Jak vyrobit stolní napájecí zdroj: 20 kroků (s obrázky)

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

Stolní napájecí zdroj je extrémně praktická souprava, kterou můžete mít pro fanoušky elektroniky, ale při nákupu na trhu mohou být drahé. V tomto Instructable vám ukážu, jak vyrobit variabilní laboratorní napájecí zdroj s omezeným rozpočtem. Je to skvělý projekt pro kutily pro začátečníky i pro všechny, které zajímá elektronika.

[Přehrát video]

Všechny mé projekty najdete na:

Hlavním cílem projektu je zjistit, jak funguje lineární napájecí zdroj. Na začátku jsem vysvětlil princip fungování lineárního napájecího zdroje a vzal jsem příklad napájecího zdroje založeného na LM 317. Pro výrobu konečného napájecího zdroje „Koupil jsem si sadu napájecího zdroje od Banggood a sestavil ji.

Jedná se o vysoce kvalitní stabilizovaný napájecí zdroj, pomocí kterého lze napětí plynule regulovat a rozsah, ve kterém lze napětí regulovat, je 0-30V. Obsahuje dokonce obvod omezení proudu, který může účinně řídit výstupní proud od 2 mA do 3 A se schopností plynule regulovat proud, a díky této jedinečné funkci je toto zařízení nepostradatelně výkonným nástrojem v obvodové laboratoři.

Vlastnosti:

Vstupní napětí: 24V AC

Vstupní proud: maximálně 3A

Výstupní napětí: plynule nastavitelné 0 až 30V

Výstupní proud: 2mA - 3A plynule nastavitelný

Zvlnění výstupního napětí: minimálně 0,01%

Krok 1: Potřebné nástroje a součásti

Seznam dílů:

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

2. Sada pro vlastní napájení (Banggood / Amazon)

3. Chladič a ventilátor (Banggood)

4. Volt-Amp Panel Meter (Amazon)

5. Knoflík potenciometru (Banggood)

6. Buck Converter (Amazon)

7. USB port (Amazon)

8. Vazba Banana Plug (Amazon)

9. Napájecí zásuvka IEC3 (Banggood)

10. Rocker Switch (Banggood)

11. Zelená LED (Amazon)

12. Držák LED (Banggod)

13. Smršťovací bužírka (Banggood)

14. Samolepicí gumové nožičky (Amazon)

15. 3D tiskový filament-PLA (GearBest)

Použité nářadí/ stroj

1. 3D tiskárna-Creality CR-10 (Creality CR10S) nebo Creality CR-10 Mini

2. Páječka (Amazon)

3. DSO- RIGOL (Amazon)

4. Lepicí pistole (Amazon)

Krok 2: Základní blokové schéma

Než se pustíte do procesu výroby, měli byste znát základní součásti lineárního napájecího zdroje.

Hlavní prvky lineárního napájecího zdroje jsou:

Transformátor: Transformátor mění střídavé napětí na požadovanou hodnotu. Slouží ke snížení napětí a slouží také k izolaci napájecího zdroje ze síťového vstupu.

Usměrňovač: Výstupní výkon transformátoru je ve střídavém proudu, který je třeba převést na stejnosměrný proud. Můstkový usměrňovač převádí střídavý proud na stejnosměrný.

Vstupní vyhlazovací kondenzátor / filtr: Usměrněné napětí z usměrňovače je pulzující stejnosměrné napětí s velmi vysokým obsahem zvlnění. Ale to není to, co chceme, chceme čistou vlnu bez vlnění DC. Filtrační obvod se používá k vyhlazení změn střídavého proudu (zvlnění) z usměrněného napětí. K tomu se používají kondenzátory s velkým zásobníkem.

Lineární regulátor: Výstupní napětí nebo proud bude kolísat, pokud dojde ke změně vstupu ze sítě střídavého proudu nebo v důsledku změny zatěžovacího proudu na výstupu napájecího zdroje. Tento problém lze odstranit použitím regulátoru napětí. Bude udržovat výstup konstantní, i když dojde ke změnám na vstupu nebo jiným změnám.

Načíst: Načtení aplikace

Krok 3: Transformátor

Vstup vysokonapěťového střídavého proudu vstupujícího do transformátoru, který obvykle snižuje vysokonapěťový střídavý proud ze sítě na nízkonapěťový střídavý proud požadovaný pro naši aplikaci. Při návrhu napájecího zdroje je sekundární napětí transformátoru zvoleno s ohledem na výstupní napětí napájecího zdroje, ztráty v diodovém můstku a lineárním regulátoru. Typický průběh 24V transformátoru je uveden výše. Obecně pro konfiguraci můstkového usměrňovače povolujeme pokles o 2V - 3V. Sekundární napětí transformátoru lze tedy vypočítat níže

Příklad:

Předpokládejme, že chceme vyrobit napájecí zdroj s výstupním napětím 30 V a 3 A.

Před můstkovým usměrňovačem musí být napětí = 30 + 3 = 33 V (Peak)

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

Nejbližší transformátor jmenovitého napětí dostupný na trhu je 24V. Naše hodnocení transformátoru je tedy 230V/24V, 3A.

Poznámka: Výše uvedený výpočet je hrubým odhadem nákupu transformátoru. Pro přesný výpočet je třeba vzít v úvahu pokles napětí na diodách, pokles napětí regulátoru, zvlnění napětí a účinnost usměrňovače.

Krok 4: Bridge Rectifier

Usměrňovací můstek převádí střídavé napětí nebo proud na odpovídající množství stejnosměrného proudu (DC). Vstup do usměrňovače je střídavý, zatímco jeho výstup je jednosměrně pulzující DC.

Pokles napětí na diodě pro všeobecné použití je kolem 0,7 V a schottkyho dioda je 0,4 V. V každém okamžiku jsou v provozu dvě diody v můstku usměrňovače, ale protože dioda silně vede, může být ve skutečnosti vyšší. Dobrá bezpečná hodnota je dvojnásobek standardu nebo 0,7 x 2 = 1,4V.

Stejnosměrný výstup za můstkovým usměrňovačem se přibližně rovná sekundárnímu napětí vynásobenému 1,414 mínus pokles napětí na dvou vodivých diodách.

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

Krok 5: Vyhlazení kondenzátoru / filtru

Usměrněné napětí z usměrňovače je pulzující stejnosměrné napětí s velmi vysokým obsahem zvlnění. Velké zvlnění, které existuje ve výstupu, téměř znemožňuje použití v jakékoli napájecí aplikaci. Proto se používá filtr. Nejběžnějším filtrem je použití velkého kondenzátoru.

Výsledný výstupní průběh po vyhlazovacím kondenzátoru je uveden výše.

Krok 6: Regulátor

Výstupní napětí nebo proud se změní nebo bude kolísat, pokud dojde ke změně vstupu ze sítě střídavého proudu nebo v důsledku změny zátěžového proudu na výstupu regulovaného napájecího zdroje nebo v důsledku jiných faktorů, jako jsou změny teploty. Tento problém lze odstranit použitím regulátoru IC nebo vhodným obvodem sestávajícím z několika komponent. Regulátor bude udržovat výstup konstantní, i když dojde ke změnám na vstupu nebo jakýmkoli jiným změnám.

IC jako 78XX a 79XX se používají k získání pevných hodnot napětí na výstupu. Kde jako IC jako LM 317 můžeme upravit výstupní napětí na požadovanou konstantní hodnotu. LM317T je nastavitelný 3-koncový kladný regulátor napětí schopný dodávat různé Výstupy stejnosměrného napětí jiné než napájecí zdroj s pevným napětím. Výše uvedený obvod používá integrovaný obvod regulátoru napětí LM3 17. Usměrněný výstup z plného vlnového můstkového usměrňovače je veden do integrovaného obvodu regulátoru LM317. Změnou hodnoty potenciometru použitého v tomto obvodu lze výstupní napětí snadno ovládat.

Doposud jsem vysvětloval, jak funguje lineární napájecí zdroj. V následujících krocích vysvětlím stavbu stolního napájecího zdroje sestavením sady pro kutily.