Nastavljiv linearni napajalnik z dvojnim izhodom: 10 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Lastnosti:

• AC - DC pretvorba Dvojne izhodne napetosti (pozitivno - ozemljitev - negativno)
• Nastavljive pozitivne in negativne tirnice
• Samo enosmerni izmenični transformator
• Izhodni hrup (20 MHz-BWL, brez obremenitve): Približno 1,12 mVpp
• Nizek šum in stabilni izhodi (idealno za napajanje Opampov in pred ojačevalnikov)
• Izhodna napetost: +/- 1,25 V do +/- 25 V Največji izhodni tok: 300 mA do 500 mA
• Poceni in enostavno spajkanje (vsi sestavni paketi so DIP)

Dvojni izhod z nizkim šumom je bistveno orodje za vse ljubitelje elektronike. Obstaja veliko okoliščin, da je potreben napajalnik z dvojnim izhodom, na primer projektiranje predpojačevalnikov in napajanje OPAMP. V tem članku bomo zgradili linearno napajanje, ki ga lahko uporabnik neodvisno prilagodi svojim pozitivnim in negativnim tirnicam. Poleg tega se na vhodu uporablja samo navaden enosmerni transformator.

[1] Analiza vezja

Slika 1 prikazuje shematski diagram naprave. D1 in D2 sta usmerniški diodi. C1 in C2 izdelata prvo stopnjo filtra za zmanjšanje hrupa.

1. korak: Slika 1, Shematski diagram napajalnika z nizkim šumom

R1, R2, C1, C2, C3, C4, C5 in C6 zgradijo nizkoprepustni RC filter, ki zmanjšuje hrup tako pozitivnih kot negativnih tirnic. Obnašanje tega filtra je mogoče preučiti tako v teoriji kot v praksi. Te meritve lahko izvede osciloskop s funkcijo bode plot, na primer Siglent SDS1104X-E. IC1 [1] in IC2 [2] sta glavni regulacijski komponenti tega vezja.

V skladu s podatkovnim listom IC1 (LM317): »Naprava LM317 je nastavljiv regulator pozitivne napetosti s tremi priključki, ki lahko napaja več kot 1,5 A v območju izhodne napetosti od 1,25 V do 37 V. Za to sta potrebna le dva zunanja upora. nastavite izhodno napetost. Naprava ima značilno linijsko regulacijo 0,01% in običajno regulacijo obremenitve 0,1%. Vključuje omejevanje toka, zaščito pred termično preobremenitvijo in varno območje delovanja. Zaščita pred preobremenitvijo ostane aktivna, tudi če je priključek ADJUST odklopljen."

Kot je jasno, ta regulator uvaja dobre številke regulacije linij in obremenitev, zato lahko pričakujemo stabilno izhodno tirnico. To je enako kot IC2 (LM337). Edina razlika je v tem, da se ta čip uporablja za uravnavanje negativnih napetosti. D3 in D4 se uporabljata za zaščito.

Diode zagotavljajo nizko impedančno izpustno pot, ki preprečuje praznjenje kondenzatorjev (C9 in C10) v izhod regulatorjev. R4 in R5 se uporabljata za nastavitev izhodnih napetosti. C7, C8, C9 in C10 se uporabljajo za filtriranje preostalih izhodnih šumov.

[2] Postavitev tiskanega vezja

Slika 2 prikazuje shemo tiskanega vezja vezja. Zasnovan je na enoslojni PCB plošči in vsi sestavni paketi so DIP. Vsakdo lahko preprosto spajka komponento in začne uporabljati napravo.

2. korak: Slika 2, postavitev tiskanega vezja napajalnika

Knjižnice komponent SamacSys sem uporabil za IC1 [3] in IC2 [4]. Te knjižnice so brezplačne in še pomembneje sledijo industrijskim standardom IPC. Uporabljam Altium, zato sem knjižnice namestil neposredno z vtičnikom Altium [5]. Slika 3 prikazuje izbrane komponente. Podobne vtičnike lahko uporabite za KiCad in drugo programsko opremo CAD.

3. korak: Slika 3, Knjižnice komponent SamacSys (vtičnik AD) za IC1 (LM137) in IC2 (LM337)

Slika 4 prikazuje 3D pogled na tiskano vezje.

4. korak: Slika 4, 3D pogled zadnje plošče PCB

[3] Montaža in preskus Slika 5 prikazuje sestavljeno ploščo. Odločil sem se, da bom uporabil 220V do 12V transformator, da dobim največ +/- 12V na izhodu. Slika 6 prikazuje potrebno ožičenje.

5. korak: Slika 5, Sestavljeno vezje

Korak 6: Slika 6, Shema ožičenja transformatorja in vezja

Z obračanjem večvrtilnih potenciometrov R4 in R5 lahko neodvisno nastavite napetosti na pozitivni in negativni tirnici. Slika 7 prikazuje primer, kjer sem nastavil izhod na +/- 9V.

Korak 7: Slika 7, +/- 9V tirnice na izhodu

Zdaj je čas za merjenje izhodnega hrupa. Uporabil sem osciloskop Siglent SDS1104X-E, ki na vhodu uvede občutljivost 500uV/div, zaradi česar je idealen za takšne meritve. Channel-one sem postavil na 1X, AC-sklopko, omejitev pasovne širine 20 MHz, nato nastavil način pridobivanja na zaznavanje vrha.

Nato sem odstranil ozemljitveni kabel in uporabil sondo z vzmetjo. Upoštevajte, da ta meritev ni pod izhodno obremenitvijo. Slika 8 prikazuje zaslon osciloskopa in rezultat testa. Vpp vrednost hrupa je okoli 1,12 mV. Upoštevajte, da bo povečanje izhodnega toka povečalo raven hrupa/valovanja. To je resnična zgodba za vse napajalnike.

8. korak: Slika 8, Izhodni šum napajalnika (pod brez obremenitve)

Stopnja moči uporov R1 in R2 določa izhodni tok. Zato sem izbral 3W upore. Če nameravate črpati velike tokove ali je razlika v napetosti med vhodom in izhodom regulatorja velika, ne pozabite namestiti ustreznih hladilnikov na IC1 in IC2. Z uporabo 3W uporov lahko pričakujete, da boste dobili 500 mA (max). Če uporabljate 2W upore, se ta vrednost seveda zmanjša na nekje 300mA (max).

[4] Materiali

Slika 9 prikazuje kosovnico materiala.

9. korak: Slika 9, Predmet materiala

10. korak: Reference

Vir:

[1] Podatkovni list LM317:

[2] Podatkovni list LM337:

[3]: Shematski simbol in odtis PCB za LM317:

[4]: Shematski simbol in odtis PCB za LM337:

[5]: Vtičnik Altium: