Najlepiej

przystosowany jest do te−

go celu typ SK104 z firmy

Fischer. Zakończony jest

on specjalnymi szpilkami,

które oczywiście powinny

zostać przylutowane do

płytki. Izolacja nie jest wy−

magana, pamiętać jednak

należy, że obudowa tran−

zystora przewodzi i jest

na niej, a więc i na radia−

torze, napięcia kolektora.

Z tego względu należy

zwrócić uwagę na to, że−

by do radiatora nie doty−

Rysunek 2. Część

płytki, na której umie−

szczony jest transfor−

mator sieciowy w ra−

zie potrzeby może zo−

stać odcięta.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 10/99

° C powyżej punktu włą−

Elektor w EdW

kały żadne inne elementy. Rysunek 3 po−

kazuje jak powinien wyglądać zmontowa−

ny układ do regulacji pracy wentylatorów.

Sensor podłączony jest przy pomocy

skrętki dwużyłowej (twisted pair) do zaci−

sków K1, a wyjście max.temp. należy połą−

czyć krótkimi przewodami montażowymi

do odpowiednich zacisków na płytce ukła−

du zabezpieczającego. Diody LED powinny

zostać rozmieszczone na płycie czołowej

wzmacniacza, a podłączenie do nich wyko−

nać można także przewodami montażowy−

mi. Obydwa wentylatory podłącza się rów−

nolegle do zacisków K2. Będzie to przed−

stawione w ostatniej części poświęconej

okablowaniu wzmacniacza Gigant 2000.

Wykaz elementów

Kondensatory:

C1, C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470n

C3, C4, C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100n

C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2n2

C7 . . . . . . . . . . . . . .220

Rezystory:

R1, R3, R9, R13, R20 . . . . . . . . . . .10k

R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220k

F / 25V stojący

R4, R8, R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k

C8 . . . . . . . . . . . . . . .10

F / 63V stojący

R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k96

C9 . . . . . . . . . . . . .2200

F / 25V stojący

R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2k49

R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27k

Półprzewodniki:

D1...D3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4002

D4, D5, D7 . .LED o wysokiej wydajności

(high−efficiency) – żółty, czerwony, zielony

D6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148

T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BD680

T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BD679

IC1 . . . . . . . .OP484FP (Analog Devices)

IC2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7812

Pozostałe elementy:

K1, K3 . . . . . . . . . . .2−biegunowy zacisk

do montażu na płytce, RM5

K2 . . . . . . . . . . . . . . .3−biegunowy zacisk

do montażu na płytce, RM5

K4 . . . . . . . . . . . . . . .2−biegunowy zacisk

do montażu na płytce, RM7,5

B1 . . . . . .100V /10A leżący, 19 x 19mm

Tr1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12V / 12VA

do zamontowania na płytce drukowanej

(Monacor VTR12112)

F1 . . 63mAT + gniazdo bezpiecznikowe

do montażu na płytce

Radiator SK104/50 Fischer – przeznaczony

dla tranzystora T1

2 sztuki 12−V wentylatorków

Płytka drukowana EPS 990041−1

R11, R18, R23 . . . . . . . . . . . . . . . . .1k

R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100

R16, R22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3k9

R17, R24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4k7

R19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33k

R21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M

R25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

P1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k

trymer

P2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M

trymer

”. Dzięki

temu funkcja wartości progowej zostaje

zmostkowana i wentylatory kręcą się

przez cały czas, ale ich szybkość obrotów

cały czas uzależniona jest od temperatury.

Maksymalny prąd, jaki wentylatorom

może zostać udostępniony przez układ,

wynosi w przybliżeniu 1A. Spotykane naj−

częściej w handlu wentylatorki potrzebują

mniej więcej 200...250mA, tak więc bez

problemów można jednocześnie podłą−

czyć dwa a nawet trzy egzemplarze. Ma−

ksymalne napięcie na zaciskach K2 jest

równe wyprostowanemu napięciu

z transformatora sieciowego, pomniejszo−

nemu o napięcia progowe na tranzysto−

rach T1 i T2, tak więc wynosi około 13V.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 10/99

R10, R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5k6

Na zakończenie

Do zastosowań w charakterze chłodze−

nia wzmacniaczy zalecane jest podłącze−

nie wentylatorów nie pomiędzy zaciski

“+” i “−”, a pomiędzy “+” a “

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: