DIY Analog Variable Bench Power Supply W/ Precision Current Limiter: 8 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Σε αυτό το έργο θα σας δείξω πώς να χρησιμοποιείτε το διάσημο LM317T με ένα τρανζίστορ ισχύος Current Booster και πώς να χρησιμοποιήσετε τον ενισχυτή αίσθησης ρεύματος Linear Technology LT6106 για περιοριστή ρεύματος ακριβείας. Αυτό το κύκλωμα μπορεί να σας επιτρέπει να χρησιμοποιήσετε έως και 5Α, αλλά αυτή τη φορά χρησιμοποιείται μόνο για ελαφρύ φορτίο 2Α επειδή επιλέγω έναν σχετικά μικρό μετασχηματιστή 24V 2A και ένα μικρό περίβλημα. Και προτιμώ την τάση εξόδου από 0,0V, στη συνέχεια προσθέτω μερικές δίοδο (ες) σε σειρά για να ακυρώσω την ελάχιστη τάση εξόδου LM317 1,25V. αυτή η προδιαγραφή σας επιτρέπει επίσης προστασία βραχυκυκλώματος. Αυτά τα κυκλώματα συνδυάζονται για να δημιουργήσουν μια αναλογική μεταβλητή τροφοδοσία πάγκου που παράγει 0.0V-28V και 0.0A-2A με περιοριστή ρεύματος ακριβείας. Η απόδοση ρύθμισης και θορύβου είναι αρκετά καλή σε σύγκριση με τα παροχή ισχύος που μοιάζει με μετατροπέα DC-DC. Επομένως, αυτό το μοντέλο είναι καλύτερο να χρησιμοποιηθεί ειδικά για αναλογικές εφαρμογές ήχου. Ας αρχίσουμε !

Βήμα 1: Σχηματική και λίστα μερών

Θα ήθελα να σας δείξω ολόκληρο το σχηματικό σχέδιο αυτού του έργου.

Είχα χωρίσει τη σχηματική τρύπα σε τρία μέρη για εύκολη εξήγηση.

Θα ήθελα να συνεχίσω να εξηγώ τη λίστα μερών για κάθε ενότητα αντίστοιχα.

Βήμα 2: Προετοιμασία για διάτρηση της θήκης και διάτρηση

Θα πρέπει να συλλέξουμε πρώτα τα εξωτερικά μέρη και να τρυπήσουμε τη θήκη (περίβλημα).

Ο σχεδιασμός θήκης αυτού του έργου έγινε με το Adobe illustrator.

Όσον αφορά την τοποθέτηση εξαρτημάτων, έκανα πολλές δοκιμές και λάθη θεωρώντας και αποφασίζοντας ως πρώτη φωτογραφία.

Αλλά μου αρέσει αυτή η στιγμή γιατί μπορώ να ονειρεύομαι τι θα φτιάξω; ή ποιο ειναι καλυτερο?

Είναι σαν ένα καλό κύμα αναμονής. Είναι πραγματικά πολύτιμος χρόνος! χαχαχα.

Τέλος πάντων, θα ήθελα να επισυνάψω επίσης ένα αρχείο.ai και.pdf.

Για να προετοιμαστείτε για διάτρηση θήκης, εκτυπώστε το σχέδιο σε κολλητικό χαρτί μεγέθους Α4 και κολλήστε το στη θήκη.

Θα είναι σημάδια όταν τρυπάτε τη θήκη και θα είναι το καλλυντικό σχέδιο για το περίβλημα.

Εάν το χαρτί λερωθεί, αφαιρέστε το και κολλήστε το ξανά.

Εάν έχετε προετοιμαστεί για διάτρηση θήκης, μπορείτε να ξεκινήσετε τη διάτρηση της θήκης σύμφωνα με τα κεντρικά σημάδια στη θήκη.

Σας συνιστώ ανεπιφύλακτα να περιγράψετε το μέγεθος των οπών στο κολλημένο χαρτί ως 8Φ, 6Φ έτσι.

Χρησιμοποιώντας εργαλεία είναι ένα ηλεκτρικό τρυπάνι, τρυπάνια, τρυπάνια και ένα εργαλείο χειρός ή εργαλείο dremel.

Παρακαλώ προσέξτε και αφιερώστε αρκετό χρόνο για να αποφύγετε ατύχημα.

Ασφάλεια

Γυαλιά ασφαλείας και γάντια ασφαλείας είναι απαραίτητα.

Βήμα 3: ① Τμήμα εισαγωγής AC

Αφού τελειώσουμε τη διάτρηση και το φινίρισμα της θήκης, ας αρχίσουμε να κατασκευάζουμε τις ηλεκτρικές σανίδες και την καλωδίωση.

Εδώ είναι η λίστα με τα μέρη. Συγγνώμη για ορισμένους συνδέσμους που προορίζονται για Ιάπωνες πωλητές.

Ελπίζω ότι μπορείτε να πάρετε παρόμοια ανταλλακτικά από τους κοντινούς πωλητές σας.

1. Χρησιμοποιημένα μέρη του τμήματος In AC Input

Πωλητής: ανταλλακτικά Marutsu- 1 x RC-3:

Τιμή:, 1, 330 (περίπου US $ 12)

- 1 x 24V 2A AC Power Transformer [HT-242]:

Τιμή: ￥ 2, 790 (περίπου 26 δολάρια ΗΠΑ) αν σας αρέσει η είσοδος 220V, επιλέξτε [2H-242] ￥ 2, 880

- 1 x κωδικός AC με ένα βύσμα:

Τιμή: ￥ 180 (περίπου 1,5 δολάρια ΗΠΑ)

-1 x Κουτί ασφαλειών AC 【F-4000-B Part Ανταλλακτικά Sato: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/Price:￥180 (περίπου US $ 1,5)

- 1 x διακόπτης ισχύος AC (μεγάλος) NKK 【M-2022L/B】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15771/Τιμή: 380 ￥ (περίπου 3,5 δολάρια ΗΠΑ)

- Διακόπτης 1 x 12V/24V (μικρός) Miyama 【M5550K】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/112704/Τιμή: 181 ￥ (περίπου 1,7 US $)

- 1 x γέφυρα ανοξείδωτου διόδου (μεγάλη) 400V 15A 【GBJ1504-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12699673/Τιμή: 318 ￥ (περίπου 3,0 δολάρια ΗΠΑ)

- 1 x γέφυρα ανοξείδωτης γέφυρας (μικρή) 400V 4A 【GBU4G-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12703750/Τιμή: ￥ 210 (περίπου 2,0 δολάρια ΗΠΑ)

- 1 x Μεγάλος συμπυκνωτής 2200uf 50V 【ESMH500VSN222MP25S】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/52022/Τιμή: 40 440 (περίπου 4,0 US $)

-1 x 4p τερματικό με υστέρηση 【L-590-4P】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/17474/Τιμή: 80 ￥ (περίπου 0,7 δολάρια ΗΠΑ)

Λυπούμαστε για τον ενοχλητικό σύνδεσμο προς τον ιαπωνικό ιστότοπο, αναζητήστε πωλητή που χειρίζεται παρόμοια μέρη με παραπομπή αυτών των συνδέσμων.

Βήμα 4: ② Μεσαίο τμήμα (κύκλωμα ελέγχου DC)

Από εδώ, είναι το τμήμα ελέγχου της κύριας τάσης συνεχούς ρεύματος.

Η λειτουργία αυτού του τμήματος θα εξηγηθεί αργότερα με βάση τα αποτελέσματα προσομοίωσης επίσης.

Βασικά χρησιμοποιώ το κλασικό LM317T με ένα μεγάλο τρανζίστορ ισχύος για μεγάλη ικανότητα εξόδου ρεύματος έως και 3Α.

Και για να ακυρώσω την ελάχιστη τάση εξόδου 1.25V LM317T, πρόσθεσα δίοδο D8 για Vf στο Q2 Vbe.

Υποθέτω ότι το Vf του D8 είναι περίπου. 0,6V και Q2 Vbe επίσης περίπου. 0,65V τότε το σύνολο είναι 1,25V.

(Αλλά αυτή η τάση εξαρτάται από το If και Ibe, οπότε χρειάζεται προσοχή για να χρησιμοποιήσετε αυτήν τη μέθοδο)

Το τμήμα γύρω στο τρίτο τρίμηνο που περιβάλλεται από διακεκομμένη γραμμή δεν είναι τοποθετημένο. (για προαιρετικό για μελλοντική λειτουργία θερμικής απενεργοποίησης.)

Τα χρησιμοποιημένα μέρη είναι όπως παρακάτω, 0．1Ω 2W Akizuki Densho

ψύκτρα 【34H115L70 Part Ανταλλακτικά Multsu

Διόρθωση διόδου (100V 1A) IN4001 ebay

LM317T Έλεγχος Τάσης IC Akizuki Denshi

General Purose NPN Tr 2SC1815 Akizuki Denshi

U2 LT6106 Current Sense IC Akizuki Denshi

Pitch convert PCB για LT6106 (SOT23) Akizuki Denshi

U3 Comparator IC NJM2903 Akizuki Denshi

POT 10kΩ 、 500Ω ΩKΩ Akizuki Denshi

Βήμα 5: ction Τμήμα εξόδου

Το τελευταίο μέρος είναι το τμήμα εξόδου.

Μου αρέσουν οι αναδρομικοί αναλογικοί μετρητές και μετά υιοθέτησα τον αναλογικό μετρητή.

Και υιοθέτησα ένα Poly Switch (ασφάλεια με δυνατότητα επαναφοράς) για προστασία εξόδου.

Τα χρησιμοποιημένα μέρη είναι όπως παρακάτω, Επαναφερόμενη ασφάλεια 2.5Ａ REUF25 Akizuki Denshi

2.2KΩ 2W καταχωρητής αιμορραγίας Akizuki Denshi

32V αναλογικός βολτόμετρο (μετρητής πίνακα) Akizuki Denshi

3A Αναλογικός βολτόμετρο (μετρητής πίνακα) Akizuki Denshi

Τερματικό εξόδου MB-126G Κόκκινο και μαύρο Akizuki Denshi

Universal Bread Board 210 x 155mm Akizuki Denshi

Τερματικό για σανίδα ψωμιού (όπως θέλετε) Akizuki

Βήμα 6: Ολοκληρώστε τη συναρμολόγηση και τη δοκιμή

Μέχρι στιγμής, νομίζω ότι ολοκληρώθηκε και η κύρια πλακέτα σας.

Προχωρήστε με καλωδίωση σε μέρη που είναι προσαρτημένα στη θήκη, όπως λοβούς, μετρητές, τερματικά.

Αν τελειώσετε με την κατασκευή του έργου.

Το τελευταίο βήμα είναι η δοκιμή του έργου.

Οι βασικές προδιαγραφές αυτού του αναλογικού τροφοδοτικού είναι

1, 0 ～ 30V τάση εξόδου χονδροειδής ρύθμιση και λεπτή ρύθμιση.

2, 0 ～ 2.0A ρεύμα εξόδου με περιοριστή (συνιστώ να χρησιμοποιείτε κάτω από προδιαγραφές μετασχηματιστή.)

3, διακόπτης αλλαγής τάσης εξόδου στο πίσω πλαίσιο για τη μείωση της περιβαλλοντικής απώλειας

(0 ～ 12V, 12 ～ 30V)

Βασική δοκιμή

Δοκιμή του κυκλώματος.

Χρησιμοποίησα μια αντίσταση 5W 10Ω ως εικονικό φορτίο όπως φαίνεται στη φωτογραφία.

Όταν ρυθμίζετε 5V, παρέχει 0,5Α. 10V 1A, 20V 2.0A.

Και όταν προσαρμόζετε το τρέχον όριο στο αγαπημένο σας επίπεδο, ο τρέχων περιοριστής λειτουργεί.

Σε αυτήν την περίπτωση, η τάση εξόδου μειώνεται ανάλογα με το ρεύμα εξόδου που προσαρμόζετε.

Δοκιμή κυματομορφής παλμογράφων

Θα ήθελα επίσης να σας δείξω κυματομορφές παλμογράφου.

Η πρώτη κυματομορφή είναι κυματομορφή ανόδου τάσης όταν ενεργοποιείτε την ισχύ της μονάδας.

Το CH1 (Μπλε) είναι ακριβώς μετά τον ανορθωτή και τον πυκνωτή 2200uF περίπου. 35V 5V/div).

CH2 (Sky blue) είναι η τάση εξόδου της μονάδας (2V/div). Ρυθμίζεται στα 12V και μειώνει τον κυματισμό εισόδου.

Η δεύτερη κυματομορφή είναι μεγεθυμένη κυματομορφή.

Τα CH1 και CH2 είναι τώρα 100mV/div. Ο κυματισμός CH2 δεν παρατηρείται λόγω του ότι η ανατροφοδότηση IC LM317 λειτουργεί σωστά.

Επόμενο βήμα, θα ήθελα να δοκιμάσω σε 11V με 500mA τρέχον φορτίο (22Ω 5W). Θυμάστε το χαμηλό I = R / E του Ohm;

Στη συνέχεια ο κυματισμός τάσης εισόδου CH1 γίνεται μεγαλύτερος στα 350mVp-p, αλλά δεν παρατηρείται κυματισμός στην τάση εξόδου CH2 επίσης.

Θα ήθελα να συγκρίνω με κάποιον DC-DC ρυθμιστή τύπου πίσω με ίδιο φορτίο 500mA.

Παρατηρείται μεγάλος θόρυβος μεταγωγής 200mA στην έξοδο CH2.

Οπως βλέπεις, Σε γενικές γραμμές, το αναλογικό τροφοδοτικό είναι κατάλληλο για εφαρμογές ήχου χαμηλού θορύβου.

Τι λέτε για αυτό;

Εάν έχετε περαιτέρω απορίες, μη διστάσετε να με ρωτήσετε.

Βήμα 7: Προσάρτημα 1: Λεπτομέρειες λειτουργίας κυκλώματος και αποτελέσματα προσομοίωσης

Ουάου, τόσοι πολλοί αναγνώστες άνω του 1k επισκέφθηκαν την πρώτη μου ανάρτηση.

Είμαι απλώς έτοιμος να δω τον πολυάριθμο μετρητή προβολής.

Λοιπόν, θα ήθελα να επιστρέψω στο θέμα μου.

Αποτελέσματα προσομοίωσης ενότητας εισαγωγής

Έχω χρησιμοποιήσει τον προσομοιωτή LT Spice για να επαληθεύσω τον σχεδιασμό του κυκλώματος.

Σχετικά με τον τρόπο εγκατάστασης ή τον τρόπο χρήσης του LT Spice, κάντε google.

Είναι δωρεάν και καλός αναλογικός προσομοιωτής για εκμάθηση.

Το πρώτο σχήμα είναι απλοποιημένο για προσομοίωση LT Spice και θα ήθελα να επισυνάψω επίσης.asc αρχείο.

Το δεύτερο σχηματικό είναι για προσομοίωση εισόδου.

Ορίσα μια πηγή τάσης DC offset 0, πλάτος 36V, συχνότητα 60Hz και αντίσταση εισόδου 5ohm ως συγκριτικές προδιαγραφές για τον μετασχηματιστή. Όπως γνωρίζετε, η τάση εξόδου του μετασχηματιστή εμφανίζεται σε rms, τότε η έξοδος 24Vrms πρέπει να είναι 36Vpeak.

Η πρώτη κυματομορφή είναι πηγή τάσης + (πράσινη) και ανορθωτής γέφυρας + w/ 2200uF (μπλε). Θα πάει γύρω στα 36V.

Το LT Spice δεν μπορούσε να χρησιμοποιήσει μεταβλητό ποτενσιόμετρο, θα ήθελα να ορίσω σταθερή τιμή σε αυτό το κύκλωμα.

Τάση εξόδου 12V όριο ρεύματος 1Α έτσι. Θα ήθελα να προχωρήσω στο επόμενο βήμα.

Τμήμα ελέγχου τάσης με χρήση LT317T

Το επόμενο σχήμα δείχνει τη λειτουργία του LT317, βασικά το LT317 λειτουργεί ως ο επονομαζόμενος ρυθμιστής διακλάδωσης σημαίνει ότι ο ακροδέκτης τάσης εξόδου στο Adj. ο πείρος είναι πάντα τάση αναφοράς 1,25V ανεξάρτητα από την τάση εισόδου.

Σημαίνει επίσης ότι ένα συγκεκριμένο ρεύμα αιμορραγεί στα R1 και R2. Το τρέχον LM317 adj. υπάρχει επίσης το pin στο R2, αλλά πολύ μικρό ως 100uA τότε μπορούμε να το παραμελήσουμε.

Μέχρι τώρα, μπορείτε να καταλάβετε σαφώς το ρεύμα I1 που αιμορραγεί στο R1 είναι πάντα σταθερό.

Τότε θα μπορούσαμε να φτιάξουμε τον τύπο R1: R2 = Vref (1.25V): V2. Επιλέγω 220Ω έως R1 και 2,2K έως R2, Στη συνέχεια ο τύπος μετατρέπεται V2 = 1.25V x 2.2k / 220 = 12.5V. Να γνωρίζετε ότι η πραγματική τάση εξόδου είναι V1 και V2.

Στη συνέχεια, ο 13.75V εμφανίζεται στον πείρο εξόδου LM317 και στο GND. Και επίσης γνωρίζει όταν το R2 είναι μηδέν, έξοδος 1,25V

παραμένει.

Στη συνέχεια χρησιμοποίησα απλή λύση, απλώς χρησιμοποιώ τον πομπό εξόδου Vbe και τη δίοδο Vf για να ακυρώσω 1,25V.

Η γενική ομιλία Vbe και Vf είναι περίπου 0,6 έως 0,7V. Αλλά πρέπει επίσης να γνωρίζετε τα χαρακτηριστικά Ic - Vbe και If - Vf.

Δείχνει ότι απαιτείται ένα συγκεκριμένο ρεύμα εξαέρωσης όταν χρησιμοποιείτε αυτήν τη μέθοδο για ακύρωση 1,25V.

Επομένως, προσθέτω έναν καταχωρητή εξαέρωσης R13 2.2K 2W. Αιμορραγεί περίπου. 5mA όταν εξέρχεται 12V.

Μέχρι τώρα, είμαι λίγο κουρασμένος να εξηγώ. Χρειάζομαι μεσημεριανό γεύμα και μπύρα. (Lol)

Στη συνέχεια, θα ήθελα να συνεχίσω την επόμενη εβδομάδα σταδιακά. Λυπάμαι λοιπόν για την ταλαιπωρία σας.

Επόμενο βήμα θα ήθελα να εξηγήσω πώς λειτουργεί ο περιοριστής ρεύματος με ακρίβεια, χρησιμοποιώντας προσομοίωση βήματος παραμέτρου φορτίου LT Spice.

Τμήμα περιορισμού τρέχοντος χρησιμοποιώντας το LT6106

Επισκεφθείτε τον ιστότοπο της γραμμικής τεχνολογίας και δείτε το φύλλο δεδομένων για την εφαρμογή LT6106.

www.linear.com/product/LT6106

Θα ήθελα να δείξω το σχέδιο για να εξηγήσω Τυπική εφαρμογή που περιγράφει AV = 10 για παράδειγμα 5Α.

Υπάρχει ένας τρέχων καταχωρητής αίσθησης 0,02 ohm και η αισθητή έξοδος από τον εξωτερικό πείρο είναι τώρα 200mV/A τότε

ο πείρος εξόδου θα ανέβει έως 1V στα 5Α, σωστά;

Ας σκεφτούμε την εφαρμογή μου έχοντας κατά νου αυτό το χαρακτηριστικό παράδειγμα.

Αυτή τη φορά θα θέλαμε να χρησιμοποιήσουμε το όριο ρεύματος κάτω από 2Α, τότε το 0,1 ohm είναι κατάλληλο.

Σε αυτή την περίπτωση, ο πείρος ανεβαίνει 2V στα 2Α; Αυτό σημαίνει ότι η ευαισθησία είναι τώρα 1000mV/A.

Μετά από αυτό πρέπει να κάνουμε, απλώς ενεργοποιήστε / απενεργοποιήστε τον ακροδέκτη LM317 ADJ με τη γενική σύγκριση

όπως το NJM2903 LM393, ή το LT1017 και το γενικό τρανζίστορ NPN όπως το 2SC1815 ή το BC337;

που κόβεται με την ανιχνευόμενη τάση ως κατώφλι.

Μέχρι τώρα, η εξήγηση κυκλώματος έχει τελειώσει και ας ξεκινήσουμε πλήρεις προσομοιώσεις κυκλώματος!

Βήμα 8: Προσάρτημα 2: Προγράμματα προσομοίωσης και προσομοίωσης βήματος κυκλώματος

Θα ήθελα να εξηγήσω τη λεγόμενη προσομοίωση βημάτων.

Η συνηθισμένη απλή προσομοίωση προσομοιώνει μόνο μία συνθήκη, αλλά με την προσομοίωση βημάτων, μπορούμε να αλλάζουμε τις συνθήκες συνεχώς.

Για παράδειγμα, ο ορισμός προσομοίωσης βημάτων για τον καταχωρητή φορτίου R13 εμφανίζεται στην επόμενη φωτογραφία και παρακάτω.

.step param λίστα Rf 1k 100 24 12 6 3

Σημαίνει ότι η τιμή R13 που εμφανίζεται όπως η {Rf} ποικίλλει από 1K ohm, (100, 24, 12, 6) έως 3 ohm.

Όπως προφανώς έγινε κατανοητό, όταν ρεύμα 1K ohm που έλκεται στο φορτίο R είναι ①12mA

(επειδή η τάση εξόδου έχει πλέον ρυθμιστεί στα 12V).

και 20120mA στα 100 ohm, ③1A στα 12 ohm, ④2A στα 6 ohm, ⑤4A στα 3 ohm.

Αλλά μπορείτε να δείτε ότι η τάση κατωφλίου έχει οριστεί σε 1V με R3 8k και R7 2k (και η τάση για το συγκριτικό είναι 5V).

Στη συνέχεια, από την κατάσταση ③, το κύκλωμα περιορισμού ρεύματος υποτίθεται ότι λειτουργεί. Το επόμενο σχέδιο είναι το αποτέλεσμα προσομοίωσης.

Τι θα λέγατε μέχρι τώρα;

Μπορεί να είναι λίγο δύσκολο να το καταλάβεις. επειδή το αποτέλεσμα της προσομοίωσης μπορεί να είναι δύσκολο να διαβαστεί.

Οι πράσινες γραμμές εμφανίζουν τάση εξόδου και οι μπλε γραμμές εμφανίζουν ρεύμα εξόδου.

Μπορείτε να δείτε ότι η τάση είναι σχετικά σταθερή μέχρι τα 12 ohm 1A, αλλά από 6 ohm 2A η τάση μειώνεται στα 6V για να περιορίσει το ρεύμα σε 1A.

Μπορείτε επίσης να δείτε ότι η τάση εξόδου DC από 12mA σε 1A έχει πέσει λίγο.

Προκαλείται σχεδόν από τη μη γραμμικότητα Vbe και Vf όπως εξήγησα στην προηγούμενη ενότητα.

Θα ήθελα να προσθέσω την επόμενη προσομοίωση.

Εάν παραλείψετε το D7 στο σχηματικό σχήμα προσομοίωσης όπως επισυνάπτεται, τα αποτελέσματα της τάσης εξόδου θα είναι σχετικά σταθερά.

(αλλά η τάση εξόδου γίνεται υψηλότερη από την προηγούμενη, φυσικά).

Αλλά είναι ένα είδος ανταλλαγής πραγμάτων, γιατί θα ήθελα να ελέγξω αυτό το έργο από 0V ακόμη και αν η σταθερότητα έχει χαθεί λίγο.

Εάν αρχίσετε να χρησιμοποιείτε αναλογική προσομοίωση όπως το LT Spice, είναι εύκολο να ελέγξετε και να δοκιμάσετε την ιδέα του αναλογικού κυκλώματος.

Χμμ, τελικά φαίνεται ότι τελείωσα με την πλήρη εξήγηση τελικά.

Χρειάζομαι μια μπύρα για το Σαββατοκύριακο (lol)

Εάν έχετε οποιαδήποτε ερώτηση σχετικά με αυτό το έργο, μη διστάσετε να με ρωτήσετε.

Και ελπίζω ότι όλοι θα απολαύσατε καλή ζωή DIY με το άρθρο μου!

Χαιρετισμοί,