DIY analogový variabilní napájecí zdroj s přesným omezovačem proudu: 8 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

V tomto projektu vám ukážu, jak používat slavný LM317T s výkonovým tranzistorem zesilovače proudu a jak používat zesilovač proudu Linear Technology LT6106 pro přesný omezovač proudu. Tento obvod vám umožňuje použít až 5 A, ale tentokrát používá se pouze pro 2A lehké zatížení, protože jsem si vybral 24V 2A relativně malý transformátor a malý kryt. A dávám přednost výstupnímu napětí od 0,0V, poté přidám několik diod do série, abych zrušil minimální výstupní napětí LM317 1,25V. tato specifikace také umožňuje ochranu proti zkratu. Tyto obvody jsou kombinovány a vytvářejí analogový variabilní napájecí zdroj, který generuje 0,0V-28V a 0,0A-2A s přesným omezovačem proudu. Výkon regulace a hlukové podlahy je ve srovnání s napájecími zdroji založenými na simulátoru DC-DC docela dobrý. Tento model je proto lepší použít zejména pro analogové zvukové aplikace. Začněme !

Krok 1: Schéma a seznam dílů

Rád bych vám ukázal celé schéma tohoto projektu.

Pro snadné vysvětlení jsem rozdělil schéma otvoru na tři části. Input Vstupní část AC ② ② Střední část (obvody DC řízení) 、 ③ Výstupní část.

Rád bych i nadále vysvětlil seznam dílů pro každou sekci.

Krok 2: Příprava na vrtání pouzdra a vrtání

Nejprve bychom měli shromáždit vnější části a vyvrtat pouzdro (skříň).

Design případu tohoto projektu byl proveden pomocí Adobe illustrator.

Pokud jde o umístění dílů, udělal jsem spoustu pokusů a omylů, když jsem zvažoval a rozhodl jsem se, jak ukazuje první fotka.

Ale miluji tento okamžik, protože se mi může zdát, co mám udělat? nebo co je lepší?

Je to jako čekající dobrá vlna. Je to opravdu vzácné! lol.

Každopádně bych také rád připojil soubor an.ai a.pdf.

Chcete -li se připravit na vrtání pouzdra, vytiskněte návrh na lepicí papír velikosti A4 a přilepte jej k pouzdru.

Při vrtání pouzdra to budou značky a bude to kosmetický design skříně.

Pokud se papír znečistí, odlepte jej a znovu nalepte.

Pokud jste se připravili na vrtání pouzdra, můžete začít vrtat pouzdro podle středových značek na pouzdře.

Důrazně vám doporučuji popsat velikost otvorů na lepeném papíru takto 8Φ, 6Φ.

Jako nástroje se používají elektrická vrtačka, vrtáky, krokové vrtáky a ruční nibbler nebo nástroj dremel.

Buďte opatrní a věnujte dostatek času tomu, abyste se vyhnuli nehodě.

Bezpečnost

Jsou nutné ochranné brýle a ochranné rukavice.

Krok 3: Input Sekce AC vstupu

Po dokončení vrtání a dokončení pouzdra se pustíme do výroby elektrických desek a kabeláže.

Zde je seznam dílů. Omlouváme se za některé odkazy jsou pro japonského prodejce.

Doufám, že podobné díly můžete získat od svých blízkých prodejců.

1. Použité části Input Vstupní sekce AC

Prodávající: Marutsu parts- 1 x RC-3:

Cena:, 1, 330 (přibližně 12 USD)

- 1 x 24V 2A střídavý napájecí transformátor [HT-242]:

Cena: ￥ 2 790 (přibližně 26 USD), pokud máte rádi vstup 220 V, vyberte [2H-242] ￥ 2, 880

- 1 x AC kód se zástrčkou:

Cena: ￥ 180 (přibližně 1,5 USD)

-1 x pojistková skříňka AC 【F-4000-B】 Sato Parts: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/Price:￥180 (přibližně 1,5 USD)

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

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

- 1 x můstková usměrňovací dioda (velká) 400 V 15 A 【GBJ1504-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12699673/ Cena: ￥ 318 (přibližně 3,0 USD)

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

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

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

Omlouváme se za nepohodlný odkaz na japonské stránky. Vyhledejte prodejce, který manipuluje s podobnými součástmi, pomocí odkazů na tyto odkazy.

Krok 4: ② Střední část (DC řídicí obvod)

Odtud je to řídicí část stejnosměrného napětí hlavního napájecího zdroje.

Fungování této části bude vysvětleno později také na základě výsledků simulace.

V zásadě používám klasický LM317T s velkým výkonovým tranzistorem pro velké proudové výstupní schopnosti až do 3A.

A aby se zrušilo minimální výstupní napětí 1,25 V LM317T, přidal jsem diodu D8 pro Vf na Q2 Vbe.

Myslím, že Vf z D8 je přibližně. 0,6 V a Q2 Vbe také cca. 0,65V pak celkem je 1,25V.

(Ale toto napětí je závislé na If a Ibe, takže při používání této metody je nutná opatrnost)

Část kolem Q3 obklopená tečkovanou čarou není namontována. (volitelně pro budoucí funkci tepelného vypnutí.)

Použité díly jsou uvedeny níže, 0．1Ω 2W Akizuki Densho

chladič 【34H115L70】 Multsu Parts

Usměrňovací dioda (100V 1A) IN4001 ebay

LM317T IC pro řízení napětí 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

POT 10kΩ 、 500Ω 、 ５KΩ Akizuki Denshi

Krok 5: ③ Výstupní sekce

Poslední částí je výstupní sekce.

Mám rád retro analogové měřiče, pak jsem přijal analogový měřič.

A přijal jsem Poly Switch (resetovatelnou pojistku) pro ochranu výstupu.

Použité díly jsou uvedeny níže, Resetovatelná pojistka 2,5Ａ REUF25 Akizuki Denshi

Regulátor 2W odvzdušňovače 2,2 KΩ Akizuki Denshi

32V analogový voltmetr (panelový měřič) Akizuki Denshi

3A analogový voltmetr (panelový měřič) Akizuki Denshi

Výstupní terminál MB-126G Červený a černý Akizuki Denshi

Univerzální deska na chleba 210 x 155 mm Akizuki Denshi

Terminál pro prkénko (jak chcete) Akizuki

Krok 6: Dokončete montáž a testování

Zatím si myslím, že byla dokončena i vaše hlavní deska.

Pokračujte zapojením částí připojených k pouzdru, jako jsou lusky, měřiče, svorky.

Pokud jste dokončili vytváření projektu.

Posledním krokem je testování projektu.

Základní specifikace tohoto analogového napájecího zdroje jsou

Hrubé nastavení a jemné nastavení výstupního napětí 1, 0 ～ 30V.

2, 0 ～ 2,0 A výstupní proud s omezovačem (doporučuji použít pod specifikací transformátoru)

3, přepínač pro změnu výstupního napětí na zadním panelu pro snížení ekologických ztrát

(0 ～ 12V, 12 ～ 30V)

Základní testování

Testování obvodové práce.

Jako figurínu jsem použil rezistor 5W 10Ω, jak je znázorněno na fotografii.

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

A když nastavíte aktuální limit na svou oblíbenou úroveň, aktuální omezovač funguje.

V tomto případě se výstupní napětí snižuje podle nastavovacího výstupního proudu.

Testování průběhu osciloskopu

Rád bych vám také ukázal průběhy osciloskopu.

První průběh je průběh napětí stoupajícího při zapnutí jednotky.

CH1 (modrý) je těsně za usměrňovačem a kondenzátorem 2200uF přibližně. 35V 5V/div).

CH2 (Sky blue) je výstupní napětí jednotky (2V/div). Je upraven na 12V a redukuje zvlnění vstupu.

Druhá křivka je zvětšená křivka.

CH1 a CH2 jsou nyní 100 mV/div. Zvlnění CH2 není pozorováno, protože IC zpětná vazba LM317 funguje správně.

Další krok, chtěl bych testovat při 11 V s proudovým zatížením 500 mA (22Ω 5W). Pamatujete si Ohmovo nízké I = R / E?

Potom se zvlnění vstupního napětí CH1 zvětšilo na 350 mVp-p, ale ani na výstupním napětí CH2 nebylo pozorováno zvlnění.

Chtěl bych porovnat s nějakým zpětným regulátorem typu DC-DC se stejným zatížením 500mA.

Na výstupu CH2 je pozorován velký spínací šum 200mA.

Jak můžete vidět, Obecně lze říci, že analogový napájecí zdroj je vhodný pro aplikace s nízkým šumem.

Co s tím?

Pokud máte další otázky, neváhejte se mě zeptat.

Krok 7: Dodatek 1: Podrobnosti o provozu obvodu a výsledky simulace

Páni, tolik čtenářů přes 1k navštívilo můj první příspěvek.

Prostě jsem grad, abych viděl početné počítadlo pohledů.

Rád bych se vrátil ke svému tématu.

Vstupní výsledky simulace sekce

K ověření návrhu obvodu jsem použil simulátor LT Spice.

Pokud jde o způsob instalace nebo používání LT Spice, vyhledejte si jej na Googlu.

Je to bezplatný a dobrý analogový simulátor, který se můžete naučit.

První schéma je zjednodušené pro simulaci LT Spice a rád bych připojil také soubor.asc.

Druhé schéma je pro simulaci vstupu.

Jako srovnávací specifikaci transformátoru jsem definoval stejnosměrný offset zdroje 0, amplitudu 36 V, frekvenci 60 Hz a vstupní odpor 5 ohmů. Jak víte, výstupní napětí transformátoru je zobrazeno v rms, pak by výstup 24Vrms měl být 36Vpeak.

První tvar vlny je zdroj napětí + (zelený) a můstkový usměrňovač + w/ 2200uF (modrý). Bude se pohybovat kolem 36V.

LT Spice nemohl používat variabilní potenciometr, chtěl bych tomuto obvodu nastavit pevnou hodnotu.

Výstupní napětí 12V proudový limit 1A takhle. Chtěl bych přejít k dalšímu kroku.

Sekce řízení napětí pomocí LT317T

Následující obrázek ukazuje provoz LT317, v podstatě LT317 funguje jako takzvaný bočníkový regulátor, to znamená, že pin výstupního napětí na Adj. kolík je vždy 1,25 V referenčního napětí bez ohledu na vstupní napětí.

Znamená to také určité proudové krvácení v R1 a R2. Aktuální LM317 adj. pin to R2 také existují, ale příliš malé jako 100uA, pak to můžeme zanedbávat.

Až do této chvíle můžete jasně pochopit aktuální I1, které krvácí v R1 je vždy konstantní.

Pak jsme mohli vytvořit vzorec R1: R2 = Vref (1,25V): V2. Vybírám 220Ω až R1 a 2,2K až R2, Poté se vzorec transformuje V2 = 1,25V x 2,2k / 220 = 12,5V. Uvědomte si, že skutečné výstupní napětí je V1 a V2.

Poté se na výstupním pinu LM317 a GND objeví 13,75 V. A také vědom toho, když je R2 nulový, 1,25V výstup

zůstat.

Pak jsem použil jednoduché řešení, jen jsem použil výstupní tranzistor Vbe a diodu Vf pro zrušení 1,25V.

Obecně řečeno, Vbe a Vf je kolem 0,6 až 0,7V. Musíte si však také uvědomit vlastnosti Ic - Vbe a If - Vf.

Ukazuje, že při použití této metody pro zrušení 1,25 V je zapotřebí určitý svodový proud.

Proto přidávám odvzdušňovací registr R13 2,2K 2W. Krvácí cca. 5mA při výstupu 12V.

Až tak daleko jsem trochu unavený vysvětlovat. Potřebuji oběd a obědové pivo. (Lol)

Pak bych chtěl pokračovat příští týden postupně. Omlouváme se tedy za nepříjemnosti.

Další krok bych rád vysvětlil, jak přesně funguje omezovač proudu, pomocí simulace kroku parametru zatížení LT Spice.

Sekce omezovače proudu pomocí LT6106

Navštivte web Linear Technology Site a podívejte se na datový list aplikace LT6106.

www.linear.com/product/LT6106

Chtěl bych ukázat výkres, abych vysvětlil Typická aplikace, která popisuje AV = 10 pro příklad 5A.

Existuje registr snímání proudu 0,02 ohmu a snímaný výstup z výstupního kolíku je nyní 200 mV/A

výstupní kolík by se zvýšil na 1 V při 5 A, že?

Přemýšlejme o mé aplikaci s tímto typickým příkladem.

Tentokrát bychom chtěli použít proudový limit pod 2A, pak je vhodný 0,1 ohm.

V tomto případě stoupá pin 2V při 2A? To znamená, že citlivost je nyní 1000 mV/A.

Poté musíme udělat, stačí zapnout / vypnout pin LM317 ADJ pomocí generického komparátoru

jako NJM2903 LM393 nebo LT1017 a generický NPN tranzistor jako 2SC1815 nebo BC337?

které se přerušily s detekovaným napětím jako prahovou hodnotou.

Dokud není tak daleko, vysvětlení obvodů je u konce a pojďme začít kompletní simulace obvodů!

Krok 8: Dodatek 2: Simulace kroku obvodu a výsledky simulace

Chtěl bych vysvětlit takzvanou krokovou simulaci.

Obvyklá jednoduchá simulace simuluje pouze jednu podmínku, ale pomocí krokové simulace můžeme podmínky měnit průběžně.

Například definice simulace kroků pro zatěžovací registr R13 je zobrazena na následující fotografii a níže.

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

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

Jak je zřejmé, když proud 1 K ohm odebíraný do zátěže R je ①12mA

(protože výstupní napětí je nyní nastaveno na 12V).

a ②120mA při 100 ohmech, ③1A při 12 ohmech, ④2A při 6 ohmech, ⑤4A při 3 ohmech.

Ale můžete vidět, že prahové napětí je nastaveno na 1V pomocí R3 8k a R7 2k (a napětí pro komparátor je 5V).

Potom z podmínky ③ má obvod omezovače proudu fungovat. Další kresba je výsledkem simulace.

Co s tím až tak daleko?

Může to být trochu obtížné pochopit. protože výsledek simulace může být obtížně čitelný.

Zelené čáry ukazují výstupní napětí a modré čáry výstupní proud.

Vidíte, že napětí je relativně stabilní až do 12 ohmů 1A, ale od 6 ohmů 2A pokles napětí na 6V pro omezení proudu na 1A.

Můžete také vidět, že výstupní napětí DC od 12mA do 1A trochu pokleslo.

Je to téměř způsobeno nelineárností Vbe a Vf, jak jsem vysvětlil v předchozí části.

Chtěl bych přidat další simulaci.

Pokud vynecháte D7 na schématu simulace, jak je připojeno, výsledky výstupního napětí by byly relativně stabilní.

(ale výstupní napětí je stále vyšší než předchozí, samozřejmě).

Ale je to druh kompromisu, protože bych chtěl tento projekt ovládat z 0V, i když je stabilita trochu ztracena.

Pokud začnete používat analogovou simulaci, jako je LT Spice, je snadné zkontrolovat a vyzkoušet nápad na analogový obvod.

Hmmm, nakonec to vypadá, že jsem nakonec dokončil úplné vysvětlení.

Potřebuji pár piv na víkend (lol)

Pokud máte nějaké dotazy k tomuto projektu, neváhejte se mě zeptat.

A doufám, že si všichni s mým článkem užijete dobrý kutilský život!

Pozdravy,