Τροφοδοτικό μεταβλητής τάσης USB: 7 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:31

Είχα μια ιδέα για μεταβλητή τροφοδοσία τροφοδοσίας USB για αρκετό καιρό. Όπως το σχεδίασα, το έκανα λίγο πιο ευέλικτο επιτρέποντας όχι μόνο είσοδο USB, αλλά οτιδήποτε από 3 VDC έως 8 VDC μέσω βύσματος USB ή μέσω βυσμάτων βύσματος μπανάνας. Η έξοδος χρησιμοποιεί τον τύπο του γρύλου που θα βλέπατε σε κονδυλώματα τοίχου και δύο βύσματα βύσματος μπανάνας. Εάν τροφοδοτείτε 5 βολτ σε αυτό, μπορείτε να μεταβάλλετε την έξοδο από 1,3 Βολτ σε 20 Βολτ ελαφρώς φορτωμένο με χαμηλότερες τάσεις έως 200 mA. Το μπροστινό μέρος διαθέτει μια ψηφιακή οθόνη που εμφανίζει τα βολτ και το ρεύμα που πηγαίνει στο φορτίο. Στην παραπάνω εικόνα, παρέχω ένα μίνι παλμογράφο με 9 βολτ στα 120mA από την τροφοδοσία USB 5 volt από έναν τερματικό USB φορητού υπολογιστή.

Προμήθειες:

Ανταλλακτικά

(1) Αντίσταση 240 ohm, 1/4 watt

(1) Αντίσταση 67 k, 1/4 watt

(2) 4.7 k αντιστάσεις 1/4 watt

(3) αντιστάσεις 1 k, 1/4 watt

(3) τρανζίστορ 2N3904

(1) IRF520 Mosfet ή ισοδύναμο

(2) διόδους εναλλαγής 1N914

(1) δίοδος 1N4007

(2).01 κεραμικοί πυκνωτές uF (το σχηματικό γράφει 8 nF ή.008 uF αλλά.01 uF είναι ευκολότερο να το αποκτήσετε)

(2) ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές 10 uF, 50 volt

(1) ηλεκτρολυτικός πυκνωτής 470 uF 50 volt

(1) επαγωγέας 56 uH (Μπορεί να τυλιχτεί σε μικρό τοροειδές εάν είναι επιθυμητό)

(1) γλάστρα 100 χιλ

(1) ποτενσιόμετρο 5k 1/2 watt, γραμμικό κωνικό

(1) Τσιπ IC ρυθμιστή τάσης LM317 IC

(4) βύσματα μπανάνας (αρσενικά)

(1) βύσμα USB τυπικού μεγέθους (αρσενικό)

(1) ψηφιακή μονάδα αμπερόμετρου βολτόμετρου

(1) Στέγαση

(1) Perf ή πίνακας πρωτοτύπων

(1) μαύρο πόμολο με σφιγκτήρα βιδών

Σωλήνες συρρίκνωσης θερμότητας

Διάφορα χρώματα καλωδίου σύνδεσης

Συνδετήρες φτυάρι (διάφορα μεγέθη)

Inkυγείο και ένωση πυριτίου για LM317

Εργαλεία

Συγκολλητικό σίδερο, συγκολλητικό, κόλλα θερμής τήξης, τρυπάνι με τρυπάνια, διάφορα κατσαβίδια, διαφορετικοί τύποι μικρών πένσας, πολύμετρο και παλμογράφος

Βήμα 1: Απόκτηση ανταλλακτικών

Χρησιμοποίησα σκόπιμα εξαρτήματα που είναι εύκολο να βρεθούν και μπορούν να σωθούν από ηλεκτρονικές πλακέτες απορριμμάτων. Το LM317 IC είναι πολύ κοινό και τα τρανζίστορ 2N3904 είναι γενικής χρήσης και μπορούν να αντικατασταθούν πολλοί διαφορετικοί τύποι. Το Mosfet είναι επίσης πολύ συνηθισμένο και άλλοι τύποι μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υποκατάστατο αρκεί το υποκατάστατο να είναι Mosfet καναλιού Ν και να έχει παρόμοιες αξιολογήσεις. Ο επαγωγέας δεν είναι κρίσιμος και μπορούν να χρησιμοποιηθούν πολλά στην περιοχή από 50 έως 200 nH. Για το σκοπό αυτό, τους σώζω από τις δακτυλογραφημένες πλακέτες οδηγών λαμπτήρων CFL. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί οποιοσδήποτε τύπος κουτιού έργου. Είχα αυτό στο χέρι, αλλά ένα φθηνότερο μαύρο είναι απόλυτα κατάλληλο. Όσον αφορά τη χρήση του πίνακα perf, είναι προσωπική μου επιλογή για την ευκολία με την οποία μπορούν να γίνουν τροποποιήσεις.

Βήμα 2: Θεωρία πίσω από το κύκλωμα

Οι παραπάνω φωτογραφίες κυματομορφής δείχνουν την εξέλιξη της κυματομορφής. Το πρώτο δείχνει την κυματομορφή στην έξοδο του ασταθούς πολυ -δονητή στην κορυφή της δεξιάς δίοδος 1N914. Το δεύτερο δείχνει την κυματομορφή στην πύλη του IRF520 και το τελευταίο δείχνει την κυματομορφή στην πηγή του IRF520.

Το κύκλωμα χρησιμοποιεί έναν δύο τρανζίστορ αστάσιμο πολυ -δονητή που λειτουργεί στα 18 kHz. Η έξοδος τετραγωνικού κύματος λαμβάνεται από την κορυφή μιας από τις δύο διόδους 1N914. Τα τρανζίστορ είναι κοινά 2N3904. Το τετραγωνικό κύμα χαμηλής τάσης ενισχύεται από ένα άλλο τρανζίστορ 2N3904 το οποίο είναι μεροληπτικής κλάσης C. Το τρανζίστορ αυξάνει το τετράγωνο κύμα εισόδου κατά ένα συντελεστή περίπου 10 όπου περνάει μέσω ενός ηλεκτρολυτικού πυκνωτή και ενός ποτενσιόμετρου 100k πριν εφαρμοστεί στην πύλη ενός IRF520 Mosfet Το Το Mosfet είναι καλωδιωμένο ως ελικόπτερο με τον τερματικό πηγής να έχει τσοκ 56 uH που επιστρέφει στην τροφοδοσία 5 volt. Καθώς το Mosfet ενεργοποιείται και μετά απενεργοποιείται απότομα, σχηματίζεται το μαγνητικό πεδίο στον επαγωγέα και στη συνέχεια καταρρέει δημιουργώντας ένα πίσω ΗΜΦ. Αυτή η πίσω τάση EMF επιτρέπεται να ρέει μέσω της διόδου 1N4007 και είναι σε σειρά με την τάση πηγής. Αυτό χρεώνεται μέχρι την προσθήκη των δύο τάσεων στο ηλεκτρολυτικό 470 uF Μπροστά από τον πυκνωτή υπάρχει ένα τσιπ ρυθμιστή τάσης LM317 που έχει διαμορφωθεί ως ρυθμιζόμενη παροχή ρεύματος η οποία ρυθμίζεται από το ποτενσιόμετρο 5k. Η μη φορτωμένη τάση είναι ρυθμιζόμενη μεταξύ 1,3 και 20 βολτ. Ένα ψηφιακό βολτόμετρο και αμπερόμετρο συνδέονται στο κύκλωμα για να δώσουν τις κατάλληλες ενδείξεις τάσης και ρεύματος στον μπροστινό πίνακα.

Βήμα 3: Δημιουργήστε το Astable Multivibrator και δείτε αν λειτουργεί

Συνδέστε το Astable Multivibrator μαζί όπως στην εικόνα. Ενεργοποιήστε με 5 βολτ και η κυματομορφή στον συλλέκτη του δεύτερου τρανζίστορ θα πρέπει να μοιάζει με το πριονίδι στη δεύτερη φωτογραφία με τη συχνότητα να είναι περίπου 18 kHz.

Βήμα 4: Προσθέστε ενότητες Buffer/ενισχυτή και Boost Converter

Αφού διαπιστωθεί ότι ο αστάσιμος πολυ -δονητής λειτουργεί, μπορείτε να προσθέσετε την ενότητα buffer transistor. Το δοχείο περιστροφής 100 K προστίθεται για να ρυθμίσει το επίπεδο της εισόδου σήματος στο Mosfet. Αφού τοποθετήσετε το Mosfet, ενώ λαμβάνετε αντιστατικές προφυλάξεις, εγκαταστήστε τη δίοδο και τον ηλεκτρολυτικό πυκνωτή. Πριν εγκαταστήσετε αυτά τα μέρη, ίσως θελήσετε να πειραματιστείτε με την τοποθέτησή τους στον πίνακα ενός πειραματιστή ενώ δοκιμάζετε διάφορες τιμές επαγωγέα. Έσπασα μια δέσμη CFL και βρήκα ότι οι επαγωγείς ήταν τέλειοι για αυτόν τον σκοπό, εκτός από το ότι ζεστάθηκαν με περισσότερα από 100 mA που τα περνούσαν. Βρήκα ότι αυτός ο επαγωγέας ήταν τέλειος καθώς χρησιμοποιεί παχύτερο σύρμα. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε επαγωγείς από 50 έως 200 uH και θα έχετε καλά αποτελέσματα σε αυτή τη συχνότητα. Θα συνιστούσα να οδηγείτε το Mosfet από γεννήτρια λειτουργιών ενώ πειραματίζεστε. Μετάβαση από.5 volt αιχμή σε κορυφή έως 5 volts κορυφή σε κορυφή. Τοποθετήστε ένα βολτόμετρο στον πυκνωτή 470 uF και παρακολουθήστε την τάση να αυξάνεται στον πυκνωτή σε πολλές φορές την τάση εισόδου. Εκφορτωμένο, το δικό μου ανέβηκε στα 30 βολτ. Βεβαιωθείτε ότι ο ηλεκτρολύτης 470 uF έχει ονομαστική ισχύ τουλάχιστον 50 βολτ.

Φως φθορισμού CFL-Compact

Βήμα 5: Προσθέστε το κύκλωμα LM317

Μόλις είστε ικανοποιημένοι με την απόδοση του τμήματος μετατροπέα ώθησης Mosfet, μπορείτε να εγκαταστήσετε το LM317 και τη ψύκτρα. Διαπίστωσα ότι το LM317 ζεστάθηκε, χρειαζόταν ψύκτρα αλλά όχι το Mosfet. Εάν το πηνίο ζεσταθεί, μπορείτε να φτιάξετε μια ψύκτρα από αλουμινόχαρτο και λίγη κόλλα. Χρησιμοποίησα ένα μικρό κομμάτι λαμαρίνας λυγισμένο χαλαρά γύρω από το πηνίο και κολλημένο στη θέση του με κόλλα θερμής τήξης.

Βήμα 6: Τρυπήστε τρύπες σε θήκη, στερεώστε βύσματα μπανάνας και τοποθετήστε την ψηφιακή οθόνη στο μπροστινό μέρος

Τρυπήστε τρύπες στον μπροστινό πίνακα για ποτενσιόμετρο (1), (4) οπές για βύσματα μπανάνας και (2) για καλώδιο USB και βύσμα τύπου προσαρμογέα. Τοποθετήστε την πλακέτα κυκλώματος στη θέση που φαίνεται στην εικόνα και συνδέστε τα πάντα μαζί. Διαπίστωσα ότι τα βύσματα μπανάνας που χρησιμοποίησα λειτουργούσαν καλύτερα με συνδετήρες φτυάρι που ήταν συνδεδεμένοι σε αυτά. Ορισμένες μάρκες διαθέτουν συνδέσμους συγκόλλησης στο πίσω μέρος, οπότε εξαρτάται από τον τύπο του συνδετήρα που χρησιμοποιείτε.

Ασφάλισα τον πίνακα στη βάση της θήκης με λίγη κόλλα θερμής τήξης για εύκολη αφαίρεση εάν θέλω να κάνω τροποποιήσεις στο κύκλωμα. Το μπροστινό κομμάτι μαύρου πλαστικού κόπηκε για να φιλοξενήσει την όψη του πίνακα μετρητή. Ασφαλίστηκε με κόλλα θερμής τήξης. Μόλις όλα τα βύσματα ήταν στη θέση τους στο πίσω μέρος, το πάνελ κρατήθηκε επίσης στη θέση του με κόλλα θερμής τήξης.

Βήμα 7: Τελική συναρμολόγηση και δοκιμή

Το τελικό στοιχείο για σύνδεση στη συσκευή είναι η μονάδα τάσης/ρεύματος. Η μονάδα έρχεται με ένα μαύρο καλώδιο και ένα λευκό σύρμα, αυτά πηγαίνουν στην παροχή τάσης εισόδου. Το πορτοκαλί σύρμα αντιλαμβάνεται τη θετική τάση εξόδου. Υπάρχουν δύο χοντρά μαύρα και κόκκινα σύρματα, αυτά πηγαίνουν στην τρέχουσα παράκαμψη. Αυτά συνδυάζονται σε σειρά με το φορτίο εξόδου για να σας ενημερώσουν για το πόσο ρεύμα αντλείται από το φορτίο σας. Οι μετρητές δεν καταγράφονται αν τοποθετήσετε την πολικότητα αντίστροφα. Διαπίστωσα ότι για κάποιο λόγο το ρεύμα δεν με διάβαζε με ακρίβεια, οπότε έπρεπε να πειραματιστώ με διαφορετικά πάχη και τύπους καλωδίων. Μόλις έλαβα τις κατάλληλες τρέχουσες ενδείξεις, κόλλησα τα καλώδια απευθείας στους ακροδέκτες της μονάδας, απαλλαγώντας από τις παρεχόμενες συνδέσεις. Αυτό μπορεί να ήταν πρόβλημα μόνο με τη μονάδα που χρησιμοποιούσα.

Αυτή η συσκευή θα ξεκινήσει να λειτουργεί γύρω από την είσοδο 3 VDC και σε αυτήν την τάση θα σας δώσει έως και 7 βολτ εξόδου στα 60 mA. Με είσοδο 5 βολτ, θα σας δώσει έως και 11 βολτ στα 120 mA συνεχώς, χωρίς υπερθέρμανση οποιουδήποτε εξαρτήματος. Η καλύτερη απορρόφηση θερμότητας θα σας δώσει υψηλότερα ρεύματα. Wasταν αρκετά εντός του εύρους για το οποίο ήθελα να το χρησιμοποιήσω.