کالبدشکافی منبع تغذیه دقیق HP 6114A: شاهکار مهندسی قطعات کلاسیک

هشدار ایمنی: این منبع تغذیه خازن‌های بسیار بزرگی داره که می‌تونن تا مدت‌ها شارژ الکتریکی رو تو خودشون نگه دارن. تماس با پایه‌های این خازن‌ها می‌تونه باعث برق‌گرفتگی شدید و صدمات جدی بشه. قبل از دست زدن به مدار، حتما با استفاده از یه پراب تخلیه بار (Discharge Probe)، خازن‌ها رو به صورت ایمن دشارژ کن.

تو تصویر اول می‌تونی نحوه تنظیم ولتاژ خروجی رو ببینی. با فشار دادن دکمه بالایی هر عدد، مقدارش بالا می‌ره و با دکمه پایینی کم می‌شه. در کنار این دکمه‌ها، یه پتانسیومتر ولوم سمت راست قرار گرفته که برای تنظیم ریز (Fine) ولتاژه. ترکیب این‌ها بهت اجازه می‌ده ولتاژ رو با دقت 5 رقم معنی‌دار کنترل کنی.

تصویر دوم مربوط به ولوم کنترل جریانه. این مدلی که ما داریم بررسی می‌کنیم، به آپشن شماره 14 (ولوم ده‌دوره جریان) مجهزه. این قطعه بهت کمک می‌کنه جریان خروجی رو با دقت فوق‌العاده بالایی تنظیم کنی، طوری که روی کاغذ رزولوشنش تا حدود 1 میلی‌آمپر هم می‌رسه.

در تصویر آخر هم بقیه امکانات پنل جلویی رو می‌بینی. کلید پاور اصلی، کلیدی که نمایشگر عقربه‌ای رو بین حالت ولتمتر و آمپرمتر سوئیچ می‌کنه و در نهایت بخش تنظیم محدودکننده اضافه ولتاژ (Overvoltage Limit) که از آسیب رسیدن به مدار تحت تست جلوگیری می‌کنه.

برای شروع باز کردن دستگاه، اول باید دو تا پیچی که پشت بدنه قرار گرفتن رو باز کنی. حالا یه فشار ملایم به لبه آلومینیومی جلوی دستگاه بیار و پنل رویی رو به سمت عقب بکش تا از گیره‌هاش آزاد بشه.

بعد از آزاد شدن، کافیه همین لبه رو به سمت بالا بکشی تا پنل کاملا جدا بشه. این مرحله معمولا خیلی راحت و بدون دردسر انجام می‌شه.

اینم از اولین نگاه به داخل این شاهکار کلاسیک! اون استوانه‌های آبی‌رنگ و بزرگی که سمت چپ می‌بینی، خازن‌های 490 میکروفارادی 85 ولت ساخت برند معروف Sprague هستن که تو آمریکا تولید شدن.

تو تصویر دوم چند تا از قطعات جالب رو مشخص کردیم. تو کادر آبی یه سری دیود قابلمه‌ای خاص دیده می‌شه، تو کادر قرمز بالای تصویر یه برد کوچیک کاملا قابل تعویض روی پایه‌ها سوار شده، اون قطعه سبزآبی بزرگ ترانسفورماتور اصلی پاوره (با 17 سر خروجی)، و زیر اون کابل فلت تو کادر زرد هم ترانزیستورهای عبوری (Pass Transistors) قایم شدن.

شاید گفتن این حرف توجه استخراج‌کننده‌های طلا رو به این دستگاه جلب کنه، اما به نظر میاد تمام مسیرهای مسی (Traces) روی این برد با طلا آبکاری شدن! باورت می‌شه بعد از گذشت حدود 40 سال، این برد هنوز همون‌قدر تمیز و درخشان مونده؟

حالا چهار تا پیچ پنل کناری رو باز کن؛ می‌بینی که پنل خیلی راحت میفته و جدا می‌شه. با برداشتن این پنل، یه قطعه هنری واقعی از دنیای الکترونیک خودش رو نشون می‌ده. با توجه به تعداد زیاد پتانسیومترهای تریمر (Trim-pot) روی این بخش، به نظر می‌رسه که با برد اصلی تنظیم ولتاژ طرفیم.

هر قطعه‌ای که روی این برد می‌بینی، از بالاترین کیفیت ممکنه. مقاومت‌های دقیق میکرو اهمی (با تلورانس‌های 1٪، 0.1٪ و حتی 0.05٪)، مقاومت‌های توان‌بالای برند Dale، خازن‌های ساخت Sangamo و Sprague، دیودهای زنر و ترانزیستورهای Motorola، پتانسیومترهایی از غول‌هایی مثل Allen-Bradly، Vishay و Bourns و در نهایت آپ‌امپ‌هایی از Analog Devices. انگار داریم کلکسیونی از بهترین شرکت‌های قطعه‌سازی تاریخ آمریکا رو مرور می‌کنیم!

نکته جالب اینه که تو دفترچه راهنمای دستگاه نوشته شده آپ‌امپ‌ها ساخت Sprague هستن، ولی روی قطعات لوگوی AD کاملا واضحه.

همین مراحل باز کردن رو برای پنل سمت دیگه دستگاه هم تکرار می‌کنیم. این سمت داستان یه مقدار ساده‌تره. اینجا می‌تونی شاسی اصلی که برد مدار روش سوار شده رو ببینی. همچنین خازن‌های غول‌پیکر Sprague (با ظرفیت خیره‌کننده 45000 میکروفاراد 45 ولت) هم اینجا هستن که احتمالا به عنوان فیلتر بخش یکسوساز ازشون استفاده می‌شه.

نکته جالب اینه که این خازن‌های بزرگ از نوع ترمینال پیچی هستن و مستقیما روی برد پیچ شدن. کنار همین خازن‌ها هم می‌تونی مقاومت‌های سیمی (آجری) بزرگ و بدون خاصیت سلفی (Non-inductive) رو ببینی.

باز کردن پنل پایینی هم تقریبا مثل پنل بالاییه، فقط یه قلق کوچیک داره. قبل از اینکه پنل رو کامل برداری، باید اون میله فلزی نگه‌دارنده (Prop bar) رو بلند کنی و بکشی کنار تا پنل زیری بتونه به صورت کشویی بیرون بیاد.

حالا می‌تونی خازن‌های فیلتر عظیم، ترانسفورماتور بزرگ و همچنین هیت‌سینک سراسری دستگاه رو ببینی که باعث می‌شه این منبع تغذیه کاملا بدون فن (پسیو) خنک بمونه.

برای اینکه به قطعات پشت پنل جلویی دسترسی پیدا کنی، باید این سه تا پیچی رو که تو هر طرف قرار داره، با یه پیچ‌گوشتی چهارسو باز کنی. حالا می‌تونی قاب فلزی رو از دو طرف یه مقدار به سمت بیرون بکشی تا پنل پایینی کاملا آزاد و جدا بشه.

تو این قسمت کلید اصلی پاور، پتانسیومتر 10 دور 1 کیلواهمی Bourns که وظیفه تنظیم نقطه جریان رو داره، و یه پتانسیومتر کوچیک‌تر Bourns برای تنظیم مدار محافظ اضافه ولتاژ (Crowbar) به چشم می‌خورن.

اما قسمت هیجان‌انگیزتر، بردیه که زیر و پشت بخش انتخابگر ولتاژ قرار گرفته. این برد پر از مقاومت‌های فوق‌دقیقه؛ از جمله مقاومت‌هایی با تلورانس 0.01٪، 0.025٪ و 0.1٪. ضریب دمایی همه این مقاومت‌ها هم 1 یا 2 پی‌پی‌ام (ppm) هست. این سطح از دقت، حتی با استانداردهای سخت‌گیرانه امروزی هم یه شاهکار مهندسی محسوب می‌شه!

وقتی به پشت دستگاه نگاه می‌کنیم، یه هیت‌سینک به شدت بزرگ می‌بینیم که اجازه می‌ده این منبع تغذیه بدون نیاز به هیچ فنی و کاملا بی‌صدا خنک بشه.

زیر اون کاور پلاستیکی هشداردهنده، یه عالمه ترمینال و نقطه اتصال وجود داره. بیشتر این‌ها برای برنامه‌ریزی از راه دور ولتاژ، سری یا موازی کردن چند منبع تغذیه با هم و یه سری قابلیت‌های خاص دیگه کاربرد دارن. اما مهم‌ترینشون ترمینال‌های +، -، +S و -S هستن.

ترمینال‌های + و - دقیقا همون چیزی هستن که فکر می‌کنی؛ یعنی خروجی‌های اصلی ولتاژ از پشت دستگاه. اما +S و -S (Sense) خیلی جذاب‌ترن؛ اینا خطوط حسگر هستن تا ولتاژ رو مستقیما از روی بار مصرفی (نه خروجی خود دستگاه) بخونن. این قابلیت وقتی کاربرد داره که بخوای یه مدار رو از فاصله چند متری روشن کنی و افت ولتاژ تو طول کابل‌های بلند خیلی تأثیرگذار می‌شه. خب اینم از بررسی یه منبع تغذیه کلاسیک و بی‌نظیر. ممنون که تو این کالبدشکافی متفاوت هم با تیم آیسی‌مدار همراه بودی. اگه از دیدن قطعات قدیمی و مهندسی‌های اصیل لذت می‌بری، حتما یه سر به بقیه آموزش‌ها و مقالات سایت بزن و نظرت رو هم برامون تو کامنت‌ها بنویس!