Napajanje s spremenljivo napetostjo USB: 7 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Že nekaj časa sem imel idejo o spremenljivem napajanju z USB pogonom. Ko sem ga zasnoval, sem ga naredil nekoliko bolj vsestranskega, kar omogoča ne samo vhod USB, ampak karkoli od 3 VDC do 8 V DC prek vtiča USB ali vtičnic za banane. Izhod uporablja vrsto vtičnice, ki bi jo videli v stenski bradavici, in dve vtičnici za banane. Če vanj napajate 5 voltov, lahko spremenite moč od 1,3 voltov do 20 voltov, rahlo obremenjenih z nižjo napetostjo do 200 mA. Sprednji del ima digitalni zaslon, ki prikazuje volte in tok, ki tečejo k obremenitvi. Na zgornji sliki dobavljam mini osciloskop z 9 volti pri 120 mA iz 5 -voltnega napajalnika USB iz priključka USB za prenosni računalnik.

Zaloge:

Deli

(1) 240 ohmski upor, 1/4 vata

(1) 67 k upor, 1/4 vata

(2) 4,7 k upori 1/4 vata

(3) 1 k upori, 1/4 vata

(3) 2N3904 tranzistorji

(1) IRF520 Mosfet ali enakovreden

(2) 1N914 preklopne diode

(1) 1N4007 dioda

(2).01 uF keramični kondenzatorji (shema pravi 8 nF ali.008 uF, vendar je.01 uF lažje dobiti)

(2) 10 uF elektrolitskih kondenzatorjev, 50 voltov

(1) 470 uF elektrolitski kondenzator 50 voltov

(1) Induktor 56 uH (po želji ga lahko navijete na majhen toroid)

(1) 100k trim lonec

(1) Potenciometer 5k 1/2 W, linearni konus

(1) IC napetostni regulator regulatorja napetosti LM317 IC

(4) priključki za banane (moški)

(1) USB priključek standardne velikosti (moški)

(1) modul digitalnega voltmetrskega ampermetra

(1) Stanovanje

(1) Perf ali deska za izdelavo prototipov

(1) črni gumb z zategovalnikom vijakov

Termoskrčljive cevi

Priključne žice v različnih barvah

Lopate (različne velikosti)

Hladilnik in spojina silicija za LM317

Orodja

Spajkalnik, spajkanje, vroče lepilo, vrtalnik s svedri, različni izvijači, različne vrste majhnih klešč, multimeter in osciloskop

1. korak: Pridobite dele

Namerno sem uporabil dele, ki jih je enostavno najti in jih je mogoče odstraniti z odpadnih elektronskih plošč. IC LM317 je zelo pogost, tranzistorji 2N3904 pa so splošnega namena in jih je mogoče zamenjati veliko. Mosfet je prav tako zelo pogost, druge vrste pa se lahko uporabljajo kot nadomestek, če je nadomestek N-kanalni Mosfet in ima podobne ocene. Induktor ni kritičen in lahko ga uporabimo v razponu od 50 do 200 nH. V ta namen jih rešim z izrabljenih plošč gonilnikov CFL žarnic. Uporabite lahko katero koli vrsto projektne škatle. To sem imel pri roki, vendar je cenejša črna popolnoma primerna. Kar zadeva uporabo plošče perf, je moja osebna izbira zaradi enostavnosti spreminjanja.

2. korak: Teorija za vezjem

Zgornje fotografije valne oblike prikazujejo napredovanje valovne oblike. Prva prikazuje valovno obliko na izhodu nestabilnega multivibratorja na vrhu desne diode 1N914. Druga prikazuje valovno obliko na vratih IRF520, zadnja pa valovno obliko pri viru IRF520.

Vezje uporablja stabilen multivibrator z dvema tranzistorjema, ki deluje pri 18 kHz. Izhod kvadratnega vala je vzet z vrha ene od dveh diod 1N914. Tranzistorji so običajni 2N3904. Nizkonapetostni kvadratni val je ojačan z drugim tranzistorjem 2N3904, ki ima pristranski razred C. Tranzistor poveča vhodni kvadratni val za faktor približno 10, kjer prehaja skozi elektrolitski kondenzator in 100 k potenciometer, preden ga nanesemo na vrata IRF520 Mosfeta. Mosfet je ožičen kot povečevalni sekljalnik z izhodnim priključkom, ki ima 56 uH dušilko, ki se vrne na 5-voltno napajanje. Ko se Mosfet vklopi in nato nenadoma izklopi, se v induktorju tvori magnetno polje, ki se nato zruši, kar povzroči povratni EMF. Ta povratna napetost EMF lahko prehaja skozi diodo 1N4007 in je zaporedna z napetostjo vira. Ta se napolni do dodajanja dveh napetosti na elektrolitski sprednji strani kondenzatorja 470 uF. Čip regulatorja napetosti LM317 je konfiguriran kot nastavljiv napajalnik, ki se nastavi s 5k potenciometrom. Napetost brez obremenitve je nastavljiva med 1,3 in 20 voltov. Digitalni voltmeter in ampermeter sta priključena v vezje, da zagotovita ustrezne odčitke napetosti in toka na sprednji plošči.

3. korak: Zgradite stabilni multivibrator in preverite, ali deluje

Namestite Astable Multivibrator skupaj, kot je na sliki. Vklopite s 5 volti in valovna oblika na zbiralniku drugega tranzistorja bi morala izgledati kot žaga na drugi fotografiji s frekvenco približno 18 kHz.

4. korak: Dodajte odseke medpomnilnika/ojačevalnika in ojačevalnika

Ko ugotovite, da nestabilni multivibrator deluje, lahko dodate odsek tranzistorja medpomnilnika. Doda se trim lonec 100 K za nastavitev ravni vhodnega signala na Mosfet. Po namestitvi Mosfeta in ob upoštevanju protistatičnih ukrepov namestite diodo in elektrolitski kondenzator. Preden namestite te dele, boste morda želeli eksperimentirati z dajanjem na ploščo eksperimentatorja, medtem ko preizkušate različne vrednosti induktorja. Razstavil sem kup CFL -jev in ugotovil, da so induktorji kot nalašč za ta namen, le da so se segreli, ko je skozi njih šlo več kot 100 mA. Ugotovil sem, da je ta induktor popoln, saj uporablja debelejšo žico. Uporabite lahko induktorje od 50 do 200 uH in pri tej frekvenci boste dobili dobre rezultate. Priporočam, da med eksperimentiranjem vozite Mosfet iz generatorja funkcij. Pojdite od vrha.5 voltov do vrha do vrha do 5 voltov do vrha. Na kondenzator 470 uF postavite voltmeter in opazujte, kako se napetost na kondenzatorju poveča do večkratne vhodne napetosti. Raztovorjen se je moj dvignil na 30 voltov. Poskrbite, da bo vaš elektrolit 470 uF ocenjen na vsaj 50 voltov.

CFL-kompaktna fluorescenčna luč

5. korak: Dodajte vezje LM317

Ko ste zadovoljni z zmogljivostjo odseka pretvornika ojačevalnika Mosfet, lahko namestite LM317 in njegov hladilnik. Ugotovil sem, da se je LM317 segrel in potrebuje hladilnik, ne pa tudi Mosfet. Če se tuljava segreje, lahko naredite hladilnik iz aluminijaste folije in lepila. Uporabil sem majhen kos pločevine, ki je bil rahlo upognjen okoli tuljave in na mestu zlepljen s topljenim lepilom.

6. korak: izvrtajte luknje v ohišju, pritrdite vtičnice za banane in spredaj namestite digitalni zaslon

Na sprednji plošči izvrtajte luknje za potenciometer (1), (4) luknje za priključke za banane in (2) za kabel USB in vtič tipa adapterja. Ploščo pritrdite na položaj, prikazan na sliki, in vse skupaj povežite. Ugotovil sem, da so vtiči za banane, ki sem jih uporabljal, bolje delovali s priključki za lopate. Nekatere znamke imajo spajkalne priključke na zadnji strani, zato je odvisno od vrste priključka, ki ga uporabljate.

Ploščo na dnu ohišja sem pritrdil z malo vročega lepila za lažje odstranjevanje, če želim spremeniti vezje. Sprednji del črne plastike je bil odrezan, da se prilega ploskvi merilne plošče. Pritrjen je bil s topilnim lepilom. Ko so bile vse vtičnice nameščene na zadnji strani, je bila plošča pritrjena tudi s topljenim lepilom.

7. korak: Končna montaža in testiranje

Zadnji element za priključitev v napravo je napetostni/trenutni modul. Modul je opremljen s črno žico in belo žico, ti gredo na napajanje vhodne napetosti. Oranžna žica zazna izhodno pozitivno napetost. Obstajata dve debeli črni in rdeči žici, ti greta na trenutni šant. Ti so zaporedno povezani z izhodno obremenitvijo, da vam sporočijo, koliko toka črpa vaša obremenitev. Merilniki se ne registrirajo, če polariteto obrnete. Ugotovil sem, da mi tok iz nekega razloga ne bere natančno, zato sem moral eksperimentirati z različnimi debelinami in vrstami žice. Ko sem dobil ustrezne odčitke toka, sem žice spajkal neposredno na sponke na modulu in se tako znebil predvidenih povezav. To bi lahko bila težava le z modulom, ki sem ga uporabljal.

Ta naprava bo začela delovati okoli 3 VDC vhoda in pri tej napetosti bo dala do 7 voltov na 60 mA. Z vhodom 5 voltov vam bo dal največ 11 voltov pri 120 mA neprekinjeno, brez pregrevanja katere koli komponente. Boljši potop toplote vam bo dal večje tokove. To je bilo v obsegu, za katerega sem ga želel uporabiti.