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Spiegazione Schema Alimentatore PS-305D 0-30V 0-5A

Alimentatore PS-305D: Illustrazione schema dell’ Alimentatore stabilizzato Long Wei PS305D a cura di Lorenzo Manassero

Pefazione.
Ho acquistato alcuni anni fa, via Internet, l’alimentatore in oggetto che, dopo aver funzionato per un paio d’anni con mia soddisfazione, si è guastato portando la tensione di uscita al massimo, senza possibilità di regolazione.
Lo ho aperto e ho avuto la sorpresa di trovare un apparecchio più complesso di quanto pensassi. In mancanza di schema o di istruzioni di manutenzione ho cercato di trovare il guasto guardando se vedevo qualche componente danneggiato.
Non trovandone, ho scritto al costruttore che mi ha fatto pervenire lo schema allegato.
In formato A4 è praticamente inintelligibile. Con opportuni ingrandimenti, l’originale è un A1, ne sono venuto a capo dopo un periodo di tempo congruo.
Le note sono in Cinese, forse chiarissime.
La difficoltà maggiore è stata fornita dalla comprensione del circuito che comanda i relè (vedi dettaglio schema) che utilizza un simbolo di massa lievemente diverso da quello utilizzato per il circuito di potenza, elettricamente separati fra di loro, di cui mi sono accorto solo dopo un certo tempo.
Sullo schema manca tutto quanto riguarda la strumentazione digitale, il ventilatore, i servizi come : presa (che comprende il fusibile generale), cambio tensione e interruttore generale e tutte le indicazioni relative alle alimentazioni stabilizzate.


Descrizione generale.
L’alimentatore è costituito da due sistemi complementari, uno di regolazione grossolana e l’altro di regolazione fine.
La regolazione grossolana, completamente indipendente, è costituita da un sistema a relè (2) che chiudendosi in maniera opportuna, collegano il raddrizzatore di potenza a tre secondari del trasformatore che, erogando tensioni differenti, permettono di limitare la dissipazione ai transistori finali di potenza facendoli lavorare in un campo di tensione ristretto.
La regolazione fine comprende anche la regolazione di corrente erogata.
Fisicamente l’alimentatore è composto da un robusto mobiletto in acciaio ospitante i componenti che sono:

  1. Trasformatore : ha 13 uscite.
    4 per il primario, per permettere di alimentare a 110 e 220 V.
    I secondari sono :
    3 fili, due blu e uno nero presa centrale per fornire 8,3 + 8,3 Veff.
    3 fili, due gialli e uno nero presa centrale per fornire 19,2 + 19,2 Veff.
    4 fili, di un unico secondario per fornire:
    nero-bianco: 13.8 Veff; nero-blu: 28,2 Veff.; nero-rosso: 35,3 Veff.

  2. Ventilatore, alimentato attraverso il trasformatore, in corrente continua a 24 V. secondo i dati della targhetta.

  3. N° 4 circuiti stampati.

    01) Piastra principale su cui sono montati la maggioranza dei componenti. Su questa piastra sono montati i due relè, identici, caratterizzati da un circuito di scambio e le due alimentazioni delle bobine, impedenza interna 160 Ohm, collegate al +24V fornito dal secondario 19,2 +19,2 V, che alimenta attraverso un ponte sia i finali di potenza ed i relè che gli integrati LM7815 e lo LM7915 che forniscono sia il +15 che il -15 V stabilizzati. Le tensioni a 24 V non sono stabilizzate.
    Sulla piastra sono montati anche i condensatori di filtro, da 4700 microFarad. Sia il ponte (GBU 308) che alimenta i transistors finali, che i due 2N3055 montati su piastra di raffreddamento, sono avvitati sullo chassis dell’apparecchio.
    Sulla piastra è montato il connettore CN101 (portamaschi a saldare) a 10 vie che collega la piastra dei potenziometri (03) ed un 2 vie CN102 (portamaschi a saldare) che si collega alla uscita di potenza. Il portafemmine non è indicato sullo schema.
    Sono montati anche tutti i componenti elettronici circuitali ad esclusione di quelli relativi agli indicatori digitali.

    02) Piastra degli strumenti digitali.
    Vedi foto 3) e 4)
    Contiene tutti i componenti relativi agli indicatori di tensione e di corrente. Lo schema non è compreso in quello generale. Sulla piastra sono montati due connettori: un tre vie porta-maschi a saldare, CN302 e un 2 vie porta-maschi a saldare, CN303 entrambi collegati alla piastra potenziometri. Ci sono anche 2 fili a saldare sulla piastra che si collegano alla uscita di potenza e portano la lettura di tensione al voltmetro digitale. Questi collegamenti non sono indicati nello schema.

    03) Piastra dei potenziometri.
    Vedi foto 5) e 6).
    Porta montati e collega i 4 potenziometri di regolazione e il deviatore a slitta per il cambio di portata di corrente dell’alimentatore.
    I potenziometri per le regolazione grossolane sono a doppio corpo e a funzione invertita, cioè ruotando l’alberino un corpo aumenta di valore mentre l’altro cala.
    Sulla piastra sono montati tre connettori porta-maschi a saldare: CN301- 10 vie che si collega alla piastra 01); CN302 – 3 vie che si collega alla piastra 02); CN303 – 2 vie che si collega alla piastra 02).
    Il connettore a 10 vie volante è costituito da un cavo ribbon con due portafemmine uguali alle estremità.
    0 Piastra delle uscite di potenza.

    04) Piastra delle uscite di potenza. Vedi foto 7) e 8).
    Sopporta le uscite a morsetto, tre, di cui una collegata al telaio, il diodo di antiparallelo, due condensatori anti parassitari e un connettore volante a 2 vie porta-femmine non riportato sullo schema. Il polo negativo è collegato alla massa principale, il positivo alla massa secondaria del circuito comando relè.

Descrizione dello schema elettrico. Vedi schema elettrico allegato
Da un punto di vista generale si nota che l’apparecchio è nato mettendo assieme apparecchi separati probabilmente già esistenti e collaudati, in particolare per quanto riguarda la piastra strumenti e la regolazione a relè.
Il comando dei relè è fatto a transistor singoli mentre il resto delle regolazioni fa uso di integrati. E’ abbastanza strano l’utilizzo di un operazionale per generare il riferimento di tensione, già fornito da un componente come il TL431 che poteva funzionare anche da solo. Il TL431 è erroneamente indicato sullo schema con il simbolo dello SCR. Anche il collegamento è indicato in modo sbagliato.
Il riferimento di tensione è negativo, causando un po’ di sconcerto a chi è abituato a ragionare con il positivo.
Le regolazioni sono effettuate derivando corrente dalla base dei transistors, di solito siamo abituati a regolare incrementando la corrente piuttosto che a diminuirla.
Comunque il circuito funziona bene, cosa importante e ne hanno fabbricati proprio tanti.

Descrizione del funzionamento dei gruppi circuitali.
Circuito comando relè.
Fornisce la regolazione grossolana.
I due relè che commutano le tensione al ponte raddrizzatore di potenza sono montati sulla piastra 01 così come il loro circuito di comando.
Ai relè si collegano i 4 fili del secondario del trasformatore, sono saldati direttamente sulla piastra e si rompono facilmente; se intendete lavorare sulla piastra identificateli come colore e posizione: eviterete tanti problemi. I due relè sono identici e le loro bobine hanno diodi di ricircolazione (free wheeling) in parallelo che proteggono contro le sovratensioni di commutazione i transistors Q102 e Q105 . I relè e relativo circuito sono alimentati dal + 24 V.
Le bobine sono comandate da due transistors tipo 1815, indentificati da Q102 e Q105, NPN, portabili alla saturazione dalle resistenze R123 e R125 ma controllati da altri 2 transistor tipo 1815 identificati da Q103 e Q106, collegati fra base e emittente dei precedenti. Gli emettitori sono collegati tramite R121 e R128 alla uscita positiva dell’alimentatore, indicata sullo schema con un triangolo costituito da linee sovrapposte (simbolo internazionale della massa). Le basi dei Q103 e Q106 sono collegate attraverso le resistenze R120 e R127 ad uno zener di protezione (2,4 V), collegato all’uscita negativa dell’alimentatore indicata con un triangolo chiuso. Sono i punti di ingresso della tensione di regolazione.
Il circuito è completato da un quinto transistor, Q104, PNP tipo 1015 che ha la funzione di confermare la commutazione di K1.
Le condizioni di stato sono, in funzione della tensione di Uscita:
Vu = 0 Volt entrambi i relè diseccitati
Vu = 8,4 V solo K1 eccitato
Vu = 15,2 V solo K2 eccitato
Vu = 19,8 V entrambi eccitati.
Alla condizione di entrambi i relè non eccitati corrisponde una tensione ai finali (VDD) pari a circa 18,6 V.
I collegamenti ai relè sono: K1 a riposo su AC3; K2 a riposo su AC2 (secondario 14 Vac). La chiusura di un relè aumenta la tensione nominale di 7 Vac, di entrambi 14 Vac.

Regolazione fine.
In serie alla grossolana vi è una seconda regolazione fornita da due transistors di potenza, NPN, 2N3055 montati su aletta di raffreddamento ventilata, sono contro-reazionati da 2 resistenze di accoppiamento da 0,33 Ohm 5 W che forniscono anche il segnale di corrente al circuito di misura e al limitatore di corrente. Le basi degli 2N3055 sono in parallelo. R105 serve a scaricare il condensatore di filtro montato sull’uscita, sembrerebbe sbagliato come locazione, forse è un errore di schema.
Tutti i componenti che comandano i finali sono sulla piastra 01).
Nota : Il comune della “elettronica” comunemente denominato “massa” è collegato al piedino “4” del connettore a 10 vie CN101 e al morsetto positivo della uscita. Importante ricordarlo quando vi collegate con l’oscilloscopio, se avete messo il terzo morsetto collegato con quello della uscita negativa fate un corto circuito.
La regolazione fine, che ha un campo di regolazione di circa 20 V -5 A, è basata sulla comparazione fra la tensione di uscita e relativa corrente e una tensione di riferimento ottenuta da un integrato che funziona come un super zener, il TL431 – 2,5 V, alimentato dalla tensione stabilizzata +15 V e usato per comandare un operazionale ( LM324-1) che compara la tensione del TL431-2,5 V e quella ottenuta da partitore per fornire la tensione a -11,32 V utilizzata come riferimento generale. La regolazione è divisa in:
a) regolazione tensione
b) regolazione corrente.
Entrambe sono comandate da due potenziometri che generano un comando grossolano e fine sia per corrente che per tensione.
I potenziometri di regolazione sono montati sulla piastra 03) Piastra dei potenziometri e collegati al resto dal circuito dai connettori a 2-3-10 vie.
a) Regolazione tensione.
E’ effettuata dai potenziometri VR301 e VR302, collegati in serie e che si collegano al resto del circuito attraverso il connettore a 10 vie con le uscite : 3 , 4 , 5. Il 4 è collegato alla massa.
Dal 10 vie sulla piastra 1) la tensione di riferimento regolata (piedino 5) arriva all’operazionale LM324-4, dove -4 indica la quarta sezione dell’operazionale quadruplo, sul piedino 13, ingresso negativo. Sul piedino 12 arriva la tensione di riferimento fissa generata dalla sezione -1 del medesimo operazionale, che viene condizionata dal valore della tensione presente sull’uscita, che agisce come contro-reazione, ed il cui valore viene variato tramite il pot. semi-fisso VR104 e collegata alla piastra 1) tramite il connettore CN102. Sul piedino 14 sempre del LM324-4, l’effetto generato dalla comparazione dei segnali, tramite il diodo D110, viene portato al Darlington formato da Q107 e Q3 che comanda la coppia di 2N3055 indicata con Q1 e Q2. Il darlington è alimentato dal +24 V e , se D110 si interrompe, la tensione di uscita si blocca sul massimo. Il diodo zener D115 serve ad adeguare la tensione di alimentazione alla base. Mi sembra inutile, come tutti gli zener di protezione montati fra i piedini di comando degli operazionali, a meno che serva a limitare la corrente al piedino 14 del -4. Il diodo D111 collega la base del Q107 al piedino 8 dello LM324-3 che regola la tensione d’uscita in modo che l’alimentatore rispetti i limiti di corrente impostata dai pot. VR303 e VR304, montati sul pannello di controllo.

b) Regolazione di corrente.
La regolazione di corrente si effettua su due livelli, identificati da due posizioni del commutatore di portata, a slitta, montato sul pannello frontale, che determina anche il fondo scala dello strumento Amperometro, selezionando L (milli-A) o H ( A) .
Questo comando regola solo il limite superiore del valore di corrente.
Agisce riducendo, se necessario, la tensione di uscita agendo tramite LM324-3 sulla tensione di base del Q107.
Il segnale di riferimento generato dai potenziometri VR303 e VR304 arriva al piedino 10 dello -3 tramite il piedino 7 del CN101, dopo essere passato per il commutatore di portata di corrente a slitta.
Sul piedino 9 del -3 arriva passando per il connettore CN101, piedino 2, il segnale del valore di corrente in uscita, anche lui trattato dal commutatore a slitta, in cui entra dal piedino 9 del CN101, generato dal passaggio di corrente nelle resistenze da 0,33 Ohm degli emettitori dei finali. La regolazione dei valori di tensione si modifica con VR106 pot. semi-fisso.
Il funzionamento è analogo a quello del -4.
Il raggiungimento del limite di corrente impostato e relativa azione di contenimento, sono segnalati dalla commutazione dei diodi LED verde e rosso montati sul frontalino dell’Alimentatore. La sezione LM324-2 è collegata al piedino 5, ingresso +, alla uscita del -3 piedino 8. Il piedino 6 del -2 è collegato ad un partitore fisso collegato al +15 V. Il piedino 7 del -2 è collegato al piedino 6 del CN101 che a sua volta è collegata alla coppia in anti-parallelo di LED, l’altro lato della coppia è collegato al piedino 4, massa. A seconda della polarità dell’uscita (8) del -3 si accenderanno uno o l’altro dei LED.
In dettaglio il commutatore di portata è composto da 4 coppie di contatti di scambio di cui solo tre sono utilizzate. Le tre coppie sono collegate a L sul lato sinistro dello schema, riportato in alto a destra del foglio, e a H sul lato destro. Inseriscono un partitore regolabile o una resistenza fissa. I connettori a 2 e a tre vie sono collegati alla piastra strumenti.
Nella regolazione di corrente è coinvolto il secondo integrato montato sulla piastra 01) , si tratta dello HA1741 che ha le medesime caratteristiche generali e piedinatura del noto 741. Ha l’ingresso positivo (piedino 3) collegato al morsetto positivo della tensione d’uscita. L’ingresso negativo (piedino 2), attraverso a due pot. semi-fissi di regolazione, ai piedini 8 e 10 del connettore CH101. L’uscita dell’operazionale, piedino 6 , e collegata al piedino 7 del CH101, che comanda lo LM324-3 che tramite D111 toglie tensione al darlington di comando dei finali. Limita quindi sia il valore di corrente attraverso il il piedino 10 che quello di tensione attraverso il piedino 8 ; e fa inoltre accendere la spia rossa azionando il LM324-2.

La piastra degli strumenti digitali è chiaramente uno strumento a parte, il materiale della piastra è in fibra di vetro ed è stato disegnato da un'altra mano. Utilizza due microcircuiti integrati identici, GC7137AD di cui non sono riuscito a trovare i Data Sheet. Se lo smontate fate attenzione ai collegamenti saldati, sono critici. Ci sono due pot. Trimmer per regolare la lettura.
Per la regolazione dei vari livelli ci sono, oltre a quelli della piastra strumenti che, a mio parere va tarata per prima usando strumenti campione, le regolazioni sulla piastra 01). Andateci con cautela potreste generare pendolamenti nelle regolazioni con esiti disastrosi.
Sullo schema sono riportati alcuni componenti che non esistono sulla piastra 01).
Lo schema, così come lo ho allegato, permette di essere ingrandito a piacere, potete stamparlo anche in scala 1:1.

Sul mio alimentatore ho sostituito il ventilatore con un tipo di uguali dimensioni ma alimentato direttamente dal 230 V. E’ molto più silenzioso dell’originale che giudicavo fastidioso ed ho anche così alleggerito il carico del trasformatore, che scalda parecchio.
Spero di essere stato utile, se sono stato poco chiaro potete contattarmi all’ indirizzo : lomanassero@gmail.com.

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