HW-514 jako zasilacz hobbysty dla arduino ESP8266

Dziś jeden z popularniejszych tematów na elektronicznych blogach - zasilacz uniwersalny. Choć zasadniczo nie ma o czym pisać. Sie ma kilkaset zł sie kupuje i sie ma zasilacz. Ten wpis mógłby się ograniczyć do podania kilku adresów internetowych sklepów. Ale postaram się nieco pokomplikować a może i uatrakcyjnić temat. A więc zaczynamy.



Onegdaj (piękne słowo by nie dołować się upływem czasu) budowa własnego zasilacza to było coś. I nie mówię tu o zasilaczach lampowych, jak ten ze zdjęcia, bo to już wyższa szkoła jazdy ale o zwyczajnych tranzystorowych zasilaczach liniowych.  Prosty zasilacz 30V/ 5A wymagał sporego, nawijanego najczęściej ręcznie, transformatora o mocy minimum 150 W. I jeszcze większego radiatora z wentylatorem. Po co? Do zasilania układów TTL potrzeba było 5 V i sporo prądu. Dla większego projektu  3 - 4 A to standard. 20 W to niby niewiele. Ale pozostałe 100 W z transformatora  musiało się wydzielić w zasilaczu. Porównując to ze zwykłą lutownicą dostawaliśmy niezły piecyk.

Dziś w dobie zasilaczy impulsowych problem ten jest praktycznie nieznany. Jeśli nawet potrzebny jest zasilacz liniowy (minimalizacja tętnień) to można przed nim umieścić wstępny zasilacz impulsowy i po kłopocie. Tak właśnie działa większość mikroprocesorowych modułów. Całość urządzenia zasila impulsowa przetwornica a sam moduł ma swój liniowy stabilizator. Osobny stabilizator posiada także część analogowa urządzenia. Jak w Warsie - tanio szybko i wygodnie.

Czego potrzebujemy na co dzień w mikroprocesorowych zabawach.  W zupełności wystarczy zasilacz dający na wyjściu napięcia z zakresu 3 - 15 V i prądzie 0 - 3 A. Poziom tętnień nie powinien przekraczać 50 mV choć akurat ten parametr w układach cyfrowych ma już niewielkie znaczenie.
Sporadycznie przyda się zasilacz z zakresem do 30V i prąd do 5A. Ale to już naprawdę wartości graniczne. I czasami potrzebujemy zasilania symetrycznego +/0/- do wzmacniacza liniowego

Napięcie i prąd muszą pracować w trybie CV  i CC (Constant Voltage/Current) z regulowanym poziomem obu tych wielkości. Większość zasilaczy przechodzi w sposób płynny ze stabilizacji napięcia do stabilizacji prądu choć spotykane są egzemplarze gdzie tryb stabilizacji wymuszany jest ręcznie. W warunkach amatorskich wystarczające jest ustawianie napięcia i prądu z dokładnością do 1/10 V/A.

Niezbędny jest pomiar napięcia i prądu wyjściowego i to najlepiej na oddzielnych wskaźnikach. Dokładność pomiaru 0,1 V/A. Rodzaj wskaźnika (LED LCD) nie ma znaczenia.

Precyzję nastaw napięcia/ prądu rozwiązuje najczęściej 10-obrotowy potencjometr. Przy częstych zmianach wartości lepszym rozwiązaniem są dwa szeregowe potencjometry o wartości 1 i 1/10.

Osobny temat to zabezpieczenia zasilacza. Nas interesują dwa podstawowe - przeciążeniowe/przeciwzwarciowe i termiczne.

Zabezpieczenie przeciążeniowe/ przeciwzwarciowe może występować w dwu odmianach

Pierwsze opisane jako klasyczne występuje w zasilaczach z płynnym przejściem ze stabilizacji CV na CC i znakomicie sprawdza się w zasilaczach mniejszej mocy (elektronika mikroprocesorowa).
Drugi wariant z podcięciem to zabezpieczenie zasilaczy średniej i dużej mocy i robi ono także za zabezpieczenie termiczne.

Jeśli nasz zasilacz CV/CC będzie miał zabezpieczenie termiczne to fajnie. Jeśli nie to tragedii nie będzie.

Mój zasilacz laboratoryjny w mikroprocesorowych projektach

Niemalże od początku tego bloga korzystam z zasilacza spełniającego prawie wszystkie powyższe wymagania i pokrywający niemal 99% potrzeb w dostarczaniu napięcia/prądu dla tworzonych projektów. Kupiłem go u Chińczyka za niecałe 4$ (teraz poniżej 3$). Oznaczony jest jako HW-514 HC V0.2 (a także CN4015-3.1)

Zalety?
Prawie same

• pełen zakres napięcia wyj 1 - 32 V (CV)
• pełen zakres prądu wyjściowego 0 - 5 A (CC)
• deklarowana moc wyjściowa 75W - z radiatorem i wentylacją
• wysoka sprawność 90-95%
• 4 cyfrowy miernik Uwe, Uwyj, Iwyj, Pwyj
• zabezpieczenie nadprądowe, zwarciowe i termiczne
• dobry do ładowania akumulatorków - posiada wskaźnik 1/10 prądu ładowania
• niezły do zasilania taśm LEDowych 
• możliwość własnej kalibracji wskazań napięcia i prądu 
• dodatkowe wyjście 5V USB
• komplet dystansów do mocowania
• Jest niewielki (u mnie + +)

Strona technologiczna modułu nie budzi zastrzeżeń, płytka wykonana jest starannie.

Wady?
W zasadzie brak. Trzeba dokleić radiator we własnym zakresie. Nie jest on niestety mocno efektywny. Doklejony na układ XL4015 nie jest w stanie właściwie odprowadzić ciepła z obudowy. Radiator powinien być umieszczony od spodu ale na laminacie brak metalizacji pod układem służącej zwyczajowo do jego schłodzenia. Skutkiem tego cały zasilacz mocno się nagrzewa już przy prądach rządu 2-3 A co mocno ogranicza jego wykorzystanie dla większych prądów.

Jedyne mankamenty to konieczność przewijania wskazań wyświetlacza by odczytać napięcie i prąd  (przewijanie automatyczne jest trochę denerwujące) no i musimy mieć bez przerwy mały śrubokręt pod ręką by móc ustawić parametry wyjściowe 10-obrotowymi potencjometrami. Poza tym ideał.

Przez lata użytkowania udało mi si spalić jedną sztukę podłączając odwrotnie ładowany akumulator  (brak zabezpieczenia przed odwrotną polaryzacją na wejściu i wyjściu). Bez żalu spalony moduł trafił do kosza a następny taki sam ale tańszy do dziś znakomicie spełnia swoje zadanie. Próba zabezpieczania zasilacza diodami nie ma w tym przypadku żadnego uzasadnienia.

Ważny element zasilacza ukryty jest pod wyświetlaczem.

To 8 bitowy mikrokontroler STM8s003 sterujący wyświetlaczem. Po prawej stronie widać cztery punkty lutownicze prawdopodobnie pozwalające na jakąś komunikację z układem ale brak jest jakiejkolwiek informacji na ten temat.



Zapomniałbym o ważnym elemencie mojego laboratoryjnego zasilacza - zasilaczu wstępnym dostarczającym napięcia wejściowego dla przetwornicy.  Jest nim Nokia AC Adapter AC-200 od nieużywanego już notebooka. Dostarcza 35W (19 V i 1,6 A) co w zupełności wystarcza do większości prac projektowych. Lekki, niewielki z bardzo długim 1,5m przewodem.

Jeśli brakuje mi mocy podpinam do przetwornicy zasilacz od notebooka DELL, który potrafi dostarczyć 90W (4,5A przy 19 V).

UWAGA
Naprawdę warto stosować takie zasilacze szczególnie markowych firm. Są wykonane starannie z ogromną dbałością o bezpieczeństwo. Posiadają więc bardzo dobrą i sprawdzoną separację pomiędzy siecią a wyjściem co jest szalenie ważne dla naszego bezpieczeństwa przy elektronicznych pracach. W porównaniu z nimi separacja jaką dostajemy w prostych chińskich przetwornicach 220/cośtam to iluzja. 

A co jeśli potrzebuję wyższych napięć niż 15-16 V?  Tu jest mały kłopot.

Ale o tym i innych rozwiązaniach domowych zasilaczy dla młodego elektronika opowie  już niedługo nasz ulubiony ciąg dalszy.