Reguleeritav kahekordse väljundiga lineaarne toiteallikas: 10 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Funktsioonid:

• Vahelduvvoolu - alalisvoolu muundamine Kahekordne väljundpinge (positiivne - maandatud - negatiivne)
• Reguleeritavad positiivsed ja negatiivsed rööpad
• Lihtsalt ühe väljundiga vahelduvvoolu trafo
• Väljundmüra (20MHz-BWL, ilma koormuseta): umbes 1,12 mVpp
• Madal müra ja stabiilsed väljundid (ideaalne opampide ja eelvõimendite toiteks)
• Väljundpinge: +/- 1,25V kuni +/- 25V Maksimaalne väljundvool: 300 mA kuni 500 mA
• Odav ja lihtne jootmine (kõik komponendipaketid on DIP)

Topeltväljundiga madala müratasemega toiteallikas on iga elektroonikahuvilise jaoks hädavajalik tööriist. Mitmel juhul on vaja topeltväljundiga toiteallikat, näiteks eelvõimendite projekteerimine ja OPAMP-ide toide. Selles artiklis me ehitame lineaarse toiteallika, mida kasutaja saab oma positiivseid ja negatiivseid rööpaid iseseisvalt reguleerida. Lisaks kasutatakse sisendis tavalist ühe väljundiga vahelduvvoolu trafot.

[1] Vooluahela analüüs

Joonis 1 näitab seadme skemaatilist diagrammi. D1 ja D2 on alaldidioodid. C1 ja C2 ehitavad esimese mürasummutusfiltri astme.

1. samm: joonis 1, madala müratasemega toiteallika skemaatiline skeem

R1, R2, C1, C2, C3, C4, C5 ja C6 ehitavad madala läbilaskevõimega RC -filtri, mis vähendab müra nii positiivsetest kui ka negatiivsetest rööbastest. Selle filtri käitumist saab uurida nii teoorias kui ka praktikas. Bode diagrammi funktsiooniga ostsilloskoop saab neid mõõtmisi teha, näiteks Siglent SDS1104X-E. IC1 [1] ja IC2 [2] on selle vooluahela peamised reguleerimiskomponendid.

Vastavalt IC1 (LM317) andmelehele: „LM317 seade on reguleeritav kolmeklemmiline positiivpinge regulaator, mis suudab toita rohkem kui 1,5 A väljundpingevahemikus 1,25 V kuni 37 V. See nõuab ainult kahte välist takistit. seadke väljundpinge. Seadmel on tüüpiline liinireguleerimine 0,01% ja tüüpiline koormuse reguleerimine 0,1%. See hõlmab voolu piiramist, termilise ülekoormuse kaitset ja ohutu tööpiirkonna kaitset. Ülekoormuskaitse jääb toimima ka siis, kui ADJUST -terminal on lahti ühendatud.”

Nagu on selge, tutvustab see regulaator häid joone ja koormuse reguleerimise näitajaid, seega võime eeldada stabiilse väljundrööpa saamist. See on identne IC2 -ga (LM337). Ainus erinevus on see, et seda kiipi kasutatakse negatiivsete pingete reguleerimiseks. Kaitsmiseks kasutatakse D3 ja D4.

Dioodid tagavad madala takistusega tühjendusraja, et vältida kondensaatorite (C9 ja C10) tühjenemist regulaatorite väljundisse. R4 ja R5 kasutatakse väljundpingete reguleerimiseks. C7, C8, C9 ja C10 kasutatakse järelejäänud väljumismüra filtreerimiseks.

[2] PCB paigutus

Joonis 2 näitab ahela trükkplaadi paigutust. See on kavandatud ühekihilisele trükkplaadile ja kõik komponendipaketid on DIP. Kõigil on lihtne komponenti jootma hakata ja seadet kasutama hakata.

2. samm: joonis 2, toiteallika trükkplaadi paigutus

IC1 [3] ja IC2 [4] jaoks kasutasin SamacSys komponenditeeke. Need raamatukogud on tasuta ja mis veelgi olulisem, järgivad tööstuslikke IPC jalajälje standardeid. Ma kasutan Altiumit, seega installisin teegid otse Altiumi pistikprogrammi kasutades [5]. Joonis 3 näitab valitud komponente. Sarnaseid pistikprogramme saab kasutada KiCadi ja muu CAD -tarkvara jaoks.

3. samm: joonis 3, SamacSys komponenditeegid (AD -pistikprogramm) IC1 (LM137) ja IC2 (LM337) jaoks

Joonis 4 näitab trükkplaadi 3D -vaadet.

4. samm: joonis 4, 3D -vaade lõplikust trükkplaadist

[3] Kokkupanek ja test Joonis 5 näitab kokkupandud plaati. Otsustasin kasutada 220V kuni 12V trafot, et saada väljundis maksimaalne +/- 12V. Joonis 6 näitab nõutavat juhtmestikku.

5. samm: joonis 5, kokkupandud trükkplaat

6. samm: joonis 6, trafo ja vooluahela juhtmestik

Pöörates mitme pöördega potentsiomeetreid R4 ja R5, saate iseseisvalt reguleerida positiivse ja negatiivse rööpa pingeid. Joonisel 7 on näide, kus olen reguleerinud väljundit +/- 9V.

Samm 7: Joonis 7, +/- 9V rööpad väljundis

Nüüd on aeg mõõta väljundmüra. Kasutasin ostsilloskoopi Siglent SDS1104X-E, mis toob sisendisse sisse 500uV/div tundlikkuse, mis teeb selle ideaalseks selliste mõõtmiste jaoks. Panin kanali-1 1X, vahelduvvoolu sidestusele, 20MHz ribalaiuse piirangule, seejärel seadsin hankimisrežiimi tipu tuvastamiseks.

Seejärel eemaldasin maandusjuhtme ja kasutasin sondi maandusvedru. Pange tähele, et see mõõtmine ei toimu väljundkoormusel. Joonis 8 näitab ostsilloskoobi ekraani ja testitulemust. Müra Vpp näitaja on umbes 1,12 mV. Pange tähele, et väljundvoolu suurendamine suurendab müra/pulsatsiooni taset. See on tõeline lugu kõigi toiteallikate kohta.

8. samm: joonis 8, toiteallika väljundmüra (koormuseta)

R1 ja R2 takistite võimsus määravad väljundvoolu. Nii valisin 3W takistid. Samuti, kui kavatsete tõmmata suuri voolu või kui regulaatori sisendi ja väljundi pinge erinevus on suur, ärge unustage IC1 ja IC2 paigaldada sobivaid jahutusradiaatoreid. 3W takistite kasutamisel võite oodata 500 mA (max). Kui kasutate 2W takistit, väheneb see väärtus loomulikult kuhugi 300 mA (max).

[4] Materjalid

Joonis 9 näitab materjalide nimekirja.

9. samm: joonis 9, materjalide arve

10. samm: viited

Allikas:

[1] LM317 andmeleht:

[2] LM337 andmeleht:

[3]: LM317 skemaatiline sümbol ja trükkplaadi jalajälg:

[4]: LM337 skemaatiline sümbol ja trükkplaadi jalajälg:

[5]: Altiumi pistikprogramm: