AC až +15V, -15V 1A variabilní a 5V 1A pevný napájecí zdroj DC: 8 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

Napájecí zdroj je elektrické zařízení, které dodává elektrickou energii elektrickému spotřebiči. Tento model napájecího zdroje je vybaven třemi polovodičovými stejnosměrnými napájecími zdroji. První dodávka poskytuje variabilní výkon kladných 1,5 až 15 voltů při až 1 ampéru. Druhý dává záporný 1,5 až -15 voltů na 1 ampéru. Třetí má fixních 5V na 1 ampéru. Veškeré dodávky jsou plně regulovány. Speciální obvod IC udržuje výstupní napětí v rozmezí 0,2 V při přechodu ze zátěže na 1 ampér. Výstup je plně chráněn před zkraty. Tento zdroj je ideální pro použití ve školních laboratořích, servisech nebo všude tam, kde je vyžadováno přesné stejnosměrné napětí.

Krok 1: Jak funguje dodávka?

Napájení se skládá ze dvou obvodů, jeden je s pevným výstupem 5 V a druhý s 0 až+15 a -15 proměnným napájením, přičemž každá část je vysvětlena níže. Skládá se z výkonového transformátoru, stupně stejnosměrného usměrňovače a stupně regulátoru.

1. Snížení napětí 220 V AC pomocí transformátoru: Vstup regulátorů by měl být kdekoli od 1,5 do 40 voltů. Pomocí transformátoru bylo tedy sníženo napětí 220 V AC. 220 V AC z hlavní je dodáváno do sekundární cívky transformátoru pomocí pojistky a spínače, který jej snižuje na 18 voltů. Poměr otáček transformátoru byl 12: 1. Při testování se ukázalo, že napětí naprázdno transformátoru je 22 voltů. Transformátor slouží dvěma účelům. Nejprve redukuje vstup 220VAC na 17VAC a 9VAC, aby umožnilo správné napětí vstoupit do stupňů usměrňovače. Za druhé, izoluje napájecí zdroj od 220VACline. Pokud uživatel stojí v uzemněné oblasti, zabrání to uživateli před nebezpečným napětím. Středový závitový transformátor má dvě sekundární vinutí, která jsou 180 stupňů mimo fázi.
2. Převodník střídavého proudu na stejnosměrný: Pro usměrnění střídavého proudu (převod ze střídavého proudu na stejnosměrný) byla použita můstková konfigurace diod, která odřízla negativní cyklus střídavého proudu a převedla jej na pulzující stejnosměrný proud. Každá dioda funguje pouze tehdy, když je ve stavu dopředného předpětí (když je napětí na anodě vyšší než napětí na katodě). Tento DC měl nějaké zvlnění zapojené do něj, takže byl kondenzátor použit k jeho relativně vyhlazení před odesláním do regulačního obvodu.
3. Obvod regulátoru: Obvod regulátoru v napájecím zdroji se skládá z integrovaného obvodu LM-317 a LM-337. LM317 dodává více než 1,5 A zátěžového proudu s výstupním napětím nastavitelným v rozsahu 1,2 až 37 V. Řady LM337 jsou nastavitelné 3 -svorkové záporné napěťové regulátory schopné dodávat nadměrně -1,5 A v rozsahu výstupního napětí -1,2 až -37 V. Jejich použití je výjimečně snadné a pro nastavení výstupního napětí vyžadují pouze dva externí odpory. Regulace vedení i zatížení je navíc lepší než standardní pevné regulátory. Výstupní napětí LM317/LM377 je určeno poměrem dvou zpětnovazebních odporů R1 a R2, které tvoří síť děliče potenciálu na výstupním terminálu. Napětí na zpětnovazebním rezistoru R1 je konstantní referenční napětí 1,25 V, Vref produkované mezi Terminál „výstup“a „nastavení“. Pak jakýkoli proud protéká odporem R1 také protéká odporem R2 (ignoruje velmi malý nastavovací koncový proud), přičemž součet poklesů napětí na R1 a R2 se rovná výstupnímu napětí Vout. Je zřejmé, že vstupní napětí Vin musí být alespoň o 2,5 voltů větší než požadované výstupní napětí pro napájení regulátoru.
4. Filtr: Výstup LM317/337 byl veden do kondenzátoru, aby se odfiltroval pulzující efekt. A pak to bylo odesláno na výstup. Před umístěním kondenzátoru je třeba mít na paměti polaritu kondenzátoru.

5v pevné DC napájení

5 V DC pracuje na stejném principu, ale použitý regulátor je pevný 7805. Také použitý transformátor měl napětí 220 V až 9 V AC.

Krok 2: Schéma zapojení a požadované součásti:

Schéma zapojení a požadované součásti jsou uvedeny na obrázcích výše.

Krok 3: Simulace a rozložení PCB

Schéma a simulace Proteus:

Schematický obvod byl simulován, aby se zjistilo, zda obvod funguje správně, a dosáhl našeho cíle s proměnnou hodnotou ± 15 V a 5 V pevným napájením. Což bylo ověřeno měřením výstupního napětí pomocí multimetru.

Rozložení PCB Proteus:

Schematický obvod po testování byl poté převeden do jeho rozvržení DPS. Prvky se nejprve umístí a směrování se provede pomocí automatického směrování. Šířka napájecího drátu je T80, zatímco zbytek drátu má šířku T70. Délka desky byla zvolena 6 x 8 palců. Rovněž bylo zkontrolováno 3D rozvržení pro očekávaný návrh DPS. Rozložení při dokončení a testování, zda se cesty nekříží, se exportuje jako PDF. V souboru PDF je vybrána pouze okrajová a spodní vrstva desky a zbytek není vybrán. Poskytuje nám tisk stopy celého DPS.

Krok 4: Tisk DPS

Tisk na máslový papír:

Stopa, která se dostala jako soubor PDF, byla vytištěna na máslovém papíru. Pro tento účel byla použita tiskárna s tonerem, nikoli s tekutým inkoustem, protože jej nelze přenést na máslový papír. Za tímto účelem je máslový papír oříznut tak, aby odpovídal velikosti papíru A4 pro snadný tisk, a poté jej oříznout tak, aby odpovídal velikosti desky plošných spojů.

Přenos tisku z máslového papíru na desku plošných spojů:

Máslový papír je umístěn na horní stranu desky plošných spojů. K lisování máslového papíru se používá horká žehlička, což má za následek kopírování stopy na desce plošných spojů v důsledku zahřívání tonerového inkoustu. Poté se provede oprava stopy pomocí trvalé značky.

Leptání:

Přenesení stopy na desku plošných spojů, v dalším kroku se deska ponoří do nádoby naplněné chloridem železitým umístěným v peci, což má za následek odstranění mědi ze všech desek plošných spojů kromě stopy, která byla vytištěna, což má za následek plastovou fólii s měď přítomna pouze na trati.

Vrtání:

Po přípravě DPS se vyvrtají otvory pomocí Pcb vrtačky tak, že ji udržují uprostřed, aby držely vrták v úhlu 90 ° k DPS a nevyvíjely další tlak, jinak se vrták zlomí. Otvory pro tranzistory, konektory, regulátory Diody jsou větší než u běžných rezistorů, kondenzátorů atd

Čištění ředidlem/benzínem:

Deska plošných spojů se podle dostupnosti promyje několika kapkami ředidla nebo benzínu, aby se inkoust odstranil z dráhy pro dokonalé pájení součásti na desce plošných spojů. Deska plošných spojů je připravena k pájení s součástmi.

Pájení součástí:

Součásti jsou poté připájeny na desku plošných spojů podle rozvržení desky plošných spojů Proteus. Součásti jsou pájeny opatrně tím, že nezkratují stopy nebo body. Je třeba mít na paměti polaritu součástí, jako jsou kondenzátory/tranzistory. Chladiče jsou připevněny k regulátorům pomocí pasty pro lepší vodivost a pájeny pomocí desky plošných spojů. Podobně

Testování:

Naposledy se PCB testuje na zkrat při pájení součástek na desce. Poté se PCB zapnul a zaznamenal se výstup, který byl podle požadovaného výstupu. Deska plošných spojů je připravena k umístění do pláště.

Krok 5: Příprava pouzdra

Předem vyrobený kryt se základním uspořádáním byl zakoupen z trhu a upraven podle požadovaného požadavku. Dodával se se dvěma otvory pro dva vázací sloupky, takže v plášti byly vyvrtány další 4 otvory pro vázací sloupek a 2 pro potenciometry. Pro snadné připojení napájecího kabelu AC byla také umístěna zásuvka se 3 piny. Venku byl také umístěn spínač pro zapnutí nebo vypnutí napájení. Kromě toho byl do dodávky nainstalován VOLTMETER pro snadnou čitelnost/výběr pro uživatele.

Krok 6: Nastavení zdroje

Transformátory a obvod byly umístěny do pláště pomocí dřevěného/izolačního plechu, aby se předešlo zkratu s tělem. K držení součástí pohromadě byly použity šrouby a stahovací pásky. Na plášti byly instalovány vázací sloupky, potenciometry držáku pojistek a tlačítko. K připojení byl použit propojovací vodič, který byl připájen k zajištění spojení. smršťovací fólie byla použita k zajištění spojení a k zamezení zkratu. Nabídka byla testována.

Krok 7: Regulace zatížení

Zátěž byla připojena k napájecímu výstupu a došlo k poklesu výstupního napětí, což bylo způsobeno poklesem přes odpory vodičů/ dráh plošných spojů/ spojovacích bodů. Aby to bylo zajištěno, byly hodnoty odporů napříč LM317/LM337 změněny tak, aby poskytovaly zátěžové napětí 15 voltů. Protože napětí, které bylo na výstupu, bylo napětí v otevřeném obvodu.

Krok 8: Závěrečné testování/pozorování

Voltmetr použitý v napájení fungoval pouze pro úrovně napětí nad 7v (jiné na trhu nejsou k dispozici). Použitím lepšího voltmetru by tedy bylo možné měřit i nižší hodnoty napětí. Praktičtější by to mohlo být výhodně pomocí obousměrného analogového voltmetru a pomocí přepínače ke změně měřené hodnoty (+ve napájecím nebo –ve napájecím napětí).

Celkově to byl zajímavý projekt. Když jsem se seznámil s výrobou desek plošných spojů, problémy s výrobou napájecích a regulátorů proměnného napětí, mnohé jsem se naučil.

Pro další projekty navštivte také