DIY analoginen muuttuva penkki virtalähde W/ tarkkuusvirran rajoitin: 8 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Tässä projektissa näytän sinulle, kuinka käyttää kuuluisaa LM317T: tä virtavirran tehotransistorilla ja kuinka käyttää lineaaritekniikan LT6106 -virtavahvistinta tarkkuuden virranrajoittimelle. Tämä piiri voi mahdollistaa jopa 5 A: n käytön, mutta tällä kertaa sitä käytetään vain 2A kevyeen kuormaan, koska valitsen 24V 2A suhteellisen pienen muuntajan ja pienen kotelon. Ja pidän parempana lähtöjännitettä 0.0V, lisään sitten joitain diodeja sarjaan peruuttaaksesi LM317: n minimilähtöjännitteen 1.25V. tämä spec. mahdollistaa myös oikosulkusuojan. Nämä piirit yhdistetään analogisen muuttuvan penkki-virtalähteen luomiseksi, joka tuottaa 0,0V-28V ja 0,0A-2A tarkan virran rajoittimella. Säätö ja melutaso ovat melko hyvät verrattuna DC-DC-muuntajapohjaisiin virtalähteisiin. Siksi tätä mallia on parempi käyttää erityisesti analogisille äänisovelluksille. Aloitetaan !

Vaihe 1: Kaavio ja osaluettelo

Haluaisin näyttää teille tämän projektin koko kaavion.

Olin jakanut reiän kaavion kolmeen osaan selityksen helpottamiseksi.

Haluaisin edelleen selittää kunkin osan osaluettelon.

Vaihe 2: Valmistautuminen kotelon poraamiseen ja poraus

Meidän pitäisi ensin kerätä ulko -osat ja porata kotelo (kotelo).

Tämän projektin kotelosuunnittelu tehtiin Adobe illustratorilla.

Osien sijoittelun suhteen tein paljon kokeiluja ja erehdyksiä, kun harkitsin ja päätin ensimmäisenä valokuvana.

Mutta rakastan tätä hetkeä, koska voin unelmoida, mitä teen? vai mikä on parempi?

Se on kuin odottava hyvä aalto. Se on todella arvokasta aikaa! LOL.

Joka tapauksessa haluan liittää myös.ai -tiedoston ja.pdf -tiedoston.

Valmistautuaksesi kotelon poraamiseen tulosta malli A4 -kokoiselle liimapaperille ja kiinnitä se koteloon.

Se on jälkiä, kun poraat koteloa, ja se on kotelon kosmeettinen muotoilu.

Jos paperi on likainen, irrota se ja kiinnitä paperi uudelleen.

Jos olet valmistautunut kotelon poraamiseen, voit aloittaa kotelon poraamisen kotelon keskimerkkien mukaisesti.

Suosittelen lämpimästi kuvaamaan kiinnitetyn paperin reikien kokoa 8Φ, 6Φ.

Työkaluja ovat sähköpora, poranterät, askelporanterät ja käsinapulaustyökalu tai dremel -työkalu.

Ole varovainen ja varaa riittävästi aikaa onnettomuuksien välttämiseksi.

Turvallisuus

Suojalasit ja suojakäsineet ovat välttämättömiä.

Vaihe 3: ① AC -tulo -osa

Kotelon poraamisen ja viimeistelyn jälkeen aloitetaan sähkölevyjen ja johdotusten valmistus.

Tässä on luettelo osista. Anteeksi, että jotkut linkit ovat japanilaiselle myyjälle.

Toivottavasti saat samanlaisia osia lähimyyjiltäsi.

1. Käytetyt osat ① AC -tulo -osiossa

Myyjä: Marutsu parts- 1 x RC-3:

Hinta: ￥ 1, 330 (noin 12 dollaria)

- 1 x 24V 2A AC-muuntaja [HT-242]:

Hinta: 2 790 approx (noin 26 USD), jos pidät 220 V: n tulosta, valitse [2H-242] ￥ 2, 880

- 1 x AC -koodi pistokkeella:

Hinta: ￥ 180 (noin 1,5 USD)

-1 x AC-sulakerasia 【F-4000-B】 Sato Parts: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/Hinta: 180 (noin 1,5 USD)

- 1 x verkkovirtakytkin (suuri) NKK 【M-2022L/B】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15771/Hinta: 380 ￥ (noin 3,5 USD)

- 1 x 12V/24V kytkin (pieni) Miyama 【M5550K】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/112704/Hinta: ￥ 181 (noin 1,7 USD)

- 1 x silta-tasasuuntainen diodi (suuri) 400V 15A 【GBJ1504-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12699673/Hinta: 8 318 (noin 3,0 USD)

- 1 x silta-tasasuuntainen diodi (pieni) 400V 4A 【GBU4G-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12703750/Hinta: ￥ 210 (noin 2,0 USD)

- 1 x Suuri lauhdutin 2200uf 50V 【ESMH500VSN222MP25S】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/52022/Hinta: 440 approx (noin 4,0 USD)

-1 x 4p viivästetty liitin 【L-590-4P】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/17474/Hinta: ￥ 80 (noin 0,7 USD)

Anteeksi epämiellyttävä linkki japanilaiselle sivustolle. Hae samankaltaisia osia käsittelevältä myyjältä viittaamalla niihin.

Vaihe 4: ② Keskiosa (DC -ohjauspiiri)

Tästä eteenpäin se on päävirtalähteen DC -jännitteen ohjausosa.

Tämän osan toimintaa selitetään myöhemmin myös simulointitulosten perusteella.

Käytän pohjimmiltaan klassista LM317T: tä, jossa on suuri tehotransistori, jolla saadaan suuri virran ulostulokyky aina 3A asti.

Ja peruuttaa 1.25V LM317T minimilähtöjännite, lisäsin D8 -diodin Vf: lle Q2 Vbe: hen.

Luulen, että D8: n Vf on n. 0,6V ja Q2 Vbe myös n. 0,65 V, sitten kokonaisarvo on 1,25 V.

(Mutta tämä jännite riippuu Ifistä ja Ibestä, joten tämän menetelmän käyttäminen vaatii varovaisuutta)

Katkoviivan ympäröimää osaa Q3 ei ole asennettu. (valinnainen tulevaa sammutustoimintoa varten.)

Käytetyt osat ovat alla, 0．1Ω 2W Akizuki Densho

jäähdytyselementti 【34H115L70】 Multsu Parts

Tasasuuntaajan diodi (100V 1A) IN4001 ebay

LM317T Voltage Control IC Akizuki Denshi

General Purose NPN Tr 2SC1815 Akizuki Denshi

U2 LT6106 Current Sense IC Akizuki Denshi

Pitch convert PCB for LT6106 (SOT23) Akizuki Denshi

U3 Comparator IC NJM2903 Akizuki Denshi

POT 10kΩ, 500Ω, ５KΩ Akizuki Denshi

Vaihe 5: ③ Tulostusosa

Viimeinen osa on tulostusosa.

Pidän analogisista retro -mittareista, sitten otin käyttöön analogisen mittarin.

Ja otin käyttöön polykytkimen (nollattu sulake) lähtösuojaksi.

Käytetyt osat ovat alla, Nollattava sulake 2.5Ａ REUF25 Akizuki Denshi

2.2KΩ 2W ilmausrekisteri Akizuki Denshi

32 V: n analoginen voltimittari (paneelimittari) Akizuki Denshi

3A Analoginen voltimittari (paneelimittari) Akizuki Denshi

Lähtöliitin MB-126G Punainen ja musta Akizuki Denshi

Yleinen leipälauta 210 x 155 mm Akizuki Denshi

Leipälautan terminaali (kuten haluat) Akizuki

Vaihe 6: Viimeistele kokoonpano ja testaus

Toistaiseksi luulen, että myös emolevysi on valmis.

Jatka johdotusta koteloon kiinnitettyihin osiin, kuten palot, mittarit, liittimet.

Jos olet tehnyt projektin.

Viimeinen vaihe on projektin testaaminen.

Nämä analogiset virtalähteen perusmääritykset ovat

1, 0 ～ 30 V lähtöjännitteen karkea säätö ja hienosäätö.

2, 0 ～ 2,0 A lähtövirta rajoittimella (suosittelen käytettäväksi muuntajan teknisten tietojen mukaan)

3, Lähtöjännitteen vaihtokytkin takapaneelissa vähentää ympäristöhäviötä

(0 ～ 12 V, 12 ～ 30 V)

Perustestaus

Piirin toiminnan testaaminen.

Käytin 5W 10Ω vastusta kuormana, kuten kuvassa näkyy.

Kun asetat 5V, se tuottaa 0,5A. 10V 1A, 20V 2.0A.

Ja kun säädät virtarajan suosikkitasollesi, virranrajoitin toimii.

Tässä tapauksessa lähtöjännite laskee säätölähtövirran mukaan.

Oskilloskoopin aaltomuodon testaus

Haluaisin näyttää myös oskilloskoopin aaltomuodot.

Ensimmäinen aaltomuoto on jännitteen nouseva aaltomuoto, kun kytket laitteen päälle.

CH1 (sininen) on heti tasasuuntaajan ja noin 2200uF kondensaattorin jälkeen. 35V 5V/div).

CH2 (taivaansininen) on laitteen lähtöjännite (2V/jako). Se on säädetty 12 V: iin ja vähentää tuloaaltoa.

Toinen aaltomuoto on suurennettu aaltomuoto.

CH1 ja CH2 ovat nyt 100 mV/div. CH2 -aaltoilua ei havaita, koska LM317 IC -palaute toimii oikein.

Seuraavaksi haluaisin testata 11 V jännitteellä 500 mA virralla (22Ω 5W). Muistatko Ohmin alhaisen I = R / E?

Sitten CH1-tulojännitteen aaltoilu kasvaa 350 mVp-p: ksi, mutta myös CH2-lähtöjännitteessä ei havaittu aaltoilua.

Haluaisin verrata johonkin DC-DC-takaisin tyyppiseen säätimeen, jolla on sama 500 mA: n kuormitus.

CH2 -lähdössä havaitaan suuri 200mA kytkentäääni.

Kuten näet, Yleisesti ottaen analoginen virtalähde soveltuu hiljaiseen äänisovellukseen.

Entä se?

Jos sinulla on lisäkysymyksiä, kysy rohkeasti.

Vaihe 7: Liite 1: Piirin toiminnan yksityiskohdat ja simulaatiotulokset

Vau, niin monta yli 1 000 lukijaa vieraili ensimmäisessä viestissäni.

Olen yksinkertaisesti valmis näkemään lukuisia näkymiä.

No, haluaisin palata aiheeseeni.

Syöttöosion simuloinnin tulokset

Olen käyttänyt LT Spice -simulaattoria piirin suunnittelun tarkistamiseen.

Mitä tulee LT Spicen asentamiseen tai käyttöön, googleta se.

Se on ilmainen ja hyvä analoginen simulaattori oppia.

Ensimmäinen kaavio on yksinkertaistettu LT Spice -simulaatioon, ja haluaisin liittää myös.asc -tiedoston.

Toinen kaavio on tulosimulaatioon.

Määritin jännitelähteen DC -offset 0: n, amplitudin 36V, taajuuden 60Hz ja sisääntulovastuksen 5ohm muuntajan vertailutekijöiksi. Kuten tiedätte, muuntajan lähtöjännite näkyy rms, 24 Vrms: n ulostulon tulisi olla 36 Vpeak.

Ensimmäinen aaltomuoto on jännitelähde + (vihreä) ja sillan tasasuuntaaja + w/ 2200uF (sininen). Se menee noin 36V jännitteeseen.

LT Spice ei voinut käyttää muuttuvaa potentiometriä, haluaisin asettaa kiinteän arvon tähän piiriin.

Lähtöjännite 12V virtaraja 1A näin. Haluaisin siirtyä seuraavaan vaiheeseen.

Jännitteen ohjausosa LT317T: llä

Seuraava kuva esittää LT317 -toimintaa, pohjimmiltaan LT317 toimii ns. Shuntin säätimenä, mikä tarkoittaa, että lähtöjännite nasta Adj. nasta on aina 1,25 V: n vertailujännite tulojännitteestä riippumatta.

Se tarkoittaa myös tiettyä virtavuotoa R1: ssä ja R2: ssa. Nykyinen LM317 adj. pin -R2 on myös olemassa, mutta liian pieni kuin 100uA, voimme jättää sen huomiotta.

Tähän asti voit selvästi ymmärtää nykyisen I1: n, joka vuotaa R1: ssä, on aina vakio.

Sitten voisimme tehdä kaavan R1: R2 = Vref (1.25V): V2. Valitsen 220Ω - R1 ja 2,2K - R2, Sitten kaava muutetaan V2 = 1.25V x 2.2k / 220 = 12.5V. Huomaa, että todellinen lähtöjännite on V1 ja V2.

Sitten 13.75V näkyy LM317 -ulostulonapissa ja GND: ssä. Ja myös tietoinen, kun R2 on nolla, 1,25 V: n lähtö

jäädä jäljelle.

Sitten käytin yksinkertaista ratkaisua, käytän vain lähtötransistoria Vbe ja diodia Vf 1.25V: n peruuttamiseen.

Yleisesti ottaen Vbe ja Vf ovat noin 0,6-0,7 V. Mutta sinun on myös tiedettävä Ic -Vbe- ja If -Vf -ominaispiirteet.

Se osoittaa, että tietty ilmausvirta tarvitaan, kun käytät tätä menetelmää 1,25 V: n peruuttamiseen.

Siksi lisään ilmausrekisterin R13 2.2K 2W. Se vuotaa n. 5 mA, kun lähtö on 12 V.

Tähän asti olen hieman väsynyt selittämään. Tarvitsen lounaan ja lounaan oluen. (Lol)

Sitten haluaisin jatkaa vähitellen ensi viikolla. Joten pahoittelemme häiriötä.

Seuraava vaihe Haluan selittää, kuinka virranrajoitin toimii tarkasti käyttämällä LT Spice -kuormitusparametrin askelsimulaatiota.

Virtarajoitin, LT6106

Käy Linear Technology -sivustolla ja katso LT6106 -sovelluksen tietolomake.

www.linear.com/product/LT6106

Haluaisin näyttää piirustuksen selittääksesi tyypillisen sovelluksen, joka kuvaa AV = 10 5A -esimerkissä.

Siellä on 0,02 ohmin virtatunnistusrekisteri ja tunnistettu lähtö ulostulosta on nyt 200mV/A

ulos nasta nousee jopa 1V 5A, eikö?

Ajatellaanpa sovellustani tällä tyypillisellä esimerkillä.

Tällä kertaa haluaisimme käyttää virtarajaa alle 2A, sitten 0,1 ohmia on sopiva.

Tässä tapauksessa nasta nousee 2V 2A? Se tarkoittaa, että herkkyys on nyt 1000 mV/A.

Sen jälkeen meidän on vain kytkettävä päälle / pois LM317 ADJ -tappi yleisellä vertailulaitteella

kuten NJM2903 LM393 tai LT1017 ja yleinen NPN -transistori, kuten 2SC1815 tai BC337?

joka katkaisee havaitun jännitteen kynnyksenä.

Tähän asti piirin selitys on ohi, ja aloitetaan täydelliset piirisimulaatiot!

Vaihe 8: Liite 2: Piirivaiheen simulointi ja simulaatiotulokset

Haluaisin selittää ns. Askelsimulaation.

Tavallinen yksinkertainen simulointi simuloi vain yhtä ehtoa, mutta askelsimulaation avulla voimme muuttaa ehtoja jatkuvasti.

Esimerkiksi kuormitusrekisterin R13 askelsimulaation määritelmä näkyy seuraavassa kuvassa ja alla.

.vaihe param Rf -luettelo 1k 100 24 12 6 3

Se tarkoittaa, että R13 -arvo, kuten {Rf}, vaihtelee 1 K ohmista (100, 24, 12, 6) - 3 ohmiin.

Kuten ilmeisesti ymmärretään, kun kuormaan R vedetty 1K ohmin virta on ①12mA

(koska lähtöjännite on nyt asetettu 12 V: ksi).

ja ②120mA 100 ohmissa, ③1A 12 ohmissa, ④2A 6 ohmissa, ⑤4A 3 ohmissa.

Mutta näet, että kynnysjännite on asetettu arvoon 1 V R3 8k ja R7 2k (ja vertailijan jännite on 5V).

Sitten tilasta ③ virranrajoitinpiirin oletetaan toimivan. Seuraava piirustus on simulaatiotulos.

Entäs tähän asti?

Se voi olla hieman vaikea ymmärtää. koska simulaation tulos voi olla vaikea lukea.

Vihreät viivat osoittavat lähtöjännitteen ja siniset viivat osoittavat lähtövirran.

Näet, että jännite on suhteellisen vakaa 12 ohmiin 1A asti, mutta 6 ohmista 2A jännite laskee 6V: iin rajoittaakseen virran 1A: een.

Näet myös, että DC -lähtöjännite 12 mA - 1 A on hieman laskenut.

Se johtuu melkein Vbe: n ja Vf: n epälineaalisuudesta, kuten selitin edellisessä osassa.

Haluaisin lisätä seuraavan simulaation.

Jos jätät D7 pois simulaatiokaaviosta liitteenä, lähtöjännitteen tulokset olisivat suhteellisen vakaat.

(mutta lähtöjännite nousee korkeammaksi kuin edellinen, tietysti pois.)

Mutta se on eräänlainen kompromissi, koska haluaisin hallita tätä projektia 0 V: sta, vaikka vakaus on hieman menetetty.

Jos alat käyttää analogista simulaatiota, kuten LT Spice, analogisen piirin idea on helppo tarkistaa ja kokeilla.

Hmm, lopulta näyttää siltä, että olen saanut lopullisen selityksen loppuun.

Tarvitsen pari olutta viikonlopuksi (lol)

Jos sinulla on kysyttävää tästä projektista, kysy rohkeasti.

Ja toivon, että te kaikki nauttisitte hyvästä DIY -elämästä artikkelini kanssa!

Terveiset,