AC až +15V, -15V 1A variabilný a 5V 1A pevný zdroj jednosmerného prúdu: 8 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Napájací zdroj je elektrické zariadenie, ktoré dodáva elektrickú energiu elektrickému zaťaženiu. Tento napájací zdroj modelu je vybavený tromi polovodičovými zdrojmi jednosmerného prúdu. Prvá dodávka poskytuje variabilný výkon kladných 1,5 až 15 voltov až do 1 ampéra. Druhý dáva záporných 1,5 až -15 voltov na 1 ampére. Tretí má fixných 5V na 1 ampére. Všetky dodávky sú plne regulované. Špeciálny obvod IC udržuje výstupné napätie v rozmedzí 0,2 V pri prechode z nezaťaženia na 1 ampér. Výstup je plne chránený pred skratmi. Tento zdroj je ideálny pre použitie v školských laboratóriách, servisoch alebo kdekoľvek, kde je požadované presné napätie DC.

Krok 1: Ako funguje dodávka?

Napájanie pozostáva z dvoch obvodov, z ktorých jeden je pevný 5V výstup a druhý 0 až+15 a -15 premenlivého napájania, pričom každá časť je vysvetlená nižšie. Skladá sa z výkonového transformátora, stupňa jednosmerného usmerňovača a stupňa regulátora.

1. Zníženie napätia 220 V striedavým prúdom pomocou transformátora: Vstup regulátorov by mal byť približne od 1,5 do 40 voltov. Takže pomocou transformátora bolo znížené napätie 220 V AC. 220 V AC z elektrickej siete je napájané do sekundárnej cievky transformátora pomocou poistky a spínača, ktoré ho znižujú na 18 voltov. Pomer otáčok transformátora bol 12: 1. Pri teste sa ukázalo, že napätie naprázdno transformátora je 22 voltov. Transformátor slúži na dva účely. Po prvé, zníži vstup 220 VAC na 17 VAC a 9 VAC, aby umožnilo vstupu správneho napätia do stupňov usmerňovača. Za druhé, izoluje výstup napájania z 220VACline. Tým sa zabráni používateľovi v nebezpečnom elektrickom šoku, ak by stál v uzemnenej oblasti. Stredový závitový transformátor má dve sekundárne vinutia, ktoré sú 180 stupňov mimo fázy.
2. Konvertor AC na DC: Na usmernenie AC (konverzia z AC na DC) bola použitá mostíková konfigurácia diód, ktorá prerušila negatívny cyklus striedavého prúdu a premenila ho na pulzujúci jednosmerný prúd. Každá dióda funguje iba vtedy, ak je v predpätom stave (keď je napätie na anóde vyššie ako napätie na katóde). Tento DC mal v sebe zapojené určité zvlnenie, takže pred odoslaním do regulačného obvodu bol na jeho relatívne vyhladenie použitý kondenzátor.
3. Obvod regulátora: Regulačný obvod v napájacom zdroji pozostáva z integrovaného obvodu LM-317 a LM-337. LM317 dodáva viac ako 1,5 A záťažového prúdu s výstupným napätím nastaviteľným v rozsahu 1,2 až 37 V. Série LM337 sú nastaviteľné 3 -svorkové regulátory záporného napätia schopné dodávať nad -1,5 A v rozsahu výstupného napätia -1,2 až -37 V. Ich použitie je mimoriadne jednoduché a na nastavenie výstupného napätia vyžadujú iba dva externé odpory. Okrem toho je regulácia vedenia aj zaťaženia lepšia ako štandardné pevné regulátory. Výstupné napätie LM317/LM377 je určené pomerom dvoch spätnoväzbových odporov R1 a R2, ktoré tvoria sieť rozdeľovača potenciálov na výstupnom termináli. Napätie na spätnoväzbovom odpore R1 je konštantné referenčné napätie 1,25 V, Vref produkované medzi „Výstup“a „nastavovací“terminál. Potom akýkoľvek prúd preteká odporom R1 aj cez odpor R2 (ignoruje veľmi malý nastavovací koncový prúd), pričom súčet poklesov napätia na R1 a R2 sa rovná výstupnému napätiu Vout. Vstupné napätie Vin musí byť najmenej o 2,5 voltov vyššie ako požadované výstupné napätie na napájanie regulátora.
4. Filter: Výstup LM317/337 bol privádzaný do kondenzátora, aby sa odfiltroval pulzujúci efekt. A potom to bolo odoslané na výstup. Je potrebné si uvedomiť, že pred umiestnením kondenzátora by ste mali mať na pamäti polaritu.

5 V pevné napájanie jednosmerným prúdom

5 V DC funguje na rovnakom princípe, ale použitý regulátor je pevný 7805. Tiež bol použitý transformátor 220 V až 9 V AC.

Krok 2: Schéma zapojenia a požadované súčasti:

Schéma zapojenia a požadované komponenty sú uvedené na obrázkoch vyššie.

Krok 3: Simulácie a rozloženie PCB

Proteusova schéma a simulácie:

Schematický obvod bol simulovaný, aby sa zistilo, či obvod funguje správne, a dosahuje náš cieľ s premenlivým napätím ± 15 V a s pevným napájaním 5 V. Čo bolo overené meraním výstupného napätia pomocou multimetra.

Rozloženie PCB Proteus:

Schematický obvod po testovaní bol potom prevedený do jeho rozloženia DPS. Prvky sa najskôr umiestnia a smerovanie sa vykoná pomocou automatického smerovania. Šírka napájacieho drôtu je T80, zatiaľ čo zvyšok drôtu má šírku T70. Dĺžka dosky bola zvolená 6 x 8 palcov. Očakávané prevedenie DPS bolo skontrolované aj v 3D rozložení. Rozloženie pri dokončení a testovaní, či sa cesty nekrižujú, sa exportuje ako PDF. V súbore PDF je vybratá iba okrajová a spodná vrstva dosky a zvyšok nie je vybraný. Poskytuje nám vytlačenie stopy celého DPS.

Krok 4: Tlač DPS

Tlač na maslový papier:

Skladba, ktorá sa dostala do súboru PDF, bola vytlačená na maslovom papieri. Na tento účel bola použitá tlačiareň s tonerom a nie s tekutým atramentom, pretože sa nedá prenášať na maslový papier. Na tento účel sa maslový papier nastrihá tak, aby zodpovedal veľkosti papiera A4, aby sa ľahko tlačil, a potom sa nastrihá tak, aby zodpovedal veľkosti PCB.

Prenos tlače z maslového papiera na dosku plošných spojov:

Maslový papier je umiestnený na vrchu dosky plošných spojov. Na lisovanie maslového papiera sa používa horúca žehlička, čo má za následok samotné kopírovanie stopy na dosku plošných spojov v dôsledku zahrievania tonerového atramentu. Potom sa vykonajú opravy koľaje pomocou trvalej značky.

Leptanie:

Prenesenie stopy na dosku plošných spojov, v ďalšom kroku je doska ponorená do nádoby naplnenej chloridom železitým umiestnenou v peci, čo má za následok odstránenie medi z celej dosky plošných spojov okrem stopy, ktorá bola vytlačená, čo viedlo k vytvoreniu plastovej fólie s meď prítomná iba na trati.

Vŕtanie:

Po príprave DPS sa otvory vyvŕtajú pomocou vŕtačky do plošného spoja tak, že sa držia v strede, aby držali vrták v uhle 90 stupňov k DPS a nevyvíjali ďalší tlak, inak sa vrták zlomí. Otvory pre tranzistory, konektory, regulátory Diódy sú väčšie ako otvory pre bežné rezistory, kondenzátory atď

Čistenie riedidlom/benzínom:

Doska plošného spoja sa podľa dostupnosti premyje niekoľkými kvapkami riedidla alebo benzínu, aby sa atrament odstránil z dráhy pre dokonalé spájkovanie súčiastky na doske plošných spojov. DPS je pripravená na spájkovanie s komponentmi.

Spájkovanie súčiastok:

Komponenty sa potom spájkujú na dosku plošných spojov podľa rozloženia dosky plošných spojov Proteus. Komponenty sú spájkované opatrne tak, že neskratujú stopy alebo body. Majte na pamäti polaritu komponentov, ako sú kondenzátory/tranzistory. Chladiče sú pripevnené k regulátorom pomocou pasty pre lepšiu vodivosť a spájkované s PCB. Podobne

Testovanie:

Naposledy sa PCB testuje na akékoľvek skratovanie pri spájkovaní komponentov na doske. Potom sa PCB zapne a zaznamená sa výstup, ktorý bol podľa požadovaného výstupu. DPS je pripravená na umiestnenie do plášťa.

Krok 5: Príprava puzdra

Predem vyrobený kryt so základným rozložením bol kúpený z trhu a bol upravený podľa požadovanej požiadavky. Dodával sa s dvoma otvormi pre dva viazacie stĺpiky, takže v puzdre boli vyvŕtané ďalšie 4 otvory pre viazací stĺpik a 2 pre potenciometre. Bola tiež umiestnená 3 -kolíková zásuvka pre jednoduchú konektivitu napájacieho kábla. Vonku bol tiež umiestnený spínač na zapnutie alebo vypnutie napájania. Okrem toho bol do dodávky nainštalovaný VOLTMETER pre jednoduchú čitateľnosť/výber pre užívateľa.

Krok 6: Nastavenie zdroja

Transformátory a obvod boli umiestnené do puzdra pomocou dreveného/izolačného plechu, aby sa zabránilo skratu v tele. Skrutky a káblové zväzky boli použité na držanie komponentov pohromade. Na puzdre boli nainštalované väzbové stĺpiky, potenciometre držiaka poistky a tlačidlo. Na pripojenie bol použitý prepojovací kábel, ktorý bol spájkovaný na zaistenie spojenia. Na zaistenie spojov a zabránenie skratu bol použitý zmršťovací obal. Dodávka bola testovaná.

Krok 7: Regulácia zaťaženia

Zaťaženie bolo pripojené k napájaciemu výstupu a došlo k poklesu výstupného napätia, ktorý bol spôsobený poklesom cez odpory vodičov/ dráh plošných spojov/ bodov pripojenia. Aby sa to zabezpečilo, hodnoty rezistorov na LM317/LM337 boli zmenené tak, aby poskytovali záťažové napätie 15 voltov. Pretože napätie, ktoré bolo na výstupe, bolo napätie v otvorenom obvode.

Krok 8: Záverečné testovanie/pozorovania

Voltmetr použitý v napájaní pracoval iba pre úrovne napätia nad 7v (ostatné na trhu nie sú k dispozícii). Použitím lepšieho voltmetra bolo teda možné merať aj nižšie hodnoty napätia. Mohlo by to byť praktickejšie, pokiaľ možno použiť obojsmerný analógový voltmetr a pomocou prepínača zmeniť hodnotu, ktorá sa má merať (+ve alebo napájacie napätie).

Celkovo to bol zaujímavý projekt. Veľa som sa toho naučil, pretože som bol oboznámený s výrobou DPS, problémami pri výrobe napájania a regulátorov premenlivého napätia.

Nasledujúce projekty nájdete aj na stránke https://easyeeprojects.blogspot.com/.:)