Nguồn điện có thể thay đổi USB: 7 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Tôi đã có ý tưởng về một bộ nguồn biến đổi được cấp nguồn qua USB trong một thời gian. Khi tôi thiết kế nó, tôi đã làm cho nó linh hoạt hơn một chút, cho phép không chỉ đầu vào USB mà còn bất kỳ thứ gì từ 3 VDC đến 8 VDC thông qua phích cắm USB hoặc qua giắc cắm chuối. Đầu ra sử dụng loại giắc cắm mà bạn sẽ thấy trong một ổ cắm trên tường và hai giắc cắm hình quả chuối. Nếu bạn cấp 5 volt vào nó, bạn có thể thay đổi đầu ra từ 1,3 Volts đến 20 Volt được tải nhẹ với điện áp thấp hơn lên đến 200 mA. Mặt trước có màn hình kỹ thuật số hiển thị vôn và dòng điện đi tải. Trong hình trên, tôi đang cung cấp một máy hiện sóng mini với 9 volt ở 120mA từ nguồn cung cấp USB 5 volt từ một thiết bị đầu cuối USB của máy tính xách tay.

Quân nhu:

Các bộ phận

(1) Điện trở 240 ohm, 1/4 watt

(1) Điện trở 67 k, 1/4 watt

(2) Điện trở 4,7 k 1/4 watt

(3) 1 k điện trở, 1/4 watt

(3) Bóng bán dẫn 2N3904

(1) IRF520 Mosfet hoặc tương đương

(2) Điốt chuyển mạch 1N914

(1) 1N4007 diode

(2) Tụ gốm.01 uF (sơ đồ cho biết 8 nF hoặc.008 uF nhưng 0,01 uF dễ lấy hơn)

(2) Tụ điện 10 uF, 50 vôn

(1) Tụ điện 470 uF 50 vôn

(1) Cuộn cảm 56 uH (Có thể quấn trên một hình xuyến nhỏ nếu muốn)

(1) Chậu trang trí 100k

(1) Chiết áp 5k 1/2 watt, côn tuyến tính

(1) Chip IC điều chỉnh điện áp LM317 IC

(4) giắc chuối (đực)

(1) giắc cắm USB kích thước tiêu chuẩn (đực)

(1) mô-đun ampe kế vôn kế kỹ thuật số

(1) Nhà ở

(1) Bảng hoàn thiện hoặc tạo mẫu

(1) núm màu đen với bộ siết vít

Ống co nhiệt

Nhiều màu sắc khác nhau của dây móc

Đầu nối thuổng (nhiều kích cỡ)

Tản nhiệt và hợp chất silicon cho LM317

Công cụ

Hàn sắt, hàn, keo nóng chảy, khoan với mũi khoan, tua vít các loại, các loại kìm nhỏ, đồng hồ vạn năng và máy hiện sóng

Bước 1: Lấy các bộ phận

Tôi đã cố ý sử dụng các bộ phận dễ tìm và có thể được tận dụng từ các bảng điện tử phế liệu. IC LM317 rất phổ biến và các bóng bán dẫn 2N3904 là mục đích chung và nhiều loại khác nhau có thể được thay thế. Mosfet cũng rất phổ biến và các loại khác có thể được sử dụng thay thế miễn là loại thay thế là Mosfet kênh N và có xếp hạng tương tự. Cuộn cảm không quan trọng và có thể sử dụng nhiều cuộn cảm trong khoảng 50 đến 200 nH. Vì mục đích này, tôi tận dụng chúng từ các bảng điều khiển bóng đèn CFL đã qua sử dụng. Bất kỳ loại hộp dự án nào cũng có thể được sử dụng. Tôi đã có một cái này trong tay nhưng một cái màu đen rẻ hơn là hoàn toàn phù hợp. Đối với việc sử dụng bảng điều khiển hoàn hảo, đó là lựa chọn cá nhân của tôi để dễ dàng thực hiện các sửa đổi.

Bước 2: Lý thuyết đằng sau mạch

Các bức ảnh dạng sóng trên cho thấy sự tiến triển của dạng sóng. Hình đầu tiên hiển thị dạng sóng ở đầu ra của bộ điều khiển đa năng đáng kinh ngạc ở phía trên cùng của diode 1N914 bên phải. Hình thứ hai hiển thị dạng sóng ở cổng IRF520 và hình cuối cùng hiển thị dạng sóng tại nguồn của IRF520.

Mạch sử dụng hai bóng bán dẫn đa vi mạch hoạt động ổn định chạy ở tần số 18 kHz. Đầu ra sóng vuông được lấy từ đầu của một trong hai điốt 1N914. Các bóng bán dẫn là phổ biến của 2N3904. Sóng vuông điện áp thấp được tăng cường bởi một bóng bán dẫn 2N3904 khác được phân cực loại C. Bóng bán dẫn tăng sóng vuông đầu vào bằng hệ số khoảng 10 khi đi qua tụ điện và chiết áp 100k trước khi được đưa vào cổng của IRF520 Mosfet. Mosfet được nối dây như một bộ chia bậc lên với đầu nối nguồn có cuộn cảm 56 uH quay trở lại nguồn cung cấp 5 volt. Khi Mosfet được bật và sau đó tắt đột ngột, từ trường trong cuộn cảm được hình thành và sau đó sụp đổ tạo ra EMF ngược. Điện áp EMF trở lại này được phép chạy qua diode 1N4007 và mắc nối tiếp với điện áp nguồn. Điều này sạc đến khi cộng thêm hai điện áp trên tụ điện 470 uF Phía trước của tụ điện là một chip điều chỉnh điện áp LM317 được cấu hình như một nguồn điện có thể điều chỉnh được điều chỉnh bằng chiết áp 5k. Điện áp không tải có thể điều chỉnh từ 1,3 vôn đến 20 vôn. Một vôn kế kỹ thuật số và ampe kế được nối vào mạch để cung cấp các chỉ số điện áp và dòng điện thích hợp trên bảng điều khiển phía trước.

Bước 3: Xây dựng Multivibrator Astable và xem nó có hoạt động không

Đặt các Astable Multivibrator lại với nhau như trong hình. Nguồn điện với 5 volt và dạng sóng ở bộ thu của bóng bán dẫn thứ hai sẽ trông giống như răng cưa trong bức ảnh thứ hai với tần số xấp xỉ 18 kHz.

Bước 4: Thêm phần đệm / bộ khuếch đại và bộ chuyển đổi tăng cường

Khi đã xác định được rằng bộ điều khiển đa vi mạch đáng kinh ngạc đang hoạt động, bạn có thể thêm phần bóng bán dẫn đệm. Nồi cắt 100 K được thêm vào để đặt mức tín hiệu đầu vào cho Mosfet. Sau khi lắp Mosfet, trong khi thực hiện các biện pháp phòng ngừa chống tĩnh điện, hãy lắp đặt diode và tụ điện. Trước khi cài đặt các bộ phận này, bạn có thể muốn thử nghiệm việc đặt chúng lên bảng của người thử nghiệm trong khi thử các giá trị khác nhau của cuộn cảm. Tôi đã tách một loạt các CFL và nhận thấy các cuộn cảm là hoàn hảo cho mục đích này, ngoại trừ việc chúng bị nóng khi có hơn 100 mA đi qua chúng. Tôi thấy cuộn cảm này là hoàn hảo vì nó sử dụng dây dày hơn. Bạn có thể sử dụng cuộn cảm từ 50 đến 200 uH và bạn sẽ nhận được kết quả tốt ở tần số này. Tôi khuyên bạn nên lái Mosfet từ một bộ tạo chức năng trong khi thử nghiệm. Đi từ đỉnh.5 volt đến đỉnh lên đến đỉnh 5 volt đến đỉnh. Đặt một vôn kế ngang tụ 470 uF và xem hiệu điện thế trên tụ gấp bao nhiêu lần điện áp vào. Khi không tải, của tôi đã vượt quá 30 volt. Đảm bảo điện phân 470 uF của bạn được đánh giá ít nhất là 50 vôn.

CFL-Đèn huỳnh quang nhỏ gọn

Bước 5: Thêm mạch LM317

Khi bạn đã hài lòng với hiệu suất của phần chuyển đổi tăng Mosfet, bạn có thể cài đặt LM317 và đó là tản nhiệt. Tôi thấy rằng LM317 bị nóng, cần tản nhiệt nhưng không phải Mosfet. Nếu cuộn dây nóng lên, bạn có thể tạo một bộ tản nhiệt từ lá nhôm và một ít keo. Tôi sử dụng một miếng kim loại nhỏ uốn quanh cuộn dây một cách lỏng lẻo và dán vào vị trí bằng keo nóng chảy.

Bước 6: Khoan lỗ trong trường hợp, gắn giắc cắm chuối và gắn màn hình kỹ thuật số ở mặt trước

Khoan lỗ trên bảng điều khiển phía trước cho chiết áp (1), (4) lỗ cho giắc cắm chuối và (2) cho cáp USB và phích cắm loại bộ chuyển đổi. Gắn bảng mạch vào vị trí như trong hình và nối mọi thứ lại với nhau. Tôi thấy rằng các phích cắm chuối mà tôi đã sử dụng hoạt động tốt hơn với các đầu nối thuổng được kết nối với chúng. Một số thương hiệu có đầu nối hàn ở phía sau, vì vậy nó phụ thuộc vào loại đầu nối bạn sử dụng.

Tôi đã cố định bảng mạch trên đế của vỏ máy bằng một chút keo nóng chảy để dễ dàng tháo ra nếu tôi muốn sửa đổi mạch điện. Miếng nhựa đen phía trước được cắt để phù hợp với mặt bảng đồng hồ. Nó được bảo đảm bằng keo nóng chảy. Khi tất cả các giắc cắm đã được đặt ở phía sau, bảng điều khiển cũng được giữ cố định bằng keo nóng chảy.

Bước 7: Lắp ráp và kiểm tra lần cuối

Mục cuối cùng để đấu dây vào thiết bị là mô-đun điện áp / dòng điện. Mô-đun đi kèm với một dây đen và một dây trắng, những dây này đi đến nguồn điện áp đầu vào. Dây màu cam đi để cảm nhận điện áp dương đầu ra. Có hai dây dày màu đen và đỏ, những dây này đi đến shunt hiện tại. Những điều này đi cùng với tải đầu ra để cho bạn biết lượng dòng điện đang được tải bởi tải của bạn. Máy đo không đăng ký nếu bạn đặt ngược cực. Tôi thấy rằng vì một số lý do mà dòng điện không đọc chính xác đối với tôi vì vậy tôi phải thử nghiệm với các loại và độ dày dây khác nhau. Khi tôi đã có các số đọc hiện tại phù hợp, tôi hàn dây trực tiếp vào các đầu cuối trên mô-đun, loại bỏ các kết nối được cung cấp. Đây có thể là vấn đề chỉ với mô-đun tôi đang sử dụng.

Thiết bị này sẽ bắt đầu hoạt động xung quanh đầu vào 3 VDC và ở điện áp này sẽ cung cấp cho bạn đầu ra tối đa 7 volt ở 60 mA. Với đầu vào 5 vôn, nó sẽ cung cấp cho bạn tối đa 11 vôn ở 120 mA liên tục, mà không làm nóng bất kỳ thành phần nào. Tản nhiệt tốt hơn sẽ cung cấp cho bạn dòng điện cao hơn. Điều này cũng nằm trong phạm vi mà tôi muốn sử dụng nó.