DIY analógový variabilný stolný zdroj s presným obmedzovačom prúdu: 8 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

V tomto projekte vám ukážem, ako používať slávny LM317T s výkonovým tranzistorom Current Booster a ako používať zosilňovač prúdu Linear Technology LT6106 na presný obmedzovač prúdu. Tento obvod vám umožňuje použiť až 5 A, ale tentoraz používa sa iba na ľahké zaťaženie 2A, pretože som si vybral 24V 2A relatívne malý transformátor a malý kryt. A dávam prednosť výstupnému napätiu od 0,0V, potom pridám niekoľko diód v sérii na zrušenie minimálneho výstupného napätia LM317 1,25V. táto špecifikácia tiež vám umožňuje ochranu proti skratu. Tieto obvody sú kombinované a vytvárajú analógový variabilný napájací zdroj, ktorý generuje 0,0V-28V a 0,0A-2A s presným obmedzovačom prúdu. Regulačný a hlukový výkon je v porovnaní s napájacími zdrojmi na báze simulátora DC-DC veľmi dobrý. Tento model je preto lepšie použiť najmä pre analógové zvukové aplikácie. Začnime !

Krok 1: Schéma a zoznam dielov

Rád by som vám ukázal celú schému tohto projektu.

Schému diery som rozdelil na tri časti, aby som to ľahko vysvetlil. Section Vstupná časť AC ② ② Stredná časť (riadiace obvody DC) 、 ③ Výstupná časť.

Rád by som pokračoval v vysvetľovaní zoznamu dielov pre každú časť.

Krok 2: Príprava na vŕtanie do kufra a vŕtanie

Najprv by sme mali zhromaždiť vonkajšie časti a vyvŕtať puzdro (kryt).

Dizajn puzdra tohto projektu bol vytvorený pomocou programu Adobe illustrator.

Pokiaľ ide o umiestnenie dielov, urobil som veľa pokusov a omylov, pričom som zvažoval a rozhodol som sa, ako to ukáže prvá fotografia.

Ale milujem tento moment, pretože sa mi môže snívať, čo mám urobiť? alebo co je lepsie?

Je to ako čakanie na dobrú vlnu. Je to skutočne vzácny čas vôbec! lol.

V každom prípade by som rád pripojil aj súbor an.ai a.pdf.

Ak sa chcete pripraviť na vŕtanie v kufríku, vytlačte návrh na lepiaci papier veľkosti A4 a prilepte ho k puzdru.

Budú to značky pri vŕtaní do puzdra a bude to kozmetický dizajn krytu.

Ak sa papier znečistil, odlepte ho a znova ho prilepte.

Ak ste sa pripravili na vŕtanie v kufri, môžete začať vŕtať puzdro podľa stredových značiek na puzdre.

Dôrazne vám odporúčame opísať veľkosť otvorov na nalepenom papieri takto 8Φ, 6Φ.

Ako nástroje sa používajú elektrická vŕtačka, vŕtacie korunky, krokové vŕtačky a ručné okusovače alebo dremel nástroje.

Buďte opatrní a dajte si dostatok času, aby ste sa vyhli nehode.

Bezpečnosť

Potrebné sú ochranné okuliare a ochranné rukavice.

Krok 3: Section Sekcia vstupu AC

Po dokončení vŕtania a dokončení puzdra sa pustíme do výroby elektrických dosiek a rozvodov.

Tu je zoznam dielov. Ospravedlňujeme sa za niektoré odkazy pre japonského predajcu.

Dúfam, že podobné diely získate aj od svojich najbližších predajcov.

1. Použité časti Input Vstupnej časti AC

Predávajúci: diely Marutsu- 1 x RC-3:

Cena: ￥ 1, 330 (približne 12 USD)

- 1 x 24V 2A striedavý výkonový transformátor [HT-242]:

Cena:, 2 790 (približne 26 USD), ak máte radi vstup 220 V, zvoľte [2H-242] ￥ 2, 880

- 1 x AC kód so zástrčkou:

Cena: ￥ 180 (približne 1,5 USD)

-1 x poistková skrinka AC 【F-4000-B】 náhradné diely Sato: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/ Cena: ￥180 (približne 1,5 USD)

- 1 x sieťový vypínač (veľký) NKK 【M-2022L/B】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15771/ Cena: ￥ 380 (približne 3,5 USD)

- 1 x vypínač 12V/24V (malý) Miyama 【M5550K】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/112704/ Cena: ￥ 181 (približne 1,7 USD)

- 1 x mostová usmerňovacia dióda (veľká) 400V 15A 【GBJ1504-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12699673/ Cena: ￥ 318 (približne 3,0 USD)

- 1 x dióda mostíkového usmerňovača (malá) 400V 4A 【GBU4G-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12703750/ Cena: ￥ 210 (približne 2,0 USD)

- 1 x veľký kondenzátor 2200uf 50V 【ESMH500VSN222MP25S】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/52022/ Cena: ￥ 440 (približne 4,0 USD)

-1 x 4p Lagged terminal 【L-590-4P】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/17474/Cena: ￥ 80 (približne 0,7 USD)

Ospravedlňujeme sa za nepohodlný odkaz na japonskú stránku. Vyhľadajte predajcu zaoberajúceho sa podobnými časťami a odkážte na tieto odkazy.

Krok 4: ② Stredná časť (riadiaci obvod DC)

Odtiaľ je to riadiaca časť hlavného zdroja jednosmerného napätia.

Fungovanie tejto časti bude vysvetlené neskôr aj na základe výsledkov simulácie.

V zásade používam klasický LM317T s veľkým výkonovým tranzistorom pre veľkú schopnosť prúdového výstupu až do 3A.

A aby som zrušil minimálne výstupné napätie 1,25 V LM317T, pridal som diódu D8 pre Vf na Q2 Vbe.

Myslím, že Vf z D8 je približne. 0,6 V a Q2 Vbe tiež cca. 0,65V potom celkom je 1,25V.

(Ale toto napätie závisí od If a Ibe, takže pri použití tejto metódy je potrebná opatrnosť)

Časť okolo Q3 obklopená bodkovanou čiarou nie je namontovaná. (voliteľné pre funkciu budúceho tepelného vypnutia.)

Použité diely sú uvedené nižšie, 0．1Ω 2W Akizuki Densho

chladič 【34H115L70】 Multsu Parts

Usmerňovacia dióda (100V 1A) IN4001 ebay

Ovládač napätia LM317T Akizuki Denshi

General Purose NPN Tr 2SC1815 Akizuki Denshi

U2 LT6106 Current Sense IC Akizuki Denshi

Pitch convert PCB for LT6106 (SOT23) Akizuki Denshi

Komparátor IC U3 NJM2903 Akizuki Denshi

BRAMBOR 10kΩ 、 500Ω 、 ５KΩ Akizuki Denshi

Krok 5: ③ Výstupná sekcia

Posledná časť je Výstupná sekcia.

Mám rád retro analógové merače, potom som si vzal analógový merač.

A prijal som Poly Switch (resetovateľnú poistku) na ochranu výstupu.

Použité diely sú uvedené nižšie, Resetovateľná poistka 2,5Ａ REUF25 Akizuki Denshi

Regulátor 2W odvzdušňovača 2,2 KΩ Akizuki Denshi

32V analógový voltmeter (panelový merač) Akizuki Denshi

3A Analógový voltmeter (panelový merač) Akizuki Denshi

Výstupný terminál MB-126G, červený a čierny Akizuki Denshi

Univerzálna doska na chlieb 210 x 155 mm Akizuki Denshi

Terminál na dosku na chlieb (ako sa vám páči) Akizuki

Krok 6: Dokončite montáž a testovanie

Zatiaľ si myslím, že bola dokončená aj vaša hlavná doska.

Pokračujte zapojením k častiam pripevneným k puzdru, ako sú lusky, merače, svorky.

Ak ste dokončili projekt.

Posledným krokom je testovanie projektu.

Toto sú základné špecifikácie analógového napájacieho zdroja

1, 0 ～ 30V výstupné napätie hrubé nastavenie a jemné nastavenie.

2, 0 ～ 2,0A výstupný prúd s obmedzovačom (odporúčam použiť pod špecifikáciou transformátora)

3, Prepínač zmeny výstupného napätia na zadnom paneli na zníženie environmentálnych strát

(0 ～ 12V, 12 ～ 30V)

Základné testovanie

Testovanie práce obvodu.

Ako atrapu záťaže som použil rezistor 5W 10Ω, ako je znázornené na fotografii.

Keď nastavíte 5V, poskytne 0,5A. 10V 1A, 20V 2,0A.

A keď nastavíte aktuálny limit na svoju obľúbenú úroveň, aktuálny obmedzovač funguje.

V tomto prípade sa výstupné napätie znižuje podľa nastavovacieho výstupného prúdu.

Testovanie tvaru vlny osciloskopu

Rád by som vám tiež ukázal priebeh osciloskopu.

Prvá vlna je priebeh napätia rastúci pri zapnutí jednotky.

CH1 (modrý) je tesne za usmerňovačom a kondenzátorom 2200uF približne. 35V 5V/div).

CH2 (nebesky modrá) je výstupné napätie jednotky (2V/div). Je upravený na 12V a redukuje zvlnenie vstupu.

Druhý priebeh je zväčšený priebeh.

CH1 a CH2 sú teraz 100 mV/div. Zvlnenie CH2 nie je pozorované, pretože IC spätná väzba LM317 funguje správne.

Ďalší krok, chcel by som otestovať pri 11 V s prúdovým zaťažením 500 mA (22Ω 5W). Pamätáte si Ohmov nízky I = R / E?

Potom sa zvlnenie vstupného napätia CH1 zväčší na 350 mVp-p, ale žiadne zvlnenie sa nepozoruje ani na výstupnom napätí CH2.

Chcel by som to porovnať s nejakým regulátorom typu DC-DC so zadným zaťažením 500mA.

Na výstupe CH2 je pozorovaný veľký 200mA spínací šum.

Ako môžeš vidieť, Všeobecne povedané, analógový napájací zdroj je vhodný pre nízkošumové zvukové aplikácie.

Čo s tým?

Ak máte ďalšie otázky, pokojne sa ma opýtajte.

Krok 7: Príloha 1: Podrobnosti o prevádzke obvodu a výsledky simulácie

Páni, toľko čitateľov cez 1 000 navštívilo môj prvý príspevok.

Jednoducho sa chystám vidieť početný pult pohľadu.

Rád by som sa vrátil k svojej téme.

Vstupné výsledky simulácie sekcie

Na overenie návrhu obvodu som použil simulátor LT Spice.

Čo sa týka inštalácie alebo používania LT Spice, vygooglite si to.

Naučiť sa je bezplatný a dobrý analógový simulátor.

Prvá schéma je zjednodušená pre simuláciu LT Spice a rád by som pripojil aj súbor.asc.

Druhá schéma je pre simuláciu vstupu.

Ako porovnávacie špecifikácie pre transformátor som definoval zdroj napätia DC offset 0, amplitúda 36V, frekvencia 60Hz a vstupný odpor 5ohm. Ako viete, výstupné napätie transformátora je zobrazené v rms, potom by výstup 24Vrms mal byť 36Vpeak.

Prvý priebeh je zdroj napätia + (zelený) a mostový usmerňovač + w/ 2200uF (modrý). Bude sa pohybovať okolo 36V.

LT Spice nemohol používať variabilný potenciometer, chcel by som tomuto obvodu nastaviť pevnú hodnotu.

Výstupné napätie 12V prúdový limit 1A takto. Rád by som pristúpil k ďalšiemu kroku.

Časť riadenia napätia pomocou LT317T

Nasledujúci obrázok ukazuje činnosť LT317, v zásade LT317 funguje ako takzvaný bočníkový regulátor, to znamená, že kolík výstupného napätia na Adj. pin je vždy referenčné napätie 1,25 V bez ohľadu na vstupné napätie.

To tiež znamená, že v R1 a R2 dochádza k určitému krvácaniu prúdu. Aktuálne LM317 adj. pin to R2 tiež existujú, ale príliš malé ako 100uA, potom to môžeme zanedbať.

Až do tejto chvíle môžete jasne pochopiť súčasný I1, ktorý krváca v R1 je vždy konštantný.

Potom by sme mohli vytvoriť vzorec R1: R2 = Vref (1,25 V): V2. Vybral som 220Ω až R1 a 2,2K až R2, Potom sa vzorec transformuje V2 = 1,25V x 2,2k / 220 = 12,5V. Uvedomte si, že skutočné výstupné napätie je V1 a V2.

Potom sa na výstupnom kolíku LM317 a GND objaví 13,75 V. A tiež vedomý toho, keď je R2 nulový, 1,25V výstup

zostať.

Potom som použil jednoduché riešenie, len som použil výstupný tranzistor Vbe a diódu Vf na zrušenie 1,25V.

Všeobecne povedané, Vbe a Vf je okolo 0,6 až 0,7V. Musíte však tiež poznať vlastnosti Ic - Vbe a If - Vf.

Ukazuje, že pri použití tejto metódy na zrušenie 1,25 V je potrebný určitý zvodový prúd.

Preto pridávam odvzdušňovací register R13 2,2K 2W. Krváca cca. 5mA pri výstupe 12V.

Až do tejto chvíle som trochu unavený z vysvetľovania. Potrebujem obed a obedové pivo. (Lol)

Potom by som chcel pokračovať budúci týždeň postupne. Ospravedlňujeme sa za nepríjemnosti.

Ďalší krok by som chcel vysvetliť, ako presne funguje obmedzovač prúdu, pomocou simulácie kroku parametra zaťaženia LT Spice.

Časť obmedzovača prúdu pomocou LT6106

Navštívte webovú stránku Linear Technology a pozrite si technický list aplikácie LT6106.

www.linear.com/product/LT6106

Rád by som ukázal výkres na vysvetlenie Typickej aplikácie, ktorá opisuje AV = 10 pre príklad 5A.

Existuje register snímania prúdu 0,02 ohmu a snímaný výstup z výstupného kolíka je teraz 200 mV/A

výstupný kolík by stúpol až na 1 V pri 5 A, nie?

Uvažujme o svojej aplikácii s týmto typickým príkladom.

Tentokrát by sme chceli použiť prúdový limit pod 2A, potom je vhodný 0,1 ohm.

V tomto prípade dôjde k nárastu pinov 2V pri 2A? To znamená, že citlivosť je teraz 1 000 mV/A.

Potom musíme urobiť, jednoducho zapnite / vypnite pin LM317 ADJ pomocou generického komparátora

ako NJM2903 LM393 alebo LT1017 a generický NPN tranzistor ako 2SC1815 alebo BC337?

ktoré sa prerušia so zisteným napätím ako prahovou hodnotou.

Kým sa vysvetlenie okruhu neskončí, začnime kompletnými simuláciami obvodu!

Krok 8: Príloha 2: Simulácia a výsledky simulácie obvodu

Chcel by som vysvetliť takzvanú krokovú simuláciu.

Obvyklá jednoduchá simulácia simuluje iba jednu podmienku, ale pomocou krokovej simulácie môžeme podmienky meniť priebežne.

Napríklad definícia krokovej simulácie pre zaťažovací register R13 je zobrazená na ďalšej fotografii a nižšie.

.krok param Rf zoznam 1k 100 24 12 6 3

To znamená, že hodnota R13 zobrazená ako {Rf} sa pohybuje od 1 K ohm, (100, 24, 12, 6) do 3 ohmov.

Ako je zrejmé, keď je prúd 1 K ohm odobratý na zaťaženie R, je ①12mA

(pretože výstupné napätie je teraz nastavené na 12 V).

a ②120mA pri 100 ohmoch, ③1A pri 12 ohmoch, ④2A pri 6 ohmoch, ⑤4A pri 3 ohmoch.

Môžete však vidieť, že prahové napätie je nastavené na 1V pomocou R3 8k a R7 2k (a napätie pre komparátor je 5V).

Potom z podmienky is má obvod obmedzovača prúdu fungovať. Nasledujúci nákres je výsledkom simulácie.

Čo s tým až tak ďaleko?

Môže to byť trochu ťažké na pochopenie. pretože výsledok simulácie môže byť ťažko čitateľný.

Zelené čiary zobrazujú výstupné napätie a modré čiary zobrazujú výstupný prúd.

Môžete vidieť, že napätie je relatívne stabilné až do 12 ohmov 1A, ale od 6 ohmov pokles napätia 2A na 6V na obmedzenie prúdu na 1A.

Môžete tiež vidieť, že výstupné napätie DC od 12mA do 1A trochu pokleslo.

Je to takmer spôsobené nelinearitou Vbe a Vf, ako som vysvetlil v predchádzajúcej časti.

Chcel by som pridať ďalšiu simuláciu.

Ak vynecháte D7 na schéme simulácie, ako je uvedené v prílohe, výsledky výstupného napätia by boli relatívne stabilné.

(výstupné napätie je však mimo kurzu, samozrejme, stále vyššie.)

Je to však určitý druh kompromisu, pretože by som chcel ovládať tento projekt z 0V, aj keď sa stabilita trochu stratí.

Ak začnete používať analógovú simuláciu, ako je LT Spice, je ľahké skontrolovať a vyskúšať si svoj nápad s analógovým obvodom.

Hmmm, nakoniec sa zdá, že som nakoniec dokončil úplné vysvetlenie.

Potrebujem pár piva na víkend (lol)

Ak máte k tomuto projektu akékoľvek otázky, pokojne sa ma opýtajte.

A dúfam, že sa vám všetkým bude páčiť dobrý DIY život s mojím článkom!

S pozdravom,