DIY analoog muutuva pingiga toiteallikas W/ täpsusvoolu piiraja: 8 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Selles projektis näitan teile, kuidas kasutada kuulsat LM317T koos voolutugevuse võimsustransistoriga ja kuidas kasutada lineaartehnoloogia LT6106 voolutugevuse võimendit täpse voolu piiraja jaoks. See vooluahel võib lubada teil kasutada kuni 5 A, kuid seekord seda kasutatakse vaid 2A kerge koormuse jaoks, sest valin 24V 2A suhteliselt väikese trafo ja väikese korpuse. Ja ma eelistan väljundpinget alates 0.0V, siis lisan järjest mõned dioodid, et tühistada LM317 minimaalne väljundpinge 1.25V. see spets. võimaldab ka lühisekaitset. Need ahelad ühendatakse, et luua analoog muutuva pingiga toiteallikas, mis genereerib 0,0V-28V ja 0,0A-2A koos täpse voolupiirajaga. Reguleerimine ja müra põranda jõudlus on võrreldes simulaatori DC-DC muunduril põhinevate toiteallikatega päris hea. Seetõttu on seda mudelit parem kasutada eriti analooghelirakenduste jaoks. Alustame !

Samm: skemaatiline ja osade loend

Tahaksin teile näidata kogu selle projekti skeemi.

Ma jagasin skemaatilise skemaatilise skeemi lihtsaks selgitamiseks kolmeks osaks. ① Vahelduvvoolu sisendi sektsioon, ② keskmine sektsioon (alalisvoolu juhtimisahelad), ③ väljundosa.

Tahaksin jätkata iga jaotise osade loendi selgitamist.

2. samm: korpuse puurimiseks ettevalmistamine ja puurimine

Peaksime koguma välisosad ja puurima korpuse (korpuse).

Selle projekti juhtumikujundus tehti Adobe illustraatoriga.

Osade paigutuse osas tegin palju katsetusi ja vigu, kaaludes ja otsustades esimese fotona.

Aga mulle meeldib see hetk, sest võin unistada, mida ma peaksin tegema? või kumb on parem?

See on nagu ootelaine. See on tõesti kallis aeg! lol.

Igatahes tahaksin manusele lisada ka faili.ai ja.pdf.

Korpuse puurimiseks valmistumiseks printige kujundus A4 -formaadis kleeppaberile ja kleepige see korpuse külge.

Korpuse puurimisel on need märgid ja see on korpuse kosmeetiline disain.

Kui paber määrdus, eemaldage see ja kleepige paber uuesti.

Kui valmistusite korpuse puurimiseks, võite korpuse puurimist alustada korpuse keskmiste märkide järgi.

Soovitan tungivalt kirjeldada aukude suurust kleebitud paberil 8Φ, 6Φ niimoodi.

Tööriistadeks on elektriline puur, puurid, astmetrellid ja käsitsi nibbleri tööriist või dremeli tööriist.

Palun olge ettevaatlik ja võtke õnnetuste vältimiseks piisavalt aega.

Ohutus

Vaja on kaitseprille ja kaitsekindaid.

3. etapp: ① vahelduvvoolu sisendi sektsioon

Pärast korpuse puurimise ja viimistlemise lõpetamist alustame elektriplaatide ja juhtmestiku tegemist.

Siin on osade loend. Vabandust, mõned lingid on Jaapani müüja jaoks.

Loodan, et saate sarnaseid osi oma lähimüüjatelt.

1. vahelduvvoolu sisendi sektsiooni kasutatud osad

Müüja: Marutsu osad- 1 x RC-3:

Hind: ￥ 1, 330 (umbes 12 USA dollarit)

- 1 x 24V 2A vahelduvvoolu trafo [HT-242]:

Hind: 2 790 approx (umbes 26 USA dollarit), kui teile meeldib 220 V sisend, valige [2H-242], 2, 880

- 1 x vahelduvvoolu kood pistikuga:

Hind: ￥ 180 (umbes 1,5 USA dollarit)

-1 x vahelduvvoolu kaitsmekarp 【F-4000-B】 Sato osad: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/Hind: 180 (umbes 1,5 USD)

- 1 x vahelduvvoolu toitelüliti (suur) NKK 【M-2022L/B】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15771/Hind: 380 ￥ (umbes 3,5 USD)

- 1 x 12V/24V lüliti (väike) Miyama 【M5550K】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/112704/Hind: ￥ 181 (umbes 1,7 USA dollarit)

- 1 x sildalaldi diood (suur) 400V 15A 【GBJ1504-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12699673/Hind: 8 318 (umbes 3,0 USA dollarit)

- 1 x sildalaldi diood (väike) 400V 4A 【GBU4G-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12703750/Hind: ￥ 210 (umbes 2,0 USA dollarit)

- 1 x suur kondensaator 2200uf 50V (ESMH500VSN222MP25S): https://www.marutsu.co.jp/pc/i/52022/Hind: ￥ 440 (umbes 4,0 USA dollarit)

-1 x 4p viivitatud terminal (L-590-4P): https://www.marutsu.co.jp/pc/i/17474/Hind: 80 ￥ (umbes 0,7 USA dollarit)

Vabandame ebamugava lingi eest Jaapani saidile. Otsige müüjat, kes tegeleb sarnaste osadega, viidates neile linkidele.

4. samm: ② keskosa (alalisvoolu juhtimisahel)

Siit alates on see põhitoiteallika alalispinge juhtiv osa.

Selle osa toimimist selgitatakse hiljem ka simulatsioonitulemuste põhjal.

Põhimõtteliselt kasutan suure võimsustransistoriga klassikalist LM317T, mis tagab suure voolutugevuse kuni 3A.

Ja 1,25 V LM317T minimaalse väljundpinge tühistamiseks lisasin Vf -le D8 dioodi Q2 Vbe -le.

Vist D8 on vist u. 0,6V ja Q2 Vbe ka u. 0,65 V, siis on kogusumma 1,25 V.

(Kuid see pinge sõltub Ifist ja Ibe -st, seega on selle meetodi kasutamiseks vaja hoolitseda)

Katkendjoonega ümbritsetud osa Q3 ümber ei ole paigaldatud. (valikuline tulevase termilise väljalülitamise funktsiooni jaoks.)

Kasutatud osad on järgmised, 0．1Ω 2W Akizuki Densho

jahutusradiaator 【34H115L70】 Multsu osad

Alaldi diood (100V 1A) IN4001 ebay

LM317T pinge juhtimise IC Akizuki Denshi

General Purose NPN Tr 2SC1815 Akizuki Denshi

U2 LT6106 Current Sense IC Akizuki Denshi

Pitch convert PCB for LT6106 (SOT23) Akizuki Denshi

U3 komparaatori IC NJM2903 Akizuki Denshi

POT 10kΩ, 500Ω, KK Akizuki Denshi

Samm 5: ③ Väljund jagu

Viimane osa on väljundjaotis.

Mulle meeldivad retro analoogmõõturid, siis võtsin kasutusele analoogmõõturi.

Ja väljundi kaitseks võtsin kasutusele polü lüliti (lähtestatav kaitse).

Kasutatud osad on järgmised, Lähtestatav kaitse 2.5Ａ REUF25 Akizuki Denshi

2.2KΩ 2W tühjendusregister Akizuki Denshi

32V analoog-voltmõõtur (paneelmõõtur) Akizuki Denshi

3A analoogvoltmeeter (paneelmõõtur) Akizuki Denshi

Väljundterminal MB-126G punane ja must Akizuki Denshi

Universaalne leivalaud 210 x 155 mm Akizuki Denshi

Terminal leivalaua jaoks (nagu soovite) Akizuki

Samm: lõpetage kokkupanek ja testimine

Siiani arvan, et ka teie põhiplaat sai valmis.

Jätkake juhtmete ühendamist korpuse külge kinnitatud osadega, nagu kaunad, arvestid, klemmid.

Kui olete projekti tegemise lõpetanud.

Viimane samm on projekti testimine.

See analoogtoiteallika põhispetsifikatsioon on järgmine

1, 0 ～ 30V väljundpinge jäme reguleerimine ja peenreguleerimine.

2, 0 ～ 2,0 A väljundvool piirajaga (soovitan kasutada trafo spetsifikatsiooni all)

3, väljundpinge muutmise lüliti tagapaneelil keskkonnakao vähendamiseks

(0 ～ 12 V, 12 ～ 30 V)

Põhiline testimine

Vooluringi töö testimine.

Kasutasin näivkoormana 5W 10Ω takisti, nagu fotol näidatud.

Kui seadistate 5V, pakub see 0,5A. 10V 1A, 20V 2.0A.

Ja kui reguleerite voolupiirangu oma lemmiktasemele, töötab voolu piiraja.

Sel juhul muutub väljundpinge vastavalt teie reguleerivale väljundvoolule madalamaks.

Ostsilloskoobi lainekuju testimine

Tahaksin teile näidata ka ostsilloskoobi lainekuju.

Esimene lainekuju on pinge tõusev lainekuju, kui lülitate seadme toite sisse.

CH1 (sinine) on vahetult pärast alaldit ja umbes 2200uF kondensaatorit. 35V 5V/div).

CH2 (taevasinine) on seadme väljundpinge (2V/div). See on reguleeritud 12 V -le ja vähendab sisendi pulsatsiooni.

Teine lainekuju on laienenud lainekuju.

CH1 ja CH2 on nüüd 100 mV/div. CH2 pulsatsiooni ei täheldata, kuna LM317 IC tagasiside töötab õigesti.

Järgmise sammuna tahaksin katsetada 11 V juures 500 mA voolukoormusega (22Ω 5W). Kas mäletate Ohmi madalat I = R / E?

Seejärel suureneb CH1 sisendpinge pulsatsioon 350 mVp-p-ni, kuid ka CH2 väljundpinge korral pole pulsatsiooni täheldatud.

Tahaksin võrrelda mõne DC-DC selja tüüpi regulaatoriga, millel on sama 500 mA koormus.

CH2 väljundis on täheldatud suurt 200mA lülitusmüra.

Nagu sa näed, Üldiselt sobib analoogtoide madala müratasemega helirakenduseks.

Kuidas oleks ?

Kui teil on lisaküsimusi, küsige julgelt.

Samm 7: Lisa 1: Vooluahela toimimise üksikasjad ja simulatsiooni tulemused

Vau, nii palju lugejaid üle 1k külastati minu esimesele postitusele.

Mul on lihtsalt hea meel näha arvukate vaatamiste loendurit.

Noh, ma tahaksin oma teema juurde tagasi pöörduda.

Sisendi sektsiooni simulatsiooni tulemused

Ma kasutasin vooluahela konstruktsiooni kontrollimiseks LT Spice simulaatorit.

Selle kohta, kuidas installida või kasutada LT Spice'i, palun googeldage.

See on tasuta ja hea analoogsimulaator õppimiseks.

Esimene skeem on LT Spice'i simulatsiooni jaoks lihtsustatud ja ma sooviksin lisada ka.asc -faili.

Teine skeem on sisendi simulatsiooniks.

Ma määratlesin trafo võrdlusandmeteks pingeallika alalisvoolu nihke 0, amplituudi 36 V, sageduse 60 Hz ja sisendtakisti 5 oomi. Nagu teate, kuvatakse trafo väljundpinge ruutkeskmiselt, siis peaks 24Vrms väljund olema 36Vpeak.

Esimene lainekuju on pingeallikas + (roheline) ja silla alaldi + w/ 2200uF (sinine). See läheb umbes 36V peale.

LT Spice ei saanud kasutada muutuvat potentsiomeetrit, tahaksin sellele ahelale fikseeritud väärtuse määrata.

Väljundpinge 12V voolupiirang 1A niimoodi. Tahaksin jätkata järgmise sammuga.

Pinge juhtimise sektsioon LT317T abil

Järgmisel joonisel on näidatud LT317 töö, põhimõtteliselt töötab LT317 nn šundiregulaatorina, see tähendab, et väljundpinge on reguleeritud. pin on alati 1,25V võrdluspinge olenemata sisendpingest.

See tähendab ka teatud voolu verejooksu R1 ja R2 -s. Praegune LM317 adj. pin -R2 on ka olemas, kuid liiga väike kui 100uA, siis võime selle tähelepanuta jätta.

Siiani saate selgelt mõista praegust I1, mis verejooks R1 -s on alati konstantne.

Siis saaksime teha valemi R1: R2 = Vref (1.25V): V2. Ma valin 220Ω kuni R1 ja 2,2K kuni R2, Seejärel teisendatakse valem V2 = 1,25V x 2,2k / 220 = 12,5V. Pidage meeles, et tegelik väljundpinge on V1 ja V2.

Seejärel ilmub LM317 väljundpoldile ja GND -le 13.75V. Ja ka teadlik, kui R2 on null, 1,25 V väljund

jääda.

Siis kasutasin lihtsat lahendust, ma kasutan lihtsalt väljundtransisitorit Vbe ja dioodi Vf, et tühistada 1,25 V.

Üldiselt on Vbe ja Vf umbes 0,6 kuni 0,7 V. Kuid peate teadma ka Ic - Vbe ja If - Vf iseloomuomadusi.

See näitab, et kui kasutate seda meetodit 1,25 V tühistamiseks, on vaja teatud tühjendusvoolu.

Seetõttu lisan tühjendusregistri R13 2.2K 2W. See veritseb u. 5 mA, kui 12 V väljund.

Siiani olen natuke väsinud seletama. Ma vajan lõuna- ja lõunaõlut. (Lol)

Siis tahaksin järk -järgult jätkata järgmise nädalaga. Nii et vabandame ebamugavuste pärast.

Järgmise sammuna tahaksin selgitada, kuidas voolupiiraja täpselt töötab, kasutades LT Spice'i koormusparameetri astme simulatsiooni.

Voolupiiraja jaotis LT6106 abil

Külastage lineaarse tehnoloogia saiti ja vaadake rakenduse LT6106 andmelehte.

www.linear.com/product/LT6106

Tahaksin näidata joonist, et selgitada tüüpilist rakendust, mis kirjeldab 5A näite puhul AV = 10.

Olemas on 0,02 oomine voolutugevusregister ja väljundpistiku väljund on nüüd 200 mV/A

väljundpinge tõuseb 5 V juures 1 V -ni, eks?

Mõelgem minu rakendusele seda tüüpilist näidet silmas pidades.

Seekord tahaksime kasutada voolupiiri alla 2A, siis sobib 0,1 oomi.

Sel juhul tõuseb tihvt 2V 2A juures? See tähendab, et tundlikkus on nüüd 1000 mV/A.

Pärast seda peame lihtsalt sisse / välja lülitama LM317 ADJ tihvti üldise võrdlusvahendiga

nagu NJM2903 LM393 või LT1017 ja üldine NPN -transistor nagu 2SC1815 või BC337?

mis katkestatakse, kui läviväärtuseks on tuvastatud pinge.

Siiani on vooluahela selgitamine lõppenud ja alustame täielikke vooluahela simulatsioone!

8. samm: Lisa 2: Vooluahela simulatsioon ja simulatsiooni tulemused

Tahaksin selgitada nn astmesimulatsiooni.

Tavaline lihtne simulatsioon simuleerib vaid ühte tingimust, kuid astmelise simulatsiooniga saame tingimusi pidevalt muuta.

Näiteks koormusregistri R13 astmelise simulatsiooni määratlus on näidatud järgmisel fotol ja allpool.

.step param Rf nimekiri 1k 100 24 12 6 3

See tähendab, et nagu Rf} näidatud R13 väärtus varieerub vahemikus 1K oomi (100, 24, 12, 6) kuni 3 oomi.

Nagu ilmselgelt arusaadav, on koormusele R tõmmatud 1K oomi vool ①12mA

(kuna väljundpinge on nüüd seatud 12V).

ja ②120mA 100 oomi juures, ③1A 12 oomi juures, ④2A 6 oomi juures, ⑤4A 3 oomi juures.

Kuid näete, et lävipinge on seatud väärtusele 1V R3 8k ja R7 2k (ja võrdluspinge on 5V).

Siis peaks tingimusest ③ voolu piiraja ahel töötama. Järgmine joonis on simulatsiooni tulemus.

Kuidas oleks sellega siiani?

Sellest võib natuke raske aru saada. sest simulatsiooni tulemust võib olla raske lugeda.

Rohelised jooned näitavad väljundpinget ja sinised jooned näitavad väljundvoolu.

Näete, et pinge on suhteliselt stabiilne kuni 12 oomi 1A, kuid 6 oomi 2A pinge väheneb 6 V -ni, et piirata voolu 1 A -ni.

Samuti näete, et alalisvoolu väljundpinge 12 mA kuni 1 A on veidi langenud.

Selle põhjuseks on peaaegu Vbe ja Vf mittelineaalsus, nagu ma eelmises osas selgitasin.

Tahaksin lisada järgmise simulatsiooni.

Kui jätate lisatud simulatsiooniskeemilt D7 välja, oleksid väljundpinge tulemused suhteliselt stabiilsed.

(kuid väljundpinge muutub muidugi kõrgemaks kui eelmine.)

Kuid see on omamoodi kompromiss, sest tahaksin seda projekti 0V juhtida isegi siis, kui stabiilsus on pisut kadunud.

Kui hakkate kasutama analoogsimulatsiooni nagu LT Spice, on analoogskeemi ideed lihtne kontrollida ja proovida.

Ummm, lõpuks tundub, et olen lõpuks täieliku selgituse lõpetanud.

Mul on nädalavahetuseks paar õlut vaja (lol)

Kui teil on selle projekti kohta küsimusi, küsige julgelt.

Ja ma loodan, et teile kõigile meeldis minu artikliga hea isetegemiselu!

Lugupidamisega