DIY Analogni spremenljivi klopni napajalnik z natančnim omejevalnikom toka: 8 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:06

V tem projektu vam bom pokazal, kako uporabljati znameniti LM317T s tranzistorjem za ojačanje toka in kako uporabiti ojačevalnik toka Linear Technology LT6106 za natančni omejevalnik toka. To vezje vam lahko omogoča uporabo do več kot 5A, vendar tokrat uporablja se samo za 2A lahke obremenitve, ker se odločim za relativno majhen transformator 24V 2A in majhno ohišje. Raje imam izhodno napetost od 0,0V, nato dodam nekaj diod zapored, da prekličem LM317 minimalno izhodno napetost 1,25 V. ta specifikacija. omogoča tudi zaščito pred kratkim stikom. Ta vezja se združijo, da se ustvari analogno spremenljivo napajanje, ki generira 0,0V-28V in 0,0A-2A s preciznim omejevalnikom toka. Učinkovitost talne regulacije in hrupa je precej dobra v primerjavi s podobnimi napajalniki na osnovi DC-DC pretvornika. Zato je ta model bolje uporabiti zlasti za analogne zvočne aplikacije. Začnimo !

Korak: Shema in seznam delov

Rad bi vam pokazal celotno shemo tega projekta.

Za lažjo razlago sem shemo lukenj razdelil na tri dele.

Še naprej bi rad razlagal seznam delov za vsak razdelek.

2. korak: Priprava na vrtanje ohišja in vrtanje

Najprej bi morali zbrati zunanje dele in izvrtati ohišje (ohišje).

Zasnova ohišja tega projekta je bila narejena z Adobe Illustratorjem.

Kar zadeva postavitev delov, sem veliko poskušal razmisliti in se odločiti, kot kaže prva fotografija.

Toda ta trenutek mi je všeč, ker lahko sanjam, kaj bom naredil? ali kaj je bolje?

To je kot čakanje na dober val. To je res dragocen čas! lol.

Kakorkoli že, rad bi priložil tudi datoteko.ai in datoteko.pdf.

Za pripravo na vrtanje ohišja natisnite model na lepilni papir velikosti A4 in ga prilepite na ohišje.

Ko vrtate ohišje, bodo to oznake in to bo kozmetična zasnova ohišja.

Če se je papir umazal, ga odstranite in znova prilepite papir.

Če ste se pripravili na vrtanje ohišja, lahko začnete vrtanje ohišja glede na sredinske oznake na ohišju.

Močno vam priporočam, da velikost lukenj na nalepljenem papirju opišete tako 8Φ, 6Φ.

Orodja za uporabo so električni vrtalnik, svedri, koračni svedri ter ročno orodje za grizenje ali orodje dremel.

Bodite previdni in si vzemite dovolj časa, da se izognete nesreči.

Varnost

Potrebna so zaščitna očala in zaščitne rokavice.

3. korak: Section Oddelek za vhod AC

Po končanem vrtanju ohišja in zaključku začnimo izdelovati električne plošče in ožičenje.

Tu je seznam delov. Oprostite, ker so nekatere povezave za japonskega prodajalca.

Upam, da boste pri bližnjih prodajalcih dobili podobne dele.

1. Uporabljeni deli. Odseka AC vhod

Prodajalec: deli Marutsu- 1 x RC-3:

Cena: ￥ 1, 330 (pribl. 12 USD)

- 1 x 24V 2A izmenični transformator [HT-242]:

Cena: ￥ 2, 790 (pribl. 26 USD), če vam je všeč 220V vhod, izberite [2H-242] ￥ 2, 880

- 1 x koda AC z vtičem:

Cena: 180 USD (približno 1,5 USD)

-1 x škatla z varovalkami AC 【F-4000-B】 Sato deli: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/Cena: ￥180 (približno 1,5 USD)

- 1 x stikalo za izmenični tok (veliko) NKK 【M-2022L/B】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15771/Cena: ￥ 380 (pribl. 3,5 USD)

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

- 1 x usmerniška dioda za most (velika) 400V 15A 【GBJ1504-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12699673/Cena: ￥ 318 (pribl. 3,0 USD)

- 1 x usmerniška dioda za most (majhna) 400V 4A 【GBU4G-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12703750/Cena: ￥ 210 (pribl. 2,0 USD)

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

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

Oprostite zaradi neprijetne povezave do japonskega spletnega mesta. Prosimo, poiščite prodajalca, ki ravna s podobnimi deli, in navedite te povezave.

4. korak: ② Srednji del (DC krmilno vezje)

Od tu je krmilni del enosmerne napetosti glavnega napajalnika.

Delovanje tega dela bo kasneje razloženo tudi na podlagi rezultatov simulacije.

V bistvu uporabljam klasični LM317T z velikim tranzistorjem za velike izhodne zmogljivosti do 3A.

Za preklic 1,25 V minimalne izhodne napetosti LM317T sem dodal D8 diodo za Vf v Q2 Vbe.

Mislim, da je Vf pri D8 pribl. 0,6 V in Q2 Vbe tudi pribl. 0,65 V, potem je skupaj 1,25 V.

(Toda ta napetost je odvisna od If in Ibe, zato je za uporabo te metode potrebna previdnost)

Del okoli Q3, obdan s črtkano črto, ni nameščen. (za dodatno možnost za prihodnjo funkcijo toplotnega izklopa.)

Rabljeni deli so navedeni spodaj, 0．1Ω 2W Akizuki Densho

hladilnik 【34H115L70】 Multsu deli

Usmerjevalna dioda (100V 1A) IN4001 ebay

LM317T IC nadzor napetosti Akizuki Denshi

General Purose NPN Tr 2SC1815 Akizuki Denshi

U2 LT6106 Current Sense IC Akizuki Denshi

Nagib pretvorbe tiskanega vezja za LT6106 (SOT23) Akizuki Denshi

Primerjalnik U3 IC NJM2903 Akizuki Denshi

POT 10kΩ 、 500Ω 、 ５KΩ Akizuki Denshi

5. korak: ③ Izhodni odsek

Zadnji del je Output Section.

Všeč so mi retro analogni števci, nato sem sprejel analogni števec.

Za zaščito izhoda sem sprejel Poly Switch (ponastavljivo varovalko).

Rabljeni deli so navedeni spodaj, Ponastavljiva varovalka 2,5 Ａ REUF25 Akizuki Denshi

Registrator odzračevalnika 2.2KΩ 2W Akizuki Denshi

32V Analogni merilec voltov (Panelni števec) Akizuki Denshi

3A Analogni merilnik voltov (Panelni števec) Akizuki Denshi

Izhodni priključek MB-126G Rdeče-črni Akizuki Denshi

Univerzalna plošča za kruh 210 x 155 mm Akizuki Denshi

Terminal za ploščo za kruh (po želji) Akizuki

6. korak: Dokončajte sestavljanje in testiranje

Doslej mislim, da je bila tudi vaša glavna plošča dokončana.

Nadaljujte z ožičenjem na delih, pritrjenih na ohišje, kot so stroji, števci, sponke.

Če ste projekt končali.

Zadnji korak je testiranje projekta.

Osnovne specifikacije tega analognega napajalnika so

1, 0 ～ 30V groba nastavitev in fina nastavitev izhodne napetosti.

2, 0 ～ 2.0A izhodni tok z omejevalnikom (priporočam uporabo pod specifikacijami transformatorja)

3, stikalo za spreminjanje izhodne napetosti na zadnji plošči za zmanjšanje okoljske izgube

(0 ～ 12V, 12 ～ 30V)

Osnovno testiranje

Testiranje delovanja vezja.

Kot lažno obremenitev sem uporabil 5W 10Ω upor, kot je prikazano na fotografiji.

Ko nastavite 5V, zagotavlja 0,5A. 10V 1A, 20V 2.0A.

Ko nastavite trenutno omejitev na svojo najljubšo raven, trenutni omejevalnik deluje.

V tem primeru se izhodna napetost znižuje glede na nastavitveni izhodni tok.

Testiranje valovne oblike osciloskopa

Rad bi vam pokazal tudi valovne oblike osciloskopa.

Prva valovna oblika je napetost, ki narašča, ko vklopite napajanje enote.

CH1 (modra) je tik za usmernikom in 2200uF kondenzatorjem pribl. 35V 5V/razdelek).

CH2 (nebesno modra) je izhodna napetost enote (2V/div). Nastavljen je na 12V in zmanjšuje vhodno valovanje.

Druga valovna oblika je povečana valovna oblika.

CH1 in CH2 sta zdaj 100mV/div. CH2 valovanje ni opaziti, ker povratne informacije IC LM317 pravilno delujejo.

Naslednji korak bi bil preizkus pri 11V s 500mA tokovno obremenitvijo (22Ω 5W). Se spomnite Ohmovega nizkega I = R / E?

Nato se valovanje vhodne napetosti CH1 poveča na 350mVp-p, vendar tudi na izhodni napetosti CH2 ni opaziti nobenega valovanja.

Rad bi primerjal z nekim regulatorjem povratnega toka DC-DC z enako obremenitvijo 500 mA.

Na izhodu CH2 je opazen velik preklopni hrup 200 mA.

Kot lahko vidite, Na splošno je analogno napajanje primerno za zvočno uporabo z nizkim šumom.

Kaj pa to ?

Če imate dodatna vprašanja, me prosim vprašajte.

7. korak: Dodatek 1: Podrobnosti o delovanju vezja in rezultati simulacije

Vau, toliko bralcev več kot 1k je bilo obiskanih v moji prvi objavi.

Preprosto sem razgledan, da vidim števec ogledov.

No, rad bi se vrnil k svoji temi.

Vhodni odsek Simulacijski rezultati

Za preverjanje zasnove vezja sem uporabil simulator LT Spice.

V zvezi s tem, kako namestiti ali kako uporabljati LT Spice, poiščite google.

Je brezplačen in dober analogni simulator za učenje.

Prva shema je poenostavljena za simulacijo LT Spice in rad bi priložil tudi datoteko.asc.

Druga shema je za simulacijo vhoda.

Kot primerjalne podatke za transformator sem opredelil napetostni odmik vira napetosti 0, amplitudo 36 V, frekvenco 60 Hz in vhodni upor 5 ohmov. Kot veste, je izhodna napetost transformatorja prikazana v rms, potem mora biti 24Vrms izhodna napetost 36Vpeak.

Prva valovna oblika je vir napetosti + (zelena) in mostični usmernik + w/ 2200uF (modra). Napajal bo okoli 36 V.

LT Spice ni mogel uporabiti spremenljivega potenciometra, za to vezje bi želel nastaviti fiksno vrednost.

Izhodna napetost 12V tokovna meja 1A tako. Rad bi nadaljeval z naslednjim korakom.

Odsek za nadzor napetosti z uporabo LT317T

Naslednja slika prikazuje delovanje LT317, v bistvu LT317 deluje kot tako imenovani regulator shunt, kar pomeni, da izhodna napetost pin na Adj. pin je vedno 1,25 V referenčna napetost ne glede na vhodno napetost.

To pomeni tudi, da določen tok krvavi v R1 in R2. Trenutni LM317 adj. pin na R2 tudi obstajajo, vendar premajhni kot 100uA, potem ga lahko zanemarimo.

Do sedaj ste lahko jasno razumeli, da je tok I1, ki krvavi v R1, vedno stalen.

Potem bi lahko naredili formulo R1: R2 = Vref (1,25 V): V2. Izberem 220Ω do R1 in 2.2K do R2, Nato se formula pretvori V2 = 1,25 V x 2,2 k / 220 = 12,5 V. Zavedajte se, da je dejanska izhodna napetost V1 in V2.

Nato se na izhodnem zatiču LM317 in GND prikaže 13,75 V. Zavedajte se tudi, da ko je R2 nič, izhod 1,25 V

ostanejo.

Nato sem uporabil preprosto rešitev, za izklop 1,25V sem uporabil samo izhodni tranzistor Vbe in diodo Vf.

Na splošno sta Vbe in Vf okoli 0,6 do 0,7 V. Zavedati pa se morate tudi značilnosti Ic - Vbe in If - Vf.

Kaže, da je pri uporabi te metode za preklic 1,25V potreben določen odzračevalni tok.

Zato dodam odzračevalni register R13 2.2K 2W. Krvari pribl. 5mA pri izhodu 12V.

Do sedaj sem malo utrujen razlagati. Potrebujem kosilo in kosilo za pivo. (Lol)

Nato bi postopoma nadaljeval naslednji teden. Tako se opravičujem za vaše nevšečnosti.

Naslednji korak bi rad razložil, kako natančno deluje omejevalnik toka, s simulacijo koraka obremenitve parametrov obremenitve LT Spice.

Odsek omejevalnika toka z uporabo LT6106

Obiščite spletno mesto Linear Technology in si oglejte podatkovni list za aplikacijo LT6106.

www.linear.com/product/LT6106

Rad bi prikazal risbo, da pojasni tipično aplikacijo, ki opisuje AV = 10 za primer 5A.

Obstaja 0,02 ohmski tok zaznavnega registra in zaznani izhod iz izhoda je zdaj 200mV/A

izhodni pin bi se dvignil do 1V pri 5A, kajne?

Pomislimo na mojo prijavo s tem tipičnim primerom v mislih.

Tokrat bi radi uporabili omejitev toka pod 2A, potem je primeren 0,1 ohm.

V tem primeru se dvig zatiča 2V pri 2A? To pomeni, da je občutljivost zdaj 1000mV/A.

Po tem moramo samo vklopiti / izklopiti pin LM317 ADJ z generičnim primerjalnikom

kot NJM2903 LM393 ali LT1017 in generični NPN tranzistor, kot je 2SC1815 ali BC337?

ki se odrežejo z zaznano napetostjo kot pragom.

Do sedaj je razlaga vezja končana in začnimo s popolnimi simulacijami vezja!

8. korak: Dodatek 2: Simulacija korakov vezja in rezultati simulacije

Rad bi razložil tako imenovano simulacijo korakov.

Običajna preprosta simulacija simulira samo en pogoj, s postopno simulacijo pa lahko pogoje nenehno spreminjamo.

Na primer, definicija simulacije korakov za register obremenitve R13 je prikazana na naslednji fotografiji in spodaj.

.step param Rf list 1k 100 24 12 6 3

To pomeni, da je vrednost R13, prikazana kot {Rf}, od 1K ohma, (100, 24, 12, 6) do 3 ohma.

Kot je očitno razumljivo, ko je tok 1K ohma, ki ga vleče v obremenitev R, ①12mA

(ker je izhodna napetost zdaj nastavljena na 12V).

in ②120mA pri 100 ohm, ③1A pri 12 ohm, ④2A pri 6 ohm, ⑤4A pri 3 ohm.

Lahko pa vidite, da je prag napetosti nastavljen na 1V z R3 8k in R7 2k (napetost za primerjalnik pa je 5V).

Potem iz pogoja ③ naj bi delovalo vezje omejevalnika toka. Naslednja risba je rezultat simulacije.

Kaj pa to do sedaj?

Morda bo malce težko razumeti. ker je rezultat simulacije morda težko berljiv.

Zelene črte prikazujejo izhodno napetost, modre pa izhodni tok.

Vidite lahko, da je napetost relativno stabilna do 12 ohm 1A, vendar se napetost od 6 ohma 2A zmanjša na 6V, da se tok omeji na 1A.

Vidite lahko tudi, da je izhodna napetost DC od 12mA do 1A nekoliko padla.

To je skoraj posledica nelinearnosti Vbe in Vf, kot sem pojasnil v prejšnjem razdelku.

Rad bi dodal naslednjo simulacijo.

Če na priloženi shemi simulacije izpustite D7, bodo rezultati izhodne napetosti relativno stabilni.

(izhodna napetost pa je višja od prejšnje, seveda.)

Ampak to je neke vrste kompromis, saj bi rad ta projekt nadziral od 0V, čeprav je stabilnost nekoliko izgubljena.

Če začnete uporabljati analogno simulacijo, kot je LT Spice, je preprosto preveriti in preizkusiti vašo zamisel o analognem vezju.

Hmmm, na koncu se mi zdi, da sem sčasoma dokončal popolno razlago.

Za vikend potrebujem nekaj piva (lol)

Če imate kakršna koli vprašanja o tem projektu, me prosim vprašajte.

In upam, da boste z mojim člankom uživali v dobrem DIY življenju!

S spoštovanjem,