USB muutuva pingega toiteallikas: 7 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:45

Mul oli juba mõnda aega idee USB -toitega muutuva toiteallika kohta. Kujundades muutsin selle natuke mitmekülgsemaks, võimaldades mitte ainult USB -sisendit, vaid ka 3 VDC kuni 8 VDC USB -pistiku või banaanipistikupesade kaudu. Väljund kasutab seda tüüpi pistikut, mida näeksite seina tüügas ja kahte banaanipistikut. Kui sisestate sellesse 5 volti, saate väljundit varieerida vahemikus 1,3 volti kuni 20 volti, kergelt koormatud madalama pingega kuni 200 mA. Esiküljel on digitaalne ekraan, mis näitab koormusele kuluvat volti ja voolu. Ülaltoodud pildil tarnin sülearvuti USB -terminali 5 -voldisest USB -toiteallikast mini -ostsilloskoopi, mille võimsus on 9 volti 120 mA juures.

Tarvikud:

Osad

(1) 240 oomi takisti, 1/4 vatti

(1) 67 k takisti, 1/4 vatti

(2) 4,7 k takistid 1/4 vatti

(3) 1 k takistid, 1/4 vatti

(3) 2N3904 transistorid

(1) IRF520 Mosfet või samaväärne

(2) 1N914 lülitusdioodid

(1) 1N4007 diood

(2).01 uF keraamilised kondensaatorid (skeem ütleb 8 nF või 0,008 uF, kuid 0,01 uF on lihtsam hankida)

(2) 10 uF elektrolüütkondensaatorit, 50 volti

(1) 470 uF elektrolüütkondensaator 50 volti

(1) 56 uH induktor (soovi korral saab kerida väikesele toroidile)

(1) 100k trimmipott

(1) 5k 1/2 vatti potentsiomeeter, lineaarne koonus

(1) LM317 IC pingeregulaatori IC kiip

(4) banaanipistikud (isased)

(1) standardsuurusega USB -pesa (mees)

(1) digitaalne voltmeeter ampermeetri moodul

(1) Eluase

(1) Perf või prototüüpimislaud

(1) must nupp kruvikinnitusega

Kuumakahandavad torud

Ühendusjuhtme erinevad värvid

Labidas pistikud (erinevad suurused)

Jahutusradiaator ja räniühend LM317 jaoks

Tööriistad

Jootekolb, jootetematerjal, kuumsulamliim, puur puuridega, mitmesugused kruvikeerajad, erinevat tüüpi väikesed tangid, multimeeter ja ostsilloskoop

Samm: osade hankimine

Kasutasin tahtlikult osi, mida on lihtne leida ja mida saab elektroonikaplaatide jääkidest päästa. LM317 IC on väga levinud ja 2N3904 transistorid on üldotstarbelised ja neid saab asendada mitut tüüpi. Mosfet on samuti väga levinud ja teisi tüüpe saab asendajana kasutada, kui asendaja on N-kanaliga Mosfet ja sellel on sarnased reitingud. Induktiivpool ei ole kriitiline ja saab kasutada paljusid vahemikus 50 kuni 200 nH. Sel eesmärgil päästan nad kasutatud CFL -pirnide draiveriplaatidelt. Kasutada võib igat tüüpi projektikarpe. Mul oli see käepärast, kuid odavam must sobib suurepäraselt. Mis puutub perf -plaati, siis see on minu isiklik valik muudatuste tegemise hõlbustamiseks.

2. samm: ahela taga olev teooria

Ülaltoodud lainekuju fotod näitavad lainekuju progresseerumist. Esimene näitab lainekuju parema käe 1N914 dioodi ülaosas astabiilse multivibraatori väljundis. Teine näitab lainekuju IRF520 väravas ja viimane näitab IRF520 allika lainekuju.

Vooluahel kasutab kahe transistoriga stabiilset multivibraatorit, mis töötab sagedusel 18 kHz. Ruutlaine väljund võetakse kahest 1N914 dioodi ülaosast. Transistorid on tavalised 2N3904. Madalpingelist ruutlainet võimendab teine 2N3904 transistor, mis on kallutatud klass C. Transistor suurendab sisendruutlainet umbes 10 korda, kus see läbib elektrolüütkondensaatorit ja 100k potentsiomeetrit enne IRF520 Mosfeti väravale kandmist. Mosfet ühendatakse astmelise hakkijaga, mille allikaklemmil on 56 uH õhuklapp, mis naaseb 5-voldise toiteallika juurde. Kui Mosfet sisse ja seejärel järsult välja lülitatakse, moodustub induktiivpooli magnetväli ja variseb kokku, tekitades tagumise EMF -i. Sellel tagumisel EMF -pingel lastakse läbi dioodi 1N4007 voolata ja see on jadaallikaga. See laeb kuni kahe pinge lisamiseni 470 uF elektrolüütilisel kondensaatori ees on LM317 pingeregulaatori kiip, mis on konfigureeritud reguleeritavaks toiteallikaks, mida reguleerib 5k potentsiomeeter. Laadimata pinget saab reguleerida vahemikus 1,3 volti kuni 20 volti. Digitaalne voltmeeter ja ampermeeter ühendatakse vooluahelasse, et saada esipaneelil õiged pinge- ja voolunäidud.

3. samm: ehitage üles stabiilne multivibraator ja vaadake, kas see töötab

Pange Astabiilne multivibraator kokku nagu pildil. Sisselülitamine 5 voltiga ja teise transistori kollektori lainekuju peaks välja nägema nagu teise foto saehammas sagedusega ligikaudu 18 kHz.

Samm: lisage puhver/võimendi ja võimendusmuunduri sektsioonid

Kui on kindlaks tehtud, et stabiilne multivibraator töötab, saate lisada puhvertransistori sektsiooni. Mosfetile sisestatud signaali taseme seadmiseks lisatakse 100 K trimmipott. Pärast Mosfeti paigaldamist paigaldage antistaatilisi ettevaatusabinõusid järgides diood ja elektrolüütkondensaator. Enne nende osade paigaldamist võiksite katsetada nende paigutamist katselauale, proovides samal ajal induktiivpooli erinevaid väärtusi. Võtsin hunniku CFL -sid lahti ja leidsin, et induktiivpoolid on selleks otstarbeks ideaalsed, välja arvatud see, et need kuumenevad, kui neid läbib üle 100 mA. Leidsin, et see induktor on täiuslik, kuna see kasutab paksemat traati. Võite kasutada 50 kuni 200 uH induktiivpooli ja sellel sagedusel saate häid tulemusi. Ma soovitaksin katsetamise ajal Mosfetit juhtida funktsioonigeneraatorist. Minge 0,5 -voldisest tipust tippu kuni 5 -voldise tipuni. Pange voltmeeter 470 uF kondensaatorile ja vaadake, kuidas pinge kondensaatoris suureneb sisendpinge kordades. Laadimata läks minu oma üle 30 volti. Veenduge, et teie 470 uF elektrolüüt oleks vähemalt 50 volti.

CFL-kompaktne luminofoorlamp

Samm: lisage ahel LM317

Kui olete Mosfeti võimendusmuunduri sektsiooni jõudlusega rahul, saate installida LM317 ja see on jahutusradiaator. Leidsin, et LM317 läks kuumaks, vajades jahutusradiaatorit, kuid mitte Mosfeti. Kui mähis läheb kuumaks, saate alumiiniumfooliumist ja mõnest liimist teha jahutusradiaatori. Kasutasin väikest pooli, mis oli kergelt ümber mähise painutatud ja kuumsulamliimiga paika liimitud.

Samm: puurige augud korpusesse, kinnitage banaanipesad ja paigaldage esiküljele digitaalne ekraan

Puurige esipaneelile augud potentsiomeetri jaoks (1), (4) augud banaanipistikute jaoks ja (2) USB -kaabli ja adapteri pistiku jaoks. Paigaldage trükkplaat pildil näidatud asendisse ja ühendage kõik kokku. Leidsin, et banaanipistikud, mida ma kasutasin, töötasid paremini nendega ühendatud labidaühendustega. Mõne kaubamärgi tagaküljel on jootepistikud, nii et see sõltub kasutatava pistiku tüübist.

Kinnitasin plaadi korpuse alusele natuke kuumsulamliimiga, et oleks lihtne eemaldada, kui tahan vooluringis muudatusi teha. Mustast plastikust esiosa lõigati nii, et see mahutaks arvesti paneeli nägu. See kinnitati kuumsulamliimiga. Kui kõik tungrauad olid tagaküljel paigas, hoiti paneeli ka kuumsulamliimiga.

7. etapp: lõplik kokkupanek ja testimine

Viimane seade seadmesse ühendamiseks on pinge/voolu moodul. Moodul on varustatud musta ja valge juhtmega, need lähevad sisendpingeallikale. Oranž juhe tajub väljundi positiivset pinget. Seal on kaks paksu musta ja punast juhet, need lähevad praegusele šundile. Need lähevad järjestikku väljundkoormusega, et anda teile teada, kui palju voolu teie koormus tõmbab. Mõõturid ei registreeru, kui polaarsus on vastupidine. Leidsin, et mingil põhjusel ei lugenud vool minu jaoks täpselt, nii et pidin katsetama erinevate juhtmete paksuste ja tüüpidega. Kui sain korralikud voolunäidud, jootsin juhtmed otse mooduli klemmide külge, vabanedes kaasasolevatest ühendustest. See võis olla probleem just selle mooduliga, mida ma kasutasin.

See seade hakkab töötama umbes 3 V alalisvoolu sisendiga ja selle pingega annab teile kuni 7 volti väljundi 60 mA juures. 5 -voldise sisendiga annab see maksimaalselt 11 volti 120 mA juures, ilma ühegi komponendi ülekuumenemiseta. Parem soojuse neeldumine annab teile suurema voolu. See jäi hästi vahemikku, mille jaoks ma tahtsin seda kasutada.