Kell az áramgenerátoros üzem? Csináljunk! TR-9178, a hatalmas méretű tápegység, 420 mm mély, 2x0-40 V, 0-2 A. 16 kg.

Közben a FOK-Gyem is beleunt a 150X200 mm-es NYÁK-lapok gyártásába, vége lett egyszer, és mindenkorra a pusztán tranzisztoros tápegységek gyártásának, Közben megérkezett a MOTOROLA MC1466L IC, amit a gyártója kifejezetten tápegységek céljára fejlesztett ki. Hát, akkor alkalmazzuk mi is. Mi az új? Az integrált áramkör adott magának belső referenciát, a hibajel-erősítők is benne voltak, Kellett hozzá egy igénytelen tápfeszültség, egy meghajtó-rendszer - saját táppal, és külső ellenállás-hálózatok az áram, és feszültség beállításokhoz. Sok kivezetés a hátlapon, amivel sokféle – legtöbbször totál felesleges – üzemmódok beállítási lehetősége volt adva.
Nézzük, mit tettek a tervezők az áramgenerátoros üzem megvalósíthatóságáért. A korábbi problémák mindig a félvezetők (túl)melegedéséről szóltak, a kimenő áram lekapcsolásával, vagy lekorlátozásával, a beállított áramot nem lehetett kiengedni, főleg akkor, ha a legnagyobb kivehető feszültség közelében jártunk, és rövidzár volt a kimeneten.
Jó ötletnek tűnhet, ha egy megfelelő értékű ellenállást kötünk az áteresztő elé sorba (ekkor már ne bajlódjunk a tekercsátkapcsolással, mert nem tudni, hány V-nál kerül a rendszer rövidzárba).  Lássuk a szélsőséges példát. A pufferen mondjuk ott a 47 V, mi 2 A-os állásban rövidzárlatot csinálunk. A tranzisztoron alapesetben ott a 94 W, amit nem fog elviselni. Ha elé kötünk egy ellenállást – mondjuk 2x68 Ohm-ost (konkrétan ez van a készülékben 40 W-os terhelhetőséggel, darabonként), az 34 Ohm. 7 V marad a tranzisztoron (ez 14 W), 34 Ohm  a 40 V hatására elvisz 1,18 A-t, ez 40 V hatására 47 W melegedést jelent. A hiányzó áramot oda kell még vinni egy - az ellenállással párhuzamos – tranzisztorral, azon folyik 0,82 A, és a 40 V hatására 33 W melegíti. Ki lehet jelenteni, hogy a legszélsőségesebb helyzetben az ellenállás a melegedés felét átveszi a félvezetőktől. 1 A-nál ez a még kedvezőbben alakul: A 47 V-ból az ellenálláson esik 34 V, az áteresztőn marad 13 V, az 13 W. Az ellenállásra jut 34 W, a sönttranzisztoron semmi. Alacsony kimenőfeszültségeknél a hatásfok csapnivaló (pl 3 V/2 A-nál 10 % alatt van), de a kapcsolás elérte célját, a félvezetők kibírják a tartós áramgenerátoros üzemet, akár rövidzárra is.

Nézzük, mit rejt a TR-9178 egy csatornája.

Íme…

Való igaz, nem is lett olyan bonyolult, ez a pár alkatrész az IC körül egy kb. 100X120-as méretű panelra elfér. A trafó bal oldali szekunder tekercse látja el tápfeszültséggel a meghajtók tápellátását (még a váltó ágon van a 6 V-os, bekapcsolást jelző izzó is – egyik oldalon), és innen megy az ellenállásokat söntölő tranzisztor vezérlése is. Működése szög-egyszerű, ha az áteresztő elé kapcsolt ellenálláson már annyi feszültség esik, hogy a sönttranzisztor emittere nyitófeszülségnyivel lejjebb csökken a bázisra diódával rákapcsolt tápfeszültségtől, a dióda nyit, és megindul a sönttranzisztor bázisárama, így egészen addig nő az áram, míg a feszültség az áteresztő kollektorán már nem tud csökkenni. Így mindig biztosított az áteresztőre kerülő elegendő feszültség. Az igen gyors változásokat lassítja az ide kapcsolt 100 µF-es kondenzátor.

A következő segédtekercs egy árnyékoló tekerccsel el van választva a trafó többi részétől, feszültsége egyutas (!) egyenirányítás után rákerül a + feszültség az IC a 14-es lábára, a negatív a 7-es lábára.

A baloldalon felül láthatunk egy feszültségstabilizátor-kapcsolást, alul a legszélén van a referencia-forrás. A 12-es lábon elérhetjük a 11,5V-os stabilizált tápfeszültséget. A 2-3 lábak között van a feszültség-referencia áramgenerátor, az árama a hátsó csatlakozósor kalandos átkötésein jut az ellenállás-láncra. Egyszerű Ohm-törvénnyel meghatározhatjuk az értékét, mivel 2 V-onként léptetjük a feszültséget, és 2 kOhm-os ellenállások vannak rajta. Így 1 kOhm/V, azaz 1 mA. A sor végén (vagy elején) található 2,2 kOhm-os finom-beállító potival tehát még max. 2,2 V-ot tehetünk hozzá a 2 V-onként beállított feszültséghez, tehát a lépések közötti sávot teljesen át tudjuk fogni vele.

A feszültség-hibajel a 8-9-láb között jelenik meg, a 9-es láb az IC-n belül rá van kötve a referenciára (máshol nincs is kivezetve), ez a láb értelemszerűen a pozitív kivezetéssel van összekötve, e ponton lebeg a rendszer.

Az áram-hibajel a 10-11 lábak között jelenik meg, az ellenállás-hálózatot viszont a T2 külső tranzisztorral felépített áramgenerátor táplálja. A 2 A-hez itt is 0,5 Ohm-os figyelő-ellenállás tartozik (FOK-Gyem, 1 V a figyelő-ellenálláson J), tehát a 2 A-hoz tartozó beállításnál 20 X50 Ohm van sorosan, ez 1 kOhm, így az az áramgenerátor is 1 V/1 kOhm=1 mA-re van beállítva.

Az áteresztő, és meghajtói többszörös emitterkövetők, így az IC az 5-ös lábon áramot kell kiengedjen magából. Ennek értéke kicsi, még az 1mA-t sem éri el. Az IC tokozásában található áramgenerátor folyamatosan nyitásba vezérelné az áteresztőt, és meghajtóit, azonban vagy a feszültség-hibajel, vagy az áram-hibajel két diódán keresztül vezérel egy belső tranzisztort, ami ezt a pontot záróirányban húzza le. Alapesetben a feszültségszabályzás aktív, vagyis e hibajel-erősítő kimenete pozitívabb. Ha azonban az áram eléri a beállítottat, akkor az áramszabályzás kimenete lesz pozitívabb, így az „felülbírálja”  a  másikat. Sajnos a kétféle beavatkozás a tokon belül hat ugyanarra az elemre, így a CV, vagy CC üzemmódok kijelzése nem lehetséges.

A két differenciál-erősítő áramgenerátoros  emitter-komplexumot kapott, így nagyobb erősítés érhető el. A kimeneti elszívó-tranzisztor földelt emitteres, tehát még itt is számíthatunk jelentős erősítésre.

Ez a tápegység – mint említettem – a hátlapon egy csomó takart kivezetéssel van ellátva, ami gyárilag alapállapotban van. Ezek variálásával elképesztő karakterisztikákra, és vezérlési módokra van lehetőség, amit az átlagfelhasználó esetleg nem is ismer. A különböző üzemmódok beállítása némi szakértelmet, és komoly odafigyelést igényel, mert könnyen kárt lehet tenni a tápegységben, ha nem megfelelő a kivitelezés.

Halkan jegyzem meg, hogy kis áramterhelések esetén a viszonylag kis értékű pufferen (2200 µF 2 A-ra elég karcsú) közel 60 V körüli feszültség is lehet. Ha kimenőfeszültség alacsony, a 2N3055 sem messze van a feszültség-határától. A későbbiekben (pl. a 9175-nél) már a 2N3442 tranzisztort használták, mert a 2N3055 több esetben meghibásodott.