Bộ nguồn tuyến tính đầu ra đôi có thể điều chỉnh: 10 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Đặc trưng:

• Chuyển đổi AC - DC Điện áp đầu ra kép (Dương - Đất - Âm)
• Đường ray âm và dương có thể điều chỉnh
• Chỉ là một máy biến áp AC một đầu ra
• Tiếng ồn đầu ra (20MHz-BWL, không tải): Khoảng 1,12mVpp
• Tiếng ồn thấp và đầu ra ổn định (lý tưởng để cấp nguồn cho Opamps và Pre-ampli)
• Điện áp đầu ra: +/- 1.25V đến +/- 25V Dòng ra tối đa: 300mA đến 500mA
• Rẻ và dễ hàn (tất cả các gói thành phần đều là DIP)

Một bộ nguồn đôi đầu ra tiếng ồn thấp là một công cụ cần thiết cho bất kỳ người đam mê điện tử nào. Có nhiều trường hợp mà nguồn điện ra đôi là cần thiết, chẳng hạn như thiết kế bộ tiền khuếch đại và cấp nguồn cho OPAMP. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ xây dựng một nguồn điện tuyến tính mà người dùng có thể điều chỉnh các ray âm và dương của nó một cách độc lập. Hơn nữa, chỉ một máy biến áp xoay chiều một đầu ra thông thường được sử dụng ở đầu vào.

[1] Phân tích mạch

Hình 1 cho thấy sơ đồ của thiết bị. D1 và D2 là điốt chỉnh lưu. C1 và C2 xây dựng tầng lọc giảm nhiễu đầu tiên.

Bước 1: Hình 1, Sơ đồ nguyên lý của nguồn cung cấp độ ồn thấp

R1, R2, C1, C2, C3, C4, C5 và C6 xây dựng một bộ lọc RC thông thấp giúp giảm nhiễu từ cả đường ray âm và dương. Hoạt động của bộ lọc này có thể được kiểm tra cả về lý thuyết và thực hành. Máy hiện sóng có tính năng biểu đồ bode có thể thực hiện các phép đo này, chẳng hạn như Siglent SDS1104X-E. IC1 [1] và IC2 [2] là thành phần điều chỉnh chính của mạch này.

Theo bảng dữ liệu IC1 (LM317): “Thiết bị LM317 là bộ điều chỉnh điện áp dương ba cực có thể điều chỉnh có khả năng cung cấp hơn 1,5 A trên dải điện áp đầu ra từ 1,25 V đến 37 V. Nó chỉ yêu cầu hai điện trở bên ngoài để đặt điện áp đầu ra. Thiết bị có quy định dòng điển hình là 0,01% và quy định tải điển hình là 0,1%. Nó bao gồm giới hạn dòng điện, bảo vệ quá tải nhiệt và bảo vệ khu vực hoạt động an toàn. Bảo vệ quá tải vẫn hoạt động ngay cả khi thiết bị đầu cuối ADJUST bị ngắt kết nối”.

Như rõ ràng, cơ quan quản lý này đưa ra các số liệu điều chỉnh dòng và tải tốt, do đó chúng ta có thể mong đợi có được một đường ray đầu ra ổn định. Điều này giống với IC2 (LM337). Sự khác biệt duy nhất là con chip này được sử dụng để điều chỉnh điện áp âm. D3 và D4 được sử dụng để bảo vệ.

Các điốt cung cấp một đường phóng điện trở kháng thấp để ngăn các tụ điện (C9 và C10) phóng điện vào đầu ra của bộ điều chỉnh. R4 và R5 được sử dụng để điều chỉnh điện áp đầu ra. C7, C8, C9 và C10 được sử dụng để lọc tiếng ồn đầu ra còn lại.

[2] Bố cục PCB

Hình 2 cho thấy cách bố trí PCB của mạch. Nó được thiết kế trên bảng mạch PCB một lớp và tất cả các gói thành phần đều là DIP. Khá dễ dàng cho tất cả mọi người để hàn thành phần và bắt đầu sử dụng thiết bị.

Bước 2: Hình 2, Bố trí PCB của Nguồn điện

Tôi đã sử dụng các thư viện thành phần SamacSys cho IC1 [3] và IC2 [4]. Các thư viện này miễn phí và quan trọng hơn là tuân theo các tiêu chuẩn về dấu chân IPC công nghiệp. Tôi sử dụng Altium, vì vậy tôi đã cài đặt trực tiếp các thư viện bằng cách sử dụng plugin Altium [5]. Hình 3 cho thấy các thành phần đã chọn. Các plugin tương tự có thể được sử dụng cho KiCad và các phần mềm CAD khác.

Bước 3: Hình 3, Thư viện thành phần SamacSys (AD Plugin) cho IC1 (LM137) và IC2 (LM337)

Hình 4 cho thấy hình ảnh 3D của bảng mạch PCB.

Bước 4: Hình 4, Chế độ xem 3D của Bảng mạch PCB cuối cùng

[3] Lắp ráp và Kiểm tra Hình 5 cho thấy bảng đã lắp ráp. Tôi quyết định sử dụng một biến áp 220V thành 12V để có được tối đa +/- 12V ở đầu ra. Hình 6 cho thấy hệ thống dây điện cần thiết.

Bước 5: Hình 5, Bảng mạch lắp ráp

Bước 6: Hình 6, Sơ đồ đấu dây máy biến áp và mạch

Bằng cách xoay chiết áp đa vòng R4 và R5, bạn có thể điều chỉnh điện áp trên các đường ray âm và dương một cách độc lập. Hình 7 cho thấy một ví dụ, trong đó tôi đã điều chỉnh đầu ra ở +/- 9V.

Bước 7: Hình 7, +/- 9V Rails ở đầu ra

Bây giờ đã đến lúc đo tiếng ồn đầu ra. Tôi đã sử dụng máy hiện sóng Siglent SDS1104X-E có độ nhạy 500uV / div ở đầu vào khiến nó trở nên lý tưởng cho các phép đo như vậy. Tôi đặt kênh-một trên khớp nối 1X, AC, giới hạn băng thông 20MHz, sau đó đặt chế độ thu nhận ở chế độ phát hiện đỉnh.

Sau đó, tôi tháo dây nối đất và sử dụng một lò xo nối đất thăm dò. Lưu ý rằng phép đo này không có tải đầu ra. Hình 8 cho thấy màn hình máy hiện sóng và kết quả thử nghiệm. Con số Vpp của tiếng ồn là khoảng 1,12mV. Xin lưu ý rằng việc tăng dòng điện đầu ra sẽ làm tăng mức độ nhiễu / gợn sóng. Đây là một câu chuyện có thật cho tất cả các bộ nguồn.

Bước 8: Hình 8, Tiếng ồn đầu ra của bộ nguồn (dưới chế độ Không tải)

Tỷ lệ công suất của các điện trở R1 và R2 xác định dòng điện đầu ra. Vì vậy, tôi đã chọn điện trở 3W. Ngoài ra, nếu bạn định vẽ dòng điện cao hoặc chênh lệch điện áp giữa đầu vào và đầu ra của bộ điều chỉnh cao, đừng quên lắp các bộ tản nhiệt phù hợp trên IC1 và IC2. Bạn có thể nhận được 500mA (tối đa) bằng cách sử dụng điện trở 3W. Nếu bạn sử dụng điện trở 2W, giá trị này tự nhiên giảm xuống một nơi nào đó 300mA (tối đa).

[4] Vật liệu

Hình 9 cho thấy hóa đơn nguyên vật liệu.

Bước 9: Hình 9, Hóa đơn nguyên vật liệu

Bước 10: Tham khảo

Nguồn:

[1] Bảng dữ liệu LM317:

[2] Bảng dữ liệu LM337:

[3]: Biểu tượng sơ đồ và Dấu chân PCB cho LM317:

[4]: Biểu tượng sơ đồ và Dấu chân PCB cho LM337:

[5]: Plugin Altium: