Ako vytvoriť stolný napájací zdroj: 20 krokov (s obrázkami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:05

Stolný napájací zdroj je veľmi praktická súprava, ktorú môžete mať k dispozícii pre fanúšikov elektroniky, ale pri nákupe na trhu môžu byť drahé. V tomto návode vám ukážem, ako vytvoriť variabilný laboratórny napájací zdroj s obmedzeným rozpočtom. Je to skvelý projekt pre domácich majstrov pre začiatočníkov i pre kohokoľvek, koho zaujíma elektronika.

[Prehrať video]

Všetky moje projekty nájdete na:

Hlavným cieľom projektu je naučiť sa, ako funguje lineárny napájací zdroj. Na začiatku, aby som vysvetlil princíp fungovania lineárneho zdroja, vzal som si príklad zdroja napájania založeného na LM 317. Na výrobu konečného zdroja napájania „Kúpil som si súpravu napájacieho zdroja od Banggood a zostavil som ju.

Jedná sa o vysokokvalitný stabilizovaný zdroj napätia, pomocou ktorého je možné plynule regulovať napätie a rozsah regulácie napätia je 0-30V. Obsahuje dokonca obvod obmedzenia prúdu, ktorý môže efektívne ovládať výstupný prúd od 2 mA do 3 A so schopnosťou plynule regulovať prúd, a vďaka tejto jedinečnej funkcii je toto zariadenie nepostrádateľne výkonným nástrojom v laboratórnom obvode.

Funkcia:

Vstupné napätie: 24V AC

Vstupný prúd: maximálne 3A

Výstupné napätie: 0 až 30 V plynule nastaviteľné

Výstupný prúd: 2mA - 3A plynule nastaviteľný

Zvlnenie výstupného napätia: minimálne 0,01%

Krok 1: Potrebné nástroje a diely

Zoznam položiek:

1. Zostupný transformátor - 24 V, 3 A (Jaycar)

2. Súprava napájacieho zdroja pre domácich majstrov (Banggood / Amazon)

3. Chladič a ventilátor (Banggood)

4. Panelový merač Volt-Amp (Amazon)

5. Gombík potenciometra (Banggood)

6. Buck Converter (Amazon)

7. Port USB (Amazon)

8. Väzba Banana Plug (Amazon)

9. Elektrická zásuvka IEC3 (Banggood)

10. Rocker Switch (Banggood)

11. Zelená LED (Amazon)

12. Držiak LED (Banggod)

13. Tepelne zmršťovacia trubica (Banggood)

14. Samolepiace gumové nožičky (Amazon)

15. Filament 3D tlač-PLA (GearBest)

Použité nástroje/ stroj

1. 3D tlačiareň-Creality CR-10 (Creality CR10S) alebo Creality CR-10 Mini

2. Spájkovačka (Amazon)

3. DSO- RIGOL (Amazon)

4. Lepiaca pištoľ (Amazon)

Krok 2: Základný blokový diagram

Predtým, ako sa pustíte do procesu výroby, mali by ste sa zoznámiť so základnými komponentmi lineárneho zdroja napájania.

Hlavné prvky lineárneho napájania sú:

Transformátor: Transformátor mení striedavé napätie na požadovanú hodnotu. Slúži na zníženie napätia. To tiež slúži na bezpečnú izoláciu napájacieho zdroja od sieťového vstupu.

Usmerňovač: Výstupný výkon transformátora je striedavý prúd, ktorý je potrebné previesť na jednosmerný prúd. Mostový usmerňovač prevádza striedavý prúd na jednosmerný prúd.

Vstupný vyhladzovací kondenzátor / filter: usmernené napätie z usmerňovača je pulzujúce jednosmerné napätie s veľmi vysokým obsahom zvlnenia. Ale to nie je to, čo chceme, chceme čistý priebeh DC bez zvlnenia. Filtračný obvod sa používa na vyhladenie striedavých zmien (zvlnenia) z usmerneného napätia. Na tento účel sa používajú kondenzátory s veľkým zásobníkom.

Lineárny regulátor: Výstupné napätie alebo prúd bude kolísať, ak dôjde k zmene vstupu zo siete striedavého prúdu alebo v dôsledku zmeny zaťažovacieho prúdu na výstupe napájania. Tento problém je možné odstrániť použitím regulátora napätia. Zachová výstup konštantné, aj keď nastanú zmeny na vstupe alebo akékoľvek iné zmeny.

Načítať: Načítanie aplikácie

Krok 3: Transformátor

Vstup vysokého napätia striedavého prúdu do transformátora, ktorý zvyčajne znižuje napätie vysokého napätia zo siete na nízke napätie striedavého prúdu požadované pre našu aplikáciu. Pri navrhovaní zdroja napájania sa sekundárne napätie transformátora vyberá s prihliadnutím na výstupné napätie zdroja, straty v diódovom mostíku a lineárnom regulátore. Typický priebeh 24V transformátora je uvedený vyššie. Vo všeobecnosti povoľujeme pokles konfigurácie mostíkového usmerňovača asi na 2V - 3V. Sekundárne napätie transformátora je teda možné vypočítať nasledovne

Príklad:

Predpokladajme, že chceme vyrobiť zdroj s výstupným napätím 30 V a 3 A.

Pred mostovým usmerňovačom musí byť napätie = 30 + 3 = 33 V (vrchol)

RMS napätie = 33 /sq root (2) = 23,33 V

Najbližší transformátor menovitého napätia dostupný na trhu je 24V. Naše hodnotenie transformátora je teda 230 V/24 V, 3 A.

Poznámka: Vyššie uvedený výpočet je hrubým odhadom na nákup transformátora. Pri presnom výpočte vezmite do úvahy aj pokles napätia cez diódy, pokles napätia regulátora, zvlnenie napätia a účinnosť usmerňovača.

Krok 4: Mostový usmerňovač

Usmerňovací mostík prevádza striedavé napätie alebo prúd na zodpovedajúce množstvo jednosmerného prúdu (DC). Vstup do usmerňovača je striedavý, zatiaľ čo jeho výstup je jednosmerne pulzujúci DC.

Pokles napätia na dióde na všeobecné použitie je okolo 0,7 V a schottkyho dióda je 0,4 V. V každom okamihu sú v prevádzke dve diódy v usmerňovacom mostíku. Pretože však dióda silne vedie, môže byť skutočne vyššia. Dobrá bezpečná hodnota je dvojnásobok štandardu alebo 0,7 x 2 = 1,4 V.

DC výstup za mostovým usmerňovačom je približne rovnaký ako sekundárne napätie vynásobené 1,414 mínus pokles napätia na dvoch vodivých diódach.

Vdc = 24 x 1,414 - 2,8 = 31,13 V

Krok 5: Vyhladenie kondenzátora / filtra

Usmernené napätie z usmerňovača je pulzujúce jednosmerné napätie s veľmi vysokým obsahom zvlnenia. Veľké zvlnenie, ktoré existuje vo výstupe, takmer znemožňuje použitie v akejkoľvek napájacej aplikácii. Preto sa používa filter. Najbežnejším filtrom je použitie veľkého kondenzátora.

Výsledný priebeh vlny výstupu za vyhladzovacím kondenzátorom je zobrazený vyššie.

Krok 6: Regulátor

Výstupné napätie alebo prúd sa zmení alebo bude kolísať, ak dôjde k zmene vstupu zo siete striedavého prúdu alebo v dôsledku zmeny zaťažovacieho prúdu na výstupe z regulovaného zdroja napájania alebo v dôsledku iných faktorov, ako sú zmeny teploty. Tento problém je možné odstrániť použitím regulátora IC alebo vhodným obvodom pozostávajúcim z niekoľkých komponentov. Regulátor bude udržiavať výstup konštantný, aj keď dôjde k zmenám na vstupe alebo akýmkoľvek iným zmenám.

Na získanie pevných hodnôt napätí na výstupe sa používajú integrované obvody ako 78XX a 79XX. Tam, kde ako IC ako LM 317 môžeme nastaviť výstupné napätie na požadovanú konštantnú hodnotu. LM317T je nastaviteľný 3-koncový kladný regulátor napätia schopný dodávať rôzne Výstupy jednosmerného napätia iné ako napájanie pevným napätím. Vyššie uvedený obvod používa integrovaný obvod regulátora napätia LM3 17. Usmernený výstup z usmerňovača s plným vlnovým mostíkom je privádzaný do IC regulátora LM317. Zmenou hodnoty potenciometra použitého v tomto obvode je možné ľahko ovládať výstupné napätie.

Doteraz som vysvetľoval, ako funguje jednotka lineárneho napájania. V ďalších krokoch vysvetlím stavbu stolného napájania zostavením súpravy pre domácich majstrov.