Vaihteleva USB -virtalähde: 7 vaihetta (kuvien kanssa)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Minulla on ollut jo jonkin aikaa idea USB -virtalähteestä. Kun suunnittelin sen, tein siitä hieman monipuolisemman, mikä mahdollistaa paitsi USB -tulon, myös kaiken 3 VDC: stä 8 VDC: hen USB -pistokkeen tai banaaniliittimien kautta. Lähtö käyttää sen tyyppistä pistoketta, jonka näkisit seinässä ja kahdessa banaanipistokkeessa. Jos syötät siihen 5 volttia, voit muuttaa ulostuloa 1,3 voltista 20 volttiin, joka on kevyesti ladattu pienemmillä jännitteillä jopa 200 mA: iin. Etupuolella on digitaalinen näyttö, joka näyttää kuormalle menevät voltit ja virran. Yllä olevassa kuvassa toimitan mini -oskilloskoopin, jossa on 9 volttia 120 mA: lla 5 voltin USB -virtalähteestä kannettavan tietokoneen USB -liittimestä.

Tarvikkeet:

Osat

(1) 240 ohmin vastus, 1/4 wattia

(1) 67 k: n vastus, 1/4 wattia

(2) 4,7 k vastukset 1/4 wattia

(3) 1 k vastukset, 1/4 wattia

(3) 2N3904 -transistorit

(1) IRF520 Mosfet tai vastaava

(2) 1N914 kytkentädiodit

(1) 1N4007 -diodi

(2).01 uF keraamiset kondensaattorit (kaaviossa sanotaan 8 nF tai.008 uF, mutta.01 uF on helpompi saada)

(2) 10 uF elektrolyyttikondensaattoria, 50 volttia

(1) 470 uF elektrolyyttikondensaattori 50 volttia

(1) 56 uH: n induktori (voidaan kääriä haluttaessa pieneen toroidiin)

(1) 100k trimmausastia

(1) 5k 1/2 watin potentiometri, lineaarinen kartio

(1) LM317 IC -jännitesäätimen IC -siru

(4) banaanitunkit (uros)

(1) vakiokokoinen USB -liitin (uros)

(1) digitaalinen volttimittarin ampeerimoduuli

(1) Asuminen

(1) Perf tai prototyyppikortti

(1) musta nuppi ruuvikiristimellä

Lämpökutistuva letku

Erilaisia kytkentäjohdon värejä

Spade -liittimet (erikokoisia)

Jäähdytyselementti ja piiyhdiste LM317: lle

Työkalut

Juotin, juote, sulateliima, pora, jossa on poranterät, eri ruuvimeisselit, erityyppiset pienet pihdit, yleismittari ja oskilloskooppi

Vaihe 1: Osien hankkiminen

Käytin tarkoituksella osia, jotka ovat helposti löydettävissä ja jotka voidaan pelastaa elektroniikkaromuista. LM317 -IC on hyvin yleinen ja 2N3904 -transistorit ovat yleiskäyttöisiä ja monenlaisia tyyppejä voidaan korvata. Mosfet on myös hyvin yleinen, ja muita tyyppejä voidaan käyttää korvikkeena, kunhan korvaaja on N-kanavainen Mosfet ja sillä on samanlaiset luokitukset. Induktori ei ole kriittinen, ja monia alueella 50-200 nH voidaan käyttää. Tätä tarkoitusta varten pelastan ne käytettyjen CFL -lamppujen ohjainlevyiltä. Mitä tahansa projektilaatikkoa voidaan käyttää. Minulla oli tämä käsillä, mutta halvempi musta sopii täydellisesti. Mitä tulee perf -levyn käyttöön, se on henkilökohtainen valintani, koska muutokset voidaan tehdä helposti.

Vaihe 2: Teoria piirin takana

Yllä olevat aaltomuodon valokuvat osoittavat aaltomuodon etenemisen. Ensimmäinen osoittaa aaltomuodon epävakaan multivibraattorin ulostulossa oikeanpuoleisen 1N914 -diodin yläosassa. Toinen näyttää aaltomuodon IRF520: n portilla ja viimeinen osoittaa aaltomuodon IRF520: n lähteellä.

Piiri käyttää kahden transistorin epävakaata multivibraattoria, joka toimii 18 kHz: n taajuudella. Neliöaaltolähtö otetaan toisen 1N914 -diodin yläosasta. Transistorit ovat yleisiä 2N3904: n. Pienjänniteaukkoa tehostaa toinen 2N3904 -transistori, joka on puolueellinen luokka C. Transistori tehostaa tuloaukkoaaltoa noin 10 kertoimella, missä se kulkee elektrolyyttikondensaattorin ja 100 000 potentiometrin läpi ennen kuin se asetetaan IRF520 Mosfetin portille. Mosfet on kytketty tehosekoittimeksi, ja lähdeliittimessä on 56 uH kuristin, joka palaa 5 voltin syöttöön. Kun Mosfet kytketään päälle ja sammutetaan äkillisesti, induktorin magneettikenttä muodostuu ja sitten romahtaa muodostaen takaisin EMF: n. Tämän EMF -vastajännitteen annetaan virrata 1N4007 -diodin läpi ja se on sarjassa lähdejännitteen kanssa. Tämä lataa jopa kahden jännitteen lisäämiseen 470 uF: n elektrolyyttisessä kondensaattorin etupuolella on LM317 -jännitesäätimen siru, joka on konfiguroitu säädettäväksi virtalähteeksi, jota säädetään 5k -potentiometrillä. Kuormittamaton jännite on säädettävissä 1,3 voltin ja 20 voltin välillä. Digitaalinen volttimittari ja ampeerimittari on kytketty piiriin, jotta etupaneelista saadaan oikeat jännite- ja virtalukemat.

Vaihe 3: Rakenna Astable -monivibraattori ja katso, toimiiko se

Laita Astable -monivibraattori yhteen kuten kuvassa. Käynnistä 5 voltilla ja toisen transistorin kollektorin aaltomuodon pitäisi näyttää toisen kuvan sahahampaalta, jonka taajuus on noin 18 kHz.

Vaihe 4: Lisää puskurin/vahvistimen ja tehostusmuuntimen osiot

Kun on todettu, että epävakaa multivibraattori toimii, voit lisätä puskuritransistoriosan. 100 K trimmitaso lisätään Mosfetin signaalitulon tason asettamiseksi. Kun olet asentanut Mosfetin, asenna diodi ja elektrolyyttikondensaattori antistaattisten varotoimenpiteiden aikana. Ennen kuin asennat nämä osat, sinun kannattaa kokeilla niiden asettamista kokeilulaudalle ja kokeilla erilaisia induktorin arvoja. Irrotin joukon CFL -lamppuja ja huomasin, että induktorit ovat täydellisiä tähän tarkoitukseen, paitsi että ne kuumentuivat yli 100 mA: n läpi. Löysin tämän induktorin olevan täydellinen, koska se käyttää paksumpaa lankaa. Voit käyttää 50 - 200 uH: n induktoreita ja saat hyviä tuloksia tällä taajuudella. Suosittelen ajamaan Mosfetia toimintogeneraattorista kokeilun aikana. Siirry 0,5 voltin huippusta huippuun 5 voltin huippusta huippuun. Aseta volttimittari 470 uF: n kondensaattorin poikki ja katso, kuinka jännite kasvaa kondensaattorin yli moninkertaiseksi tulojännitteeseen nähden. Kuormittamattomana minun jännite ylitti 30 volttia. Varmista, että 470 uF elektrolyytti on mitoitettu vähintään 50 voltille.

CFL-kompakti loisteputki

Vaihe 5: Lisää LM317 -piiri

Kun olet tyytyväinen Mosfet Boost Converter -osion suorituskykyyn, voit asentaa LM317: n ja sen jäähdytyselementin. Huomasin, että LM317 kuumeni ja tarvitsi jäähdytyselementin, mutta ei Mosfetia. Jos kela kuumenee, voit tehdä jäähdytyselementin alumiinifoliosta ja liimasta. Käytin pientä metallilevyä, joka oli taivutettu kelan ympärille löysästi ja liimattu paikalleen kuumasulaliimalla.

Vaihe 6: Poraa reikiä koteloon, kiinnitä banaaniliittimet ja kiinnitä digitaalinäyttö etuosaan

Poraa etupaneeliin reiät potentiometrille (1), (4) reiät banaaniliittimille ja (2) USB -kaapelille ja sovittimen pistokkeelle. Asenna piirilevy kuvan osoittamaan asentoon ja kytke kaikki johdot yhteen. Huomasin, että käyttämäni banaanitulpat toimivat paremmin niille liitettyjen lapaliittimien kanssa. Joidenkin merkkien takana on juotosliittimet, joten se riippuu käyttämäsi liittimen tyypistä.

Kiinnitin levyn kotelon pohjalle hiukan kuumasulateliimalla, jotta se on helppo poistaa, jos haluan tehdä muutoksia piiriin. Etuosa mustaa muovia leikattiin mittaripaneelin pinnan mukaiseksi. Se kiinnitettiin kuumaliimalla. Kun kaikki tunkit olivat paikallaan takana, paneeli pidettiin myös paikallaan kuumaliimalla.

Vaihe 7: Lopullinen kokoonpano ja testaus

Viimeinen laite, joka johdotetaan laitteeseen, on jännite/virta -moduuli. Moduulissa on musta ja valkoinen johto, jotka menevät syöttöjännitteeseen. Oranssi johto tunnistaa positiivisen lähtöjännitteen. On olemassa kaksi paksua mustaa ja punaista johtoa, jotka menevät nykyiseen shunttiin. Nämä menevät sarjaan lähtökuorman kanssa kertoaksesi, kuinka paljon virtaa kuormasi vetää. Mittarit eivät rekisteröidy, jos napaisuus käännetään päinvastaiseksi. Huomasin, että jostain syystä virta ei lukenut minulle tarkasti, joten jouduin kokeilemaan eri langanpaksuuksia ja -tyyppejä. Kun sain oikeat virtalukemat, juotin johdot suoraan moduulin liittimiin päästäen eroon mukana toimitetuista liitännöistä. Tämä on saattanut olla ongelma vain käyttämässäni moduulissa.

Tämä laite alkaa toimia noin 3 VDC: n tulon ympärillä ja antaa tällä jännitteellä jopa 7 voltin tehon 60 mA: n virralla. 5 voltin sisääntulolla se antaa sinulle enintään 11 volttia 120 mA: n jännitteellä jatkuvasti ilman ylikuumenemista. Parempi lämmönpoisto antaa sinulle suurempia virtauksia. Tämä oli hyvin alueella, johon halusin käyttää sitä.