13.8V 20A voeding
Deze voeding is bedoeld om een 100W HF set van voeding te voorzien. De voeding is kortsluitvast, en tevens voorzien van een tweede uitgang met regelbare stroombegrenzing van 15mA tot 20A. Deze uitgangen kunnen gelijktijdig worden gebruikt, uiteraard tot een maximum van 20A.
Deze voeding is speciaal ontwikkeld voor de stroomvretende HAM transceivers. De transformator moet in staat zijn om tenminste 25A te leveren bij een spanning tussen de 17,5 en 20V. (Tip: een ringkern transformator van Amplimo, 2x17V 14,7A. Twee windingen parallel zetten en je hebt 29,4A). Hoe lager de spanning, hoe minder de dissipatie.
De gelijkgerichte spanning wordt gladgestreken door condensator C1. Die moet volgens de vuistregel van 2000uF/A tenminste 40.000uF zijn. 50.000uF is aan te raden. Deze condensator kan eventueel samengesteld worden door het parallel schakelen van kleinere condensatoren.
De schakeling is gebaseerd op een gewone 7812 regelaar. De spanning wordt op de gewenste waarde gebracht door zijn referentiepoot op te tillen met de weerstanden R5 en R6 volgens de formule:
U= 12(1+R5/R6)
De lage stroomwaarden (hier 15mA) houden de regelaar in zijn lineaire regelgebied. Zodra de stroom boven de 15mA komt, zorgt de spanningsval over R4 ervoor dat Q3 in geleiding komt, die de eigenlijke stroom voert. Dit is een PNP transistor met een maximale collectorstroom van meer dan 25A en een Hfe van meer dan 20. De transistor die hiervoor getest is en zich bewezen heeft, is de 2N5683.
De stroombeperkingsweerstand RL moet voor de maximale stroom van 20A een waarde hebben van 0,03 Ohm met een dissipatie van tenminste 15W. Deze kan je samenstellen uit weerstandsdraad of meerdere weerstanden parallel tot de juiste waarde en vermogensdissipatie is bereikt. Waarden voor andere maximale stromen kan je berekenen met de formule:
RL=0.7/Imax
De weerstand Rl en transistor Q2 (een 3A PNP zoals de BD130) vormen samen een automatische zekering. Zodra de maximale stroom van 20A bereikt wordt, opent de spanning over RL transistor Q2, die aldus de B-E stroom van Q3 beperkt. Parallel aan Q2 staat Q1, die LED 1 aanstuurt zodra de stroombegrenzing aktief is. Als de zekering in werking treedt, sluit Q2 R3 kort, zodat de volle stroom door IC1 zou gaan lopen en deze naar de eeuwige ruisvelden helpen. Daarom is R4 toegevoegd, die de stroom tot 15mA beperkt. En daarmee heeft IC1 geen koeling nodig.
LED 2 brand als de voeding aan staat.
Naast de full current uitgang is een tweede uitgang aangebracht waarvan de stroombegrenzing instelbaar is. Ook dit is een eenvoudig circuit. Zoals je ziet is hier geen weerstand die de maximale stroom bepaalt. Maar toch is die er wel, in de vorm van de Rds-on weerstand van een N-Channel FET, die tevens zorgt voor het afschakelen van de belasting. In figuur 2 zie je het diagram van de FET. Als de stroom Id toeneemt, neemt de spanning Uds over de weerstand Rds in het begin langzaam toe, maar na de knik gaat het hard. Dat betekent dat de FET voor de knik als weerstand fungeert, en daarna als stroombron.
Het knooppunt D2, R3 en de B-E verbinding van Q4 meet de Uds spanning over de FET. Als de spanning hoog genoeg wordt, sluit Q4 de gate van de FET kort naar massa, waardoor de FET uit geleiding gaat. Om de FET te openen, is een minimum gate spanning noodzakelijk. Deze wordt verzorgd door de spanningsdeler bestaande uit R8, Z1, P1 en R9. De maximum gate spanning is de spanning over Z1, en het minimum ongeveer 3,6V. De spanning over Z1 bepaalt dus de maximale uitgangsstroom voor de FET. Zoals in fig. 2 te zien is, ligt de stroom voor 5,6V op ongeveer 5A, en voor 20A moet de zener ongeveer 9,6V zijn.
Condensator C4 bepaalt de reactietijd van de stroombegrenzing. 100uF zorgt voor ongeveer 100ms reactietijd, en met 1n reageert de schakeling al binnen 1us.
Deze voeding kan ook voor hogere stromen gebouwd worden, zolang de trafo de stroom maar kan leveren en Q3 genoeg gekoeld wordt.