Stavba napájecího zdroje s nastavitelnou lavicí: 4 kroky (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Již mnoho let používám starý napájecí zdroj založený na lineárním regulátoru, ale maximální výkon 15V-3A spojený s nepřesnými analogovými displeji mě přiměl k vytvoření vlastního napájecího zdroje, který tyto problémy řeší.

Pro inspiraci jsem se podíval na další napájecí zdroje, které lidé vyrobili, a rozhodl jsem se pro některé základní požadavky:

-Více energie, než by mohl poskytnout starý analog

-chladicí ventilátor (je -li to nutné)

-Digitální displej

-Elegantní a bezpečný (ne že by ten analogový nebyl ani jednou z těchto věcí …)

Pokud jde o elektroniku, všechny položky pocházely z eBay nebo z přeskakování mimo moji školu (vážně), takže je těžké určit kusovník. Odhaduji, že jsem utratil méně než 12 EUR za díly, ale toto bude vyšší, pokud nemůžete získat některé části (zdroj energie) zdarma, kde cena velmi závisí na požadovaném výkonu.

Vezměte prosím na vědomí, že tento 'ible se zaměřuje na moji konstrukci napájecího zdroje, a proto ne všechny kroky jsou ve stylu jak na to, ale spíše v přehledu provedených kroků. Pokud jsou požadovány další podrobnosti, samozřejmě rád pomůžu, zanechte zde komentář nebo ukázkové video na youtube a já odpovím co nejdříve:)

Krok 1: Výkonová elektronika

Jako napájecí zdroj byl použit vysoce proudový (8A) SMPS (Switch-Mode-Power-Supply) s výstupem 19V, který jsem naštěstí získal zdarma. Podobné zdroje energie, které by mohly být použity, zahrnují nabíječku pro notebook nebo dokonce transformátor s obvodem plného můstkového usměrňovače.

Aby se zastavilo odebírání energie, když se nepoužívá, bylo připojení Live rozšířeno o přepínač na předním panelu skříně a zpět na SMPS. Protože je pouzdro kovové, spojil jsem zemnící kolík se základovou deskou šroubem.

DC výstup SMPS byl připojen k převodníku DCDC Buck, jehož výstup směřoval do kladných a záporných spojů na předním panelu skříně (přes bočníkový odpor na digitálním displeji).

Digitální displej spolu s převodníkem 5 V Buck (pro porty USB) byl napájen 19 V SMPS, protože by zůstal konstantní bez ohledu na to, na jaké výstupní napětí bylo nastaveno.

K SMPS byl také připojen 24V počítačový ventilátor přes obvod MOSFET, který omezuje proud (a tím i rychlost) ventilátoru. POZNÁMKA: Obvod omezující proud není nutný a MOSFET funguje pouze jako odpor. Bylo přidáno ke snížení rychlosti ventilátoru a mnoho dalších obvodů (dokonce i obvod založený na LM317) by pravděpodobně fungoval lépe než moje implementace, ale mohu to zahrnout, pokud to někdo chce.

Krok 2: Ovládejte elektroniku a zapojení displeje

Měřič digitálního displeje musí být zapojen do série se záporným výstupním terminálem, aby snímal proud, a další vodič jde na kladný výstupní terminál pro měření výstupního napětí, jak je znázorněno na výše uvedeném obrázku.

Pro nastavení výstupního napětí je trimr 50 kOhm na 15A buck převaděči nahrazen podobně dimenzovaným jednootáčkovým potenciometrem, který je k přednímu pouzdru prodloužen plochým kabelem. Jedna strana potenciometru je připojena k potenciometru 2 kOhm ve snaze mít knoflík napětí „doladit“, ale jak bude diskutováno později, toto se používá jen zřídka.

Základní vadou použití převodníku buck je, že výstupní napětí je omezeno zhruba o 1 V menší než vstupní napětí, ale odpor potenciometru je přizpůsoben maximálnímu vstupnímu napětí (v tomto případě max. Vstupní napětí = 30 V). To znamená, že pokud dodáte převodníku buck napětí hluboko pod maximálním vstupním napětím, potenciometr bude mít mrtvou zónu - kde otáčením knoflíku se napětí nezmění. K překonání tohoto problému existují dvě možnosti:

1) Použijte kombinovaný převodník buck/boost, který buď zvýší nebo sníží vstupní napětí na cokoli, co je požadováno - tato možnost by byla nejlepší pro velký rozsah výstupního napětí, který je nezávislý na (nikoli omezeném) vstupním napětí.

2) Vyberte potenciometr s odporem, který snižuje mrtvou zónu na přijatelnou úroveň - je to nejlevnější možnost, ale pouze snižuje mrtvou zónu (což ve výsledku zvyšuje rozlišení), takže výstupní napětí je stále omezeno na určité množství pod vstupní napětí.

Šel jsem s možností 2, protože jsem již měl převodník 15A a nechtěl jsem čekat, až dorazí další díly z Číny. Protože požadovaný odpor potenciometru nebyl blízko standardní hodnoty, dal jsem na vnější svorky potenciometru odpor, čímž se efektivně snížil odpor na požadovanou hodnotu.

Krok 3: Případ

Nyní k zábavné a únavné části - vytváření případu. K tomu můžete použít cokoli chcete; dřevo, MDF, plast, kov nebo zcela 3D tisk, pokud jste opravdu chtěli. Šel jsem s kovem a plastem, protože mi tyto materiály nejvíce vyhovují a vypadají spolu hezky (omlouvám se nadšencům do dřeva).

Měl jsem dobré množství materiálu z nerezové oceli, takže hlavní kryt byl vyroben s tímto. Přední a zadní panely byly vyrobeny z plastu (vpředu akrylát, vzadu neznámý žvýkací plast) a základní deska byla vyrobena z ocelového plechu ze stojanu na televizi.

Základna byla oříznuta, aby byla o něco širší a mnohem delší než SMPS, a ve 4 rozích, kde bývaly upevňovací prvky pouzdra SMPS, byly vyvrtány otvory (protože horní polovina pouzdra byla odstraněna kvůli drátům a lepšímu odvodu tepla).

Tyto otvory byly poklepány závitníkem M4, takže k zajištění SMPS k základně bylo možné použít strojní šrouby, spolu s pravoúhlými deskami z nerezové oceli, které se používají k připojení základny k krytu z nerezové oceli a zadnímu panelu. Byly vyvrtány a poklepány dva podobné otvory, aby držel přední panel na místě, tentokrát použitým plastovým pravoúhlým kusem (kvůli blízkosti napájecích připojení).

Přední a zadní panely byly označeny a vyvrtány podle potřeby, poté byly kusy nařezány a ručně uloženy na míru, včetně obdélníkových otvorů pro displej, portů USB a síťového připojení na zadní straně.

Hlavní kryt byl vyznačen na 0,8 mm SS fólii a nařezán na míru úhlovou bruskou, včetně otvoru na boku pro přívod vzduchu. Před ohnutím byly označeny a vyvrtány otvory pro boční a horní část, ale protože nemám plechovou brzdu (zatím), ohyby, které se mi podařilo získat, měly vážný poloměr. Když jsem počítal s menším poloměrem otvorů, zatloukl jsem hrany do nějakého úhlového železa do svěráku, aby se vše správně zarovnalo - to do dílu zavádí nějaký „charakter“a zajišťuje, že každý ví, že je to na míru…

Vše je sestaveno pomocí šroubů M4 nebo lepidla pro díly, které není třeba vyměňovat. Myslím, že je důležité stavět věci s ohledem na provozuschopnost.

Krok 4: Kontrola

Po několikaměsíčním sestavování, testování a používání jsem zjistil, že 2K potenciometr pro funkci „jemné doladění“je hlučný (při otáčení se občas otevře obvod). To bylo nepřijatelné, protože to neočekávaně vyskočilo výstupní napětí, a tak jsem jednoduše otočil 2k pot do jeho minimální polohy, aby nerušil hlavní nastavovací pot. Vysoce kvalitní potenciometry jsou pro takové projekty nezbytností.

Doufám, že to některým z vás pomůže, protože ostatní mi pomohli. Toto je jen jeden z mnoha přístupů a v případě potřeby dalších informací vyzývám k zodpovězení otázek, ať už zde nebo na mém videu na youtube. Děkuji moc a dobře, pokud jste to dotáhli tak daleko, šťastné vytváření!