Nastavitelný lineární napájecí zdroj s dvojitým výstupem: 10 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Funkce:

• Převod AC - DC Zdvojené výstupní napětí (kladné - uzemnění - záporné)
• Nastavitelné kladné a záporné kolejnice
• Jednosměrný střídavý transformátor
• Výstupní šum (20 MHz-BWL, bez zátěže): Přibližně 1,12 mVpp
• Nízký šum a stabilní výstupy (ideální pro napájení zesilovačů a předzesilovačů)
• Výstupní napětí: +/- 1,25 V až +/- 25 V Maximální výstupní proud: 300 mA až 500 mA
• Levné a snadno pájitelné (všechny balíčky součástí jsou DIP)

Nízkošumový napájecí zdroj se dvěma výstupy je základním nástrojem každého elektronického nadšence. Existuje mnoho okolností, kdy je nutný napájecí zdroj se dvěma výstupy, jako je návrh předzesilovačů a napájení OPAMP. V tomto článku budeme stavět lineární napájecí zdroj, který si uživatel může upravit své kladné a záporné lišty nezávisle. Kromě toho je na vstupu použit pouze obyčejný střídavý transformátor s jedním výstupem.

[1] Analýza obvodu

Obrázek 1 ukazuje schematický diagram zařízení. D1 a D2 jsou usměrňovací diody. C1 a C2 staví první stupeň redukce šumu.

Krok 1: Obrázek 1, schematický diagram napájecího zdroje s nízkým šumem

R1, R2, C1, C2, C3, C4, C5 a C6 vytvářejí nízkoprůchodový RC filtr, který snižuje hluk z kladných i záporných kolejnic. Chování tohoto filtru lze zkoumat jak v teorii, tak v praxi. Tato měření může provádět osciloskop s funkcí bode plot, například Siglent SDS1104X-E. IC1 [1] a IC2 [2] jsou hlavními regulačními součástmi tohoto obvodu.

Podle datového listu IC1 (LM317): „Zařízení LM317 je nastavitelný tříkoncový regulátor kladného napětí, který je schopen dodávat více než 1,5 A v rozsahu výstupního napětí 1,25 V až 37 V. Vyžaduje pouze dva externí odpory nastavit výstupní napětí. Zařízení má typickou regulaci vedení 0,01% a typickou regulaci zatížení 0,1%. Obsahuje omezení proudu, ochranu proti tepelnému přetížení a ochranu bezpečného pracovního prostoru. Ochrana proti přetížení zůstává funkční, i když je odpojen terminál ADJUST “.

Jak je zřejmé, tento regulátor zavádí dobré údaje o regulaci vedení a zatížení, a proto můžeme očekávat stabilní výstupní lištu. Toto je totožné s IC2 (LM337). Jediným rozdílem je, že tento čip se používá k regulaci záporných napětí. K ochraně se používají D3 a D4.

Diody poskytují vybíjecí cestu s nízkou impedancí, aby se zabránilo vybíjení kondenzátorů (C9 a C10) na výstup regulátorů. R4 a R5 se používají k nastavení výstupních napětí. C7, C8, C9 a C10 se používají k filtrování zbývajících výstupních šumů.

[2] Rozložení DPS

Obrázek 2 ukazuje rozvržení obvodu desky plošných spojů. Je navržen na jednovrstvé desce plošných spojů a všechny balíčky komponent jsou DIP. Pro každého je snadné pájet součást a začít používat zařízení.

Krok 2: Obrázek 2, Rozložení DPS napájecího zdroje

Použil jsem knihovny komponent SamacSys pro IC1 [3] a IC2 [4]. Tyto knihovny jsou zdarma a co je důležitější, dodržují průmyslové standardy IPC. Používám Altium, takže jsem přímo nainstaloval knihovny pomocí pluginu Altium [5]. Obrázek 3 ukazuje vybrané komponenty. Podobné pluginy lze použít pro KiCad a další CAD software.

Krok 3: Obrázek 3, SamacSys Component Libraries (AD Plugin) pro IC1 (LM137) a IC2 (LM337)

Obrázek 4 ukazuje 3D pohled na desku plošných spojů.

Krok 4: Obrázek 4, 3D pohled na konečnou desku plošných spojů

[3] Sestavení a test Obrázek 5 ukazuje sestavenou desku. Rozhodl jsem se použít transformátor 220V na 12V, abych na výstupu získal maximální +/- 12V. Obrázek 6 ukazuje požadované zapojení.

Krok 5: Obrázek 5, sestavená deska s plošnými spoji

Krok 6: Obrázek 6, schéma zapojení transformátoru a obvodu

Otáčením víceotáčkových potenciometrů R4 a R5 můžete nezávisle upravovat napětí na kladných a záporných kolejnicích. Obrázek 7 ukazuje příklad, kde jsem upravil výstup na +/- 9V.

Krok 7: Obrázek 7, kolejnice +/- 9V na výstupu

Nyní je čas změřit výstupní šum. Použil jsem osciloskop Siglent SDS1104X-E, který na vstup zavádí citlivost 500uV/div, což je pro taková měření ideální. Nastavil jsem kanál-1 na 1X, AC spojku, omezení šířky pásma 20 MHz, poté nastavil režim získávání na detekci špiček.

Potom jsem odstranil zemnící vodič a použil zemní pružinu sondy. Mějte na paměti, že toto měření není pod žádným výstupním zatížením. Obrázek 8 ukazuje obrazovku osciloskopu a výsledek testu. Vpp hodnota šumu je kolem 1,12 mV. Pamatujte, že zvýšení výstupního proudu zvýší úroveň šumu/zvlnění. Toto je skutečný příběh pro všechny napájecí zdroje.

Krok 8: Obrázek 8, Výstupní hluk napájecího zdroje (při volnoběhu)

Rychlost proudu odporů R1 a R2 definuje výstupní proud. Vybral jsem tedy 3W odpory. Pokud máte v úmyslu odebírat vysoké proudy nebo je rozdíl napětí mezi vstupem a výstupem regulátoru vysoký, nezapomeňte na IC1 a IC2 nainstalovat vhodné chladiče. Můžete očekávat, že získáte 500mA (max) pomocí 3W odporů. Pokud používáte 2W odpory, tato hodnota přirozeně klesá na někde 300mA (max).

[4] Materiály

Obrázek 9 ukazuje kusovník.

Krok 9: Obrázek 9, kusovník

Krok 10: Reference

Zdroj:

[1] Datový list LM317:

[2] Datový list LM337:

[3]: Schematický symbol a stopa desky plošných spojů pro LM317:

[4]: Schematický symbol a stopa desky plošných spojů pro LM337:

[5]: Altium Plugin: