Säädettävä kaksoislähtöinen lineaarinen virtalähde: 10 vaihetta (kuvien kanssa)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Ominaisuudet:

• AC - DC -muunnos Kaksinkertaiset lähtöjännitteet (positiivinen - maadoitus - negatiivinen)
• Säädettävät positiiviset ja negatiiviset kiskot
• Vain yhden lähdön AC-muuntaja
• Lähtökohina (20 MHz-BWL, ei kuormaa): Noin 1,12 mVpp
• Hiljainen ja vakaat lähdöt (ihanteellinen virtalähteille ja esivahvistimille)
• Lähtöjännite: +/- 1,25V-+/- 25V Suurin lähtövirta: 300 mA-500 mA
• Halpa ja helppo juottaa (kaikki komponenttipakkaukset ovat DIP)

Kaksoislähtöinen hiljainen virtalähde on välttämätön työkalu kaikille elektroniikan harrastajille. Monissa olosuhteissa kaksoislähtöinen virtalähde on tarpeen, kuten esivahvistimien suunnittelu ja OPAMP-virtalähteiden käyttö. Tässä artikkelissa aiomme rakentaa lineaarisen virtalähteen, jonka käyttäjä voi säätää positiivisia ja negatiivisia kiskojaan itsenäisesti. Lisäksi tulossa käytetään vain tavallista yksilähtöistä vaihtovirtamuuntajaa.

[1] Piirien analyysi

Kuva 1 esittää laitteen kaaviokuvaa. D1 ja D2 ovat tasasuuntausdiodit. C1 ja C2 rakentavat ensimmäisen kohinanvaimennussuodatinvaiheen.

Vaihe 1: Kuva 1, kaaviokuva alhaisen melun teholähteestä

R1, R2, C1, C2, C3, C4, C5 ja C6 rakentavat alipäästösuodattimen, joka vähentää sekä positiivisten että negatiivisten kiskojen kohinaa. Tämän suodattimen käyttäytymistä voidaan tutkia sekä teoriassa että käytännössä. Oskilloskooppi, jossa on bodekaavioominaisuus, voi suorittaa nämä mittaukset, kuten Siglent SDS1104X-E. IC1 [1] ja IC2 [2] ovat tämän piirin tärkeimmät säätökomponentit.

IC1 (LM317): aseta lähtöjännite. Laitteen tyypillinen linjasäätö on 0,01% ja tyypillinen kuorman säätö 0,1%. Se sisältää virranrajoituksen, ylikuormitussuojan ja turvallisen käyttöalueen. Ylikuormitussuoja pysyy toiminnassa, vaikka ADJUST -pääte on irrotettu”.

Kuten on selvää, tämä säädin tuo hyvät linja- ja kuormitussäädöt, joten voimme odottaa saavan vakaan ulostulokiskon. Tämä on sama kuin IC2 (LM337). Ainoa ero on, että tätä sirua käytetään negatiivisten jännitteiden säätämiseen. D3 ja D4 ovat suojattuja.

Diodit tarjoavat matalan impedanssin purkausreitin estämään kondensaattoreiden (C9 ja C10) purkautumisen säätimien lähtöön. R4 ja R5 käytetään lähtöjännitteiden säätämiseen. C7, C8, C9 ja C10 käytetään suodattamaan jäljellä olevat äänet.

[2] PCB -asettelu

Kuva 2 esittää piirilevyn piirilevyasettelua. Se on suunniteltu yksikerroksiselle piirilevylle ja kaikki komponenttipakkaukset ovat DIP-levyjä. Kaikkien on melko helppo juottaa komponentti ja aloittaa laitteen käyttö.

Vaihe 2: Kuva 2, Virtalähteen piirilevyasettelu

Käytin SamacSys -komponenttikirjastoja IC1: lle [3] ja IC2: lle [4]. Nämä kirjastot ovat ilmaisia, ja mikä tärkeintä, ne noudattavat teollisia IPC -jalanjälkistandardeja. Käytän Altiumia, joten asensin kirjastot suoraan Altium -laajennuksella [5]. Kuva 3 esittää valitut komponentit. Samanlaisia laajennuksia voidaan käyttää KiCadissa ja muissa CAD -ohjelmistoissa.

Vaihe 3: Kuva 3, SamacSys -komponenttikirjastot (AD -laajennus) IC1: lle (LM137) ja IC2 (LM337)

Kuva 4 esittää 3D -näkymän piirilevystä.

Vaihe 4: Kuva 4, 3D -näkymä lopullisesta piirilevystä

[3] Kokoonpano ja testi Kuvassa 5 esitetään koottu levy. Päätin käyttää 220V-12V muuntajaa saadaksesi maksimissaan +/- 12V ulostulossa. Kuva 6 esittää tarvittavat johdotukset.

Vaihe 5: Kuva 5, Piirilevy koottu

Vaihe 6: Kuva 6, Muuntajan ja piirin kytkentäkaavio

Käännä R4- ja R5 -monikierrospotentiometrejä, voit säätää positiivisten ja negatiivisten kiskojen jännitteitä itsenäisesti. Kuvassa 7 on esimerkki, jossa olen säätänyt lähtöä +/- 9V.

Vaihe 7: Kuva 7, +/- 9V kiskot ulostulossa

Nyt on aika mitata lähtökohina. Käytin Siglent SDS1104X-E-oskilloskooppia, joka tuo tuloon 500uV/div-herkkyyden, mikä tekee siitä ihanteellisen tällaisiin mittauksiin. Laitoin kanava-1: n 1-kertaiseksi, AC-kytkennän, 20 MHz: n kaistanleveysrajan ja asetin sitten hankinta-tilan huipputunnistukseen.

Sitten irrotin maadoitusjohdon ja käytin anturin maajousta. Huomaa, että tämä mittaus ei ole lähtökuormitettuna. Kuva 8 esittää oskilloskooppinäytön ja testituloksen. Melun Vpp -luku on noin 1,12 mV. Huomaa, että lähtövirran lisääminen lisää kohinaa/aaltoilua. Tämä on tositarina kaikille virtalähteille.

Vaihe 8: Kuva 8, Virtalähteen ulostuloääni (ilman kuormaa)

R1- ja R2 -vastuksen tehon määrä määrittävät lähtövirran. Joten valitsin 3W vastukset. Lisäksi, jos aiot vetää suuria virtauksia tai jänniteero säätimen tulon ja lähdön välillä on suuri, älä unohda asentaa sopivia jäähdytyselementtejä IC1: een ja IC2: een. Voit odottaa saavan 500 mA (maksimi) käyttämällä 3 W: n vastuksia. Jos käytät 2 W: n vastuksia, tämä arvo pienenee luonnollisesti johonkin 300 mA: iin (maksimi).

[4] Materiaalit

Kuva 9 esittää materiaaliluettelon.

Vaihe 9: Kuva 9, Materiaaliluettelo

Vaihe 10: Viitteet

Lähde:

[1] LM317 -tietolomake:

[2] LM337 -tietolomake:

[3]: Kaavamainen symboli ja piirilevyn jalanjälki LM317:

[4]: Kaavamainen symboli ja piirilevyn jalanjälki LM337:

[5]: Altium-laajennus: