Ovaj ispravljač je, u obliku kako je ovde dat, nastao dosta davne 1988 godine i ta je konstrukcija objavljena u tada jedinom našem listu za elektroniku "Radioamater" i to u broju 6 od '88 god. Dizajn je tada bio lepo prihvaćen i koliko ja znam urađen je sirom tadašnje Jugoslavije, u više od 130 primeraka (sudeći po pismima koja sam dobijao od onih koji su ga gradili). Uređaj je veoma robustan i izvanrednih karakteristika a konstruisan je pretežno za radio-amaterske (a i profesionalne) radio stanice koje rade na 12-14V DC i zbog snage traže veće struje reda 15-30 ampera. Šeme prenosim u izvornom obliku a članak je delimično korigovan jer neke činjenice više nisu takve kao tada.

Veliki broj amatera poseduje KT i UKT transivere za mobilan rad, građene u tranzistorskoj tehnici, koji imaju velike izlazne snage. Cena ovakvih uređaja je po pravilu veoma visoka tako da je vrlo riskantno i, najblaže rečeno, nepromišljeno napajati ih iz izvora sumnjivog kvaliteta i pouzdanosti. Nabavka fabričkog ispravljača stabilnog napona i velike struje je moguća, ali njihova cena je obično i do 50% cene same radio stanice.

Zbog svega navedenog a i zbog molbe nekolicine kolega, nastao je ovaj zastićeni stabilizovani ispravljač, koji je do sad , sa izvesnim izmenama, shodno ličnim zahtevima vlasnika realizovan u skoro desetak primeraka. Dva verovatno najreprezentativnija primerka nalazila su se u radu u Beogradu kod YT1MYN i YT1MVJ (nažalost oboje su sada "silent key"). Ova dva uređaja su napravljeni po ovde datoj šemi dok su neki od ostalih realizovani bez nekih sklopova iz zaštitnog sistema pa i bez kompletnog zaštitnog sistema.

Na sl.1 data je šema kompletnog stabilizatora bez mrežnog transformatora. Sekundarni napon trafoa ne bi trebalo da bude manji od 16V niti veći od 19V, jer bi se u prvom slučaju kod velikih struja mogao pojaviti brum u izlaznom naponu i loša stabilizacija, a u drugom slučaju bi dolazilo do pregrevanja rednih tranzistora T1-T4, zbog prevelike razlike ulaznog i izlaznog napona.Svakako i žica kojom je namotan mrežni transformator, bi bez većih problema morala izdržati potrebnu struju. Ja sam tu koristio torusni trafo snage 500W, ali svakako nema smetnje da to bude klasični E-I tip ili sa C jezgrom. Kada god naručujem trafo, tražim da primar ima više izvoda u razmacima po 10V počev' od 200V pa do 240V pa to i vama savetujem jer daje dodatnu fleksibilnost budući da napon gradske mreže nije svuda isti a često nije ni stalan.

Sklop funkcioniše na sledeći način: kada poraste struja koju "vuče" potrošač, izlazni napon ima tendenciju da opadne. Taj pad će "osetiti" i IK1 pa će, propuštanjem sve veće struje kroz redni tranzistor (koji se nalazi u samom kolu), pokušati da taj pad kompenzuje i vrati izlazni napon na zadanu vrednost. Samo kolo to neće moći jer je maksimalna dozvoljena struja kroz njega 100mA. Struja koja kroz kolo protiče ide preko otpornika R1 od 180 oma/1W i na njemu stvara određeni pad napona. Na krajeve ovog otpornika vezani su emiter i baza jednog PNP Darlington tranzistora T5. Na ovaj način je postignuto da se relativno vrlo malim strujama kroz IK1 i R1 upravlja prilično velikom strujom kroz spoj emiter-kolektor tranzistora T5. Ovde je namerno korišćen Darlington tranzistor da bi IK1 bio što manje opterećen, a taj tranzistor mora imati kolektorsku struju Ic od barem 3-5 Amp, jer kod velikih izlaznih struja, ukupna struja svih baza T1-T4 (a to je i kolektorska struja T5) može biti i nekoliko ampera. T5 dakle promenom svoje kolektorske struje, više ili manje "otvara" redne tranzistore T1-T4, koji se zajedno ponašaju kao neka vrsta promenjljivog otpornika, propuštajući više ili manje struje sa ulaza na izlaz stabilizatora, na taj način kompenzujući pad napona na izlazu usled povećane potrošnje.

Zadana maksimalna struja je prilično visoka, pa je gotovo nemoguće doći do takvog tranzistora koji bi, bez većeg "napora" propuštao takvu struju. Zbog toga se redovno koristi paralelni spoj više slabijih tranzistora. U tom slučaju pojavljuje se potreba da tranzistori budu upareni tj. istog ili što sličnijeg strujnog pojačanja. U koliko su te razlike veće, u toliko su veće i šanse da se neki od njih pregreva dok je neki drugi gotovo hladan. Kao kompromisno rešenje autor je koristio tranzistore 2N3771 kojima je Ic max=30A pa bez problema podnose 5-8 A koliko kroz svaki protiče pri maksimalnoj struji iz uređaja. Svakako, moguće je koristiti i dobro poznati 2N3055 ali bi ih trebalo barem 6-8 za tražene uslove rada.

Neophodno je ove tranzistore veoma dobro hladiti, što je autor postigao upotrebom dva velika hladnjaka i ventilatora. Na jedan od tih hladnjaka je postavljen i T5. U cilju boljeg prenosa toplote, poželjno je tranzistore uz upotrebu silikonske paste montirati direktno na hladnjake bez liskunskih podloški, ali se tada hladnjaci MORAJU električki odvojiti od šasije jer će biti na pozitivnom potencijalu. Ako vam se čini da je to složen posao, jednostavno ispod svakog tranzistora postavite liskunsku podlošku premazanu silikonom sa obe strane. Tada možete hladnjak montirati i sa kontaktom sa šasijom ali će prenos toplote sa tranzistora na hladnjake biti nešto lošiji. TRANZISTOR T5 MORA U OBE VARIJANTE IMATI LISKUN!!!

Izvesnu specifičnost možda predstavlja sklop za napajanje samog IK1. On se sastoji od dioda D1 i D2 kao i kondenzatora C5 i C6. Uređaj bi radio i bez ovog sklopa ako bi se emiter T5 spojio sa pozitivnim polom glavnih ulaznih elektrolita. Međutim, kod većih struja ovi elektroliti će se jako prazniti, pa će i napon na njima jako varirati. Dodatkom D1,D2,C5 i C6 ovo se izbegava pa je stabilizacija neuporedivo bolja.

Na ulazu stabilizatora nalazi se ispravljački sklop koga čine Grec i četiri paralelno vezana elektrolita od po 10000uF/40V. Grec mora biti vrlo kvalitetan i predviđen da izdrži struju barem 25% veću od maksimalne projektovane struje celog uređaja. Ja sam koristio velike Motoroline mostne ispravljače u metalnom kućištu predviđene za 200V/35A u trajnom pogonu. Ovakvi ispravljači mogu kratkotrajno izdržati struje i nekoliko puta veće od ove, što je veoma važno, jer ne treba zaboraviti da su u momentu uključenja uređaja, elektroliti C1-C4 potpuno prazni pa se ponašaju gotovo kao kratak spoj, tj. da bi se napunili "povuku" struju kroz Grec od nekoliko desetina ampera. U koliko je Grec lose dimenzionisan ovo moze prouzrokovati njegovo pregorevanje.

Korisćena su četiri elektrolita od 10000uF mada bi bilo bolje da ih je šest. Bilo bi dobro kod ispravljača ove vrste držati se starog u praksi proverenog pravila: ulazni elektrolit 2000uF za svaki amper struje koju hoćete da "povučete" iz ispravljača, a na izlazu 100uF za svaki amper.Autor je morao da napravi kompromis sa manjim ukupnim kapacitetom jer je jedan od sporednih zahteva bio i da uređaj ne zauzima više od polovine PPS-a! (HI!!!)

Kontakt "K" otvara i zatvara Re2 sa Sl.2 i mora da podnese struju od 30-40Amp, dakle treba koristiti rele sa vrlo velikim kontaktima, ili sa većim brojem što snaznijih kontakata vezanih paralelno. Kada Re2 NIJE POBUĐEN kontakt "K" je zatvoren. Obratite pažnju da namotaj relea bude za jednosmernu struju i za 12V, i sto je još važnije, da u aktiviranom stanju ne vuče struju veću od 50-80mA jer su tiristori BRX47 za trajnu struju do 100mA. Ako ne možete da nađete rele sa tako malom strujom pobude, moraćete da upotrebite snažnije tiristore.

Izlazni napon će zavisiti od karakteristika IK1 i broja dioda vezanih sa njegove nožice za masu i mase. Naime zbog tolerancija u izradi ovih kola, njihov izlazni napon može, od primerka do primerka da varira i do &#plusmn0,5V, tako da će nekad biti potrebno staviti dve a nekad i tri diode u seriju da bi se dobio potreban izlazni napon. Nemojte se brinuti ako ne dobijete bas 13,8V koliko skoro redovno piše u uputstvima proizvođača. Ovo uopšte nije tako bitno (u razumnim granicama) jer će svaki moderan tranzistorski transiver bez ikakvih problema i rizika raditi sa napajanjem od 12-14,5V. Na kraju krajeva, veći broj tih uređaja je predviđen za mobilan rad, dakle iz automobila, a automobilski akumulator u toku vožnje retko kad ima napon od 13,8V a često je i preko 14V!

Veoma je važno i da dva tantal elektrolita od 1uF/35V(poželjno je da budu tantal), kao i blok kondenzatori od 47nF budu zalemljeni što bliže uz IK1 i sa što kraćim nožicama. Inace SVI blok-kondenzatori su ISKLJUČIVO disk-keramički. Takođe obratiti pažnju i na R2. Kod autora je to paralelna veza pet otpornika od 0,15 oma/9W, pa je rezultat toga otpornik 0,03 oma/45W. Kod potrošnje od 30Amp na ovom se otporniku stvara pad napona od oko 1V što daje disipaciju od 30W. U koliko ispravljac dimenzionišete za neku drugu maksimalnu struju, izračunaćete ovaj otpornik kao:

Podsklop za zaštitu od prekoračenja izlaznog napona čine Zener dioda ZY14, otpornici od 56 oma i 3,9K i tiristor BRX47. Katoda Zener diode je vezana na tacku "D" na izlazu stabilizatora (Slika1). Dokle god je izlazni napon normalne vrednosti tj. oko 13.5V, Zener dioda je inverzno polarisana (ispod Zenerovog kolena) pa kroz nju ne protiče nikakva struja. U koliko se dogodi da izlazni napon iz bilo kog razloga poraste preko 14V, počeće Zener dioda da provodi, stvarajući na otporniku od 56 oma dovoljan pad napona da se preko "gejta" otvori tiristor Ti2. Kada tiristor nije aktiviran, otpornost između njegove anode i katode je velika, pa kroz njega neće proticati struja, ali kada je aktiviran on predstavlja gotovo kratak spoj što omogućava da se aktivira i rele Re2 koji privlačeći kotvu prekida spoj koji pravi izlazni kontakt "K" i tako odvaja defektni stabilizator od potrošača.

Tiristor ima još jednu "zgodnu" osobinu: kada je jednom aktiviran, čak i ako posle toga nestane pobude na gejtu, ostaje i dalje provodan sve dok mu se ne kratkospoje anoda i katoda. Katoda Zener diode je namerno vezana na pozitivni izlazni vod PRE kontakta "K" da se slučajnim resetovanjem ne bi veliki napon ponovo pustio na izlaz već da vas natera da otvorite uređaj i popravite kvar.

Podsklop za strujnu zaštitu sačinjavaju trimer od 500 oma, otpornik od 3,9 K i tiristor Ti1. Krajevi trimera su vezani na krajeve "senzorskog" otpornika R2 od 0,03 oma ( Slika1). Kada struja potrošnje bude tolika da na R2 stvori pad napona od oko 0,6-1V, taj će se napon ujedno pojaviti i između katode i gejta tiristora Ti1, što će ga aktivirati a preko njega će se aktivirati i Re2. Pri kojoj struji će se to dogoditi zavisi od položaja klizača trimera. Za prvo uključenje postavite klizač u položaj "1"tj. u onaj kraj koji je vezan za tačku "B" sa šeme na Sl.1 . Bilo je predviđeno da ova zaštita proradi pri struji od 30Amp. Ako je klizač u polozaju "1", zaštita će se aktivirati pri struji manjoj od ove, pa će te pažljivim okretanjem trimera ka tački "2" pronaći položaj u kome zaštita radi na željenoj maksimalnoj struji. Ako klizač oterate sasvim u polozaj "2", zaštita neće nikada proraditi bez obzira na struju koja se troši na izlazu.

Najkomplikovaniji podsklop je onaj za temperaturnu zaštitu. Svakako da je ona mogla biti rešena i dosta jednostavnije recimo sa NTC otpornikom i tiristorom, ali predloženo rešenje je mnogo elegantnije a i korisćenje ventilatora sa svim njegovim osobenostima i uz želju za posebnim sistemom rada, zahtevalo je ovakvo rešenje. Budući da je uređaj trebalo da služi prvenstveno za napajanje radio-stanica, morao je biti korišćen ventilator sa motorom bez četkica, kako bi se proizvodila što manja buka. Nabavljeni su "PAPST" asinhroni motori od 18W koji su, iako veoma tihi, u radu na punom naponu ipak pravili dovoljno buke da je to posle kraćeg vremena počelo da smeta i zamara. Dodavanjem raznih otpornika u seriju sa motorom došlo se najzad do vrednosti od 3 Koma/8W sa kojim je motor radio gotovo bešumno praveći ipak dovoljan protok vazduha. Ali, problem se pojavio posle isključenja, zaustavljanja i ponovnog uključenja: motor nije hteo da "krene".Zbog toga je urađen sklop sa IK2, T6, T7 i Re1.

U momentu uključenja uređaja, nožica 3 tajmera NE555 (IK2) se nalazi na visokom potencijalu, pa su zbog toga zakočeni i T6 i T7. Re1 zato nije aktiviran pa jedan par njegovih kontakata kratko spaja otpornik 3K/8W, i motor ventilatora lako startuje jer se napaja direktno sa 220V. Od momenta uključenja počinje da se puni elektrolit od 47uF kroz otpornik od 18 Koma. Kada napon na njemu dostigne oko 2/3 vrednosti napona napajanja, pašće napon nožice 3 od IK2, gotovo na nulu, što će "otvoriti" T6 i T7 a to će aktivirati rele Re1. Kada Re1 privuče kotvu, otpornik od 3 Koma nije više kratkospojen i broj obrtaja motora naglo opada. Sa vrednostima od 18 Koma i 47uF ovaj proces traje oko 1 sekundu što je dovoljno da se motor pokrene.

Namotaj Re1 je vezan za pozitivan pol napajanja preko bi-metalnog prekidača koji se inače nalazi na hladnjacima izlaznih tranzistora. Na temperaturama ispod 85 stepeni, prekidač ima spojene kontakte pa Re1 ima napajanje. Ako u toku rada, zbog velikih opterećenja , temperatura hladnjaka pređe 85 stepeni, bi-metalni kontakt se otvori i Re1 otpusti kotvu jer izgubi napajanje. Tada se kratkospaja otpornik od 3 Koma pa ventilator počinje da radi punom snagom intenzivno hladeći izlazne tranzistore. U tom momentu, uz pomoć drugog para kontakata Re1, dobija napajanje i drugi tajmerski sklop sa IK3 i tiristorom Ti3. Ovaj sklop radi indentično kao i onaj sa IK2, samo što mu je vreme produženo na 1 minut, a na izlazu ima tiristor Ti3 koji aktivira Re2. Dakle u toku tog jednog minuta, na izlazu ispravljača i dalje postoji normalan napon, a ventilator pokušava da hladnjake ohladi ispod 85 stepeni. U koliko to uspe, kontakti bi-metala će se opet spojiti aktivirajući Re1, pa će se onda isključiti tajmer sa IK3 a motor smanjuje broj obrtaja i sve je u redu kao i ranije. Ako se za to vreme temperatura ne spusti ispod tačke aktiviranja bi-metala, IK3 preko Ti3 aktivira Re2, prekidajući time svaku potrošnju iz uređaja. Dakle, nestaje napon na izlazu ispravljača a ventilator radi punom snagom. Tek kada temperatura padne ispod 85 stepeni, spojiće se kontakti bi-metalnog prekidača aktivirajući Re1 što dovodi do smanjenja broja obrtaja ventilatora i prestanka napajanja sklopa sa IK3. Na izlaznim priključnicama JOŠ UVEK NEMA NAPONA. Da bi se on ponovo pojavio, morate resetovati Ti3 kratkim pritiskom na taster Ta3 koga treba staviti na prednju ploču zajedno sa ostala dva (Ta1 i Ta2).

Strujna i naponska zaštita imaju još po jedan sklop sa PNP i NPN tranzistorima koji pogone dvobojne LED diode dok je treća dvobojna LED za indikaciju rada temperaturne zaštite vezana na jedan par kontakata Re1. Osim promene boje LED dioda, postavljen je i zahtev da postoji i zvučna indikacija kada se aktivira Re2. Ovo je rešeno upotrebom zujalice ("buzzera") sa prekidajucim tonom i sklopa sa nekoliko dioda i tranzistorima T13 i T14. Sam buzzer je takozvanog "integralnog" tipa tj. on u sebi već ima elektroniku koja generiše ton i prekidanje i dovoljno mu je samo dovesti jednosmerni napon da bi radio. Ceo zastitni sistem se napaja stabiliziranim naponom od 12V koji obezbeđuje IK4 = 7812.

Uz malo pažnje pri radu i upotrebu specificiranog materijala, uspeh neće izostati. Svi, do sada, urađeni ispravljači su radili "iz prve". Najstariji primerak po ovoj šemi (istina, bez zaštita) napravio je autor za sebe jos pre nekih 8-10 godina (ovo je pisano 1988), koji i danas radi kao i prvog dana. Kod struja od 20-30 Amp, teško da će te na voltmetru na ispravljaču primetiti pomeranje kazaljke. Ovako treba da se ponaša dobro urađen uređaj, u protivnom negde postoji greška ili je nesto od upotrebljenog materijala lošeg kvaliteta. U koliko upotrebite klasičan test sa većim brojem paralelno vezanih automobilskih sijalica kao opterećenjem, verovatno će te primetiti kratkotrajni trzaj igle voltmetra u prvom priključenju sijalica. Razlog je što sijalice u tom momentu, dok se vlakno ne zagreje, "vuku" mnogo više struje nego što se dobija prostom računicom iz snage i napona. Dakle, neka vas to ne buni ... sve je u redu. U ostalom, da bi se uverili, nastavite test tako što će te drzati sijalice uključene nekoliko sekundi a onda više puta vrlo kratkotrajno ih uključujte i isključujte i videćete da se igla više ne pomera.