DIY Analog Variable Bench Power Supply W / Giới hạn dòng điện chính xác: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Trong dự án này, tôi sẽ chỉ cho bạn cách sử dụng LM317T nổi tiếng với bóng bán dẫn công suất Tăng cường dòng điện và cách sử dụng bộ khuếch đại cảm nhận dòng điện LT6106 của Công nghệ tuyến tính cho bộ giới hạn dòng điện chính xác. Mạch này có thể cho phép bạn sử dụng lên đến hơn 5A, nhưng lần này nó chỉ được sử dụng cho tải nhẹ 2A vì tôi chọn một biến áp 24V 2A tương đối nhỏ và một vỏ bọc nhỏ. Và tôi thích điện áp đầu ra từ 0,0V, sau đó tôi thêm một số diode (s) nối tiếp để hủy bỏ điện áp đầu ra tối thiểu 1,25V của LM317. thông số kỹ thuật này. cũng cho phép bạn bảo vệ ngắn mạch. Các mạch đó được kết hợp để tạo ra một nguồn điện để bàn biến thiên tương tự tạo ra 0,0V-28V và 0,0A-2A với bộ giới hạn dòng điện chính xác. Hiệu suất sàn điều chỉnh và tiếng ồn là khá tốt so với các bộ nguồn dựa trên bộ chuyển đổi DC-DC mô phỏng. Do đó, mô hình này tốt hơn để sử dụng đặc biệt cho các ứng dụng âm thanh tương tự. Bắt đầu nào !

Bước 1: Sơ đồ và danh sách các bộ phận

Tôi muốn cho bạn xem toàn bộ sơ đồ của dự án này.

Tôi đã chia sơ đồ lỗ thành ba phần để dễ giải thích. Phần đầu vào AC 、 ② Phần giữa (Các mạch điều khiển DC) 、 ③ Phần đầu ra.

Tôi muốn tiếp tục giải thích danh sách các bộ phận cho từng phần tương ứng.

Bước 2: Chuẩn bị khoan vỏ và khoan

Chúng ta nên thu thập các bộ phận bên ngoài và khoan vỏ (bao vây) trước.

Thiết kế trường hợp của dự án này được thực hiện với Adobe illustrator.

Về vị trí của các bộ phận, tôi đã thực hiện rất nhiều thử và sai để cân nhắc và quyết định như một buổi trình diễn ảnh đầu tiên.

Nhưng tôi yêu khoảnh khắc này vì tôi có thể mơ thấy mình sẽ làm gì? hoặc cái nào tốt hơn?

Nó giống như một làn sóng tốt đang chờ đợi. Đó là thời gian thực sự quý giá ở tất cả! cười lớn.

Dù sao, tôi cũng muốn đính kèm tệp an.ai và tệp.pdf.

Để chuẩn bị cho việc khoan vỏ, hãy in thiết kế ra giấy dính khổ A4 và dán vào vỏ.

Nó sẽ là dấu vết khi bạn khoan vỏ và nó sẽ là thiết kế thẩm mỹ cho vỏ máy.

Nếu giấy bị bẩn, vui lòng bóc ra và dán giấy lại.

Nếu bạn chuẩn bị cho việc khoan vỏ, bạn có thể bắt đầu khoan vỏ theo các dấu trung tâm trên vỏ.

Tôi thực sự khuyên bạn nên mô tả kích thước của các lỗ trên giấy dán là 8Φ, 6Φ như vậy.

Các công cụ sử dụng là máy khoan điện, mũi khoan, mũi khoan bước, và dụng cụ khoan cầm tay hoặc dụng cụ dremel.

Hãy cẩn thận và dành đủ thời gian để tránh tai nạn.

Sự an toàn

Kính bảo hộ và Găng tay an toàn là cần thiết.

Bước 3: ① Phần đầu vào AC

Sau khi hoàn thành việc khoan và hoàn thiện vỏ máy, chúng ta hãy bắt đầu làm bảng điện và đấu dây.

Đây là danh sách các bộ phận. Xin lỗi vì một số liên kết dành cho người bán Nhật Bản.

Tôi hy vọng bạn có thể nhận được các bộ phận tương tự từ những người bán hàng gần đó của bạn.

1 phần đã sử dụng của phần ① AC Input

Người bán: Các bộ phận của Marutsu- 1 x RC-3:

Giá: ￥ 1, 330 (khoảng US $ 12)

- Máy biến áp xoay chiều 1 x 24V 2A [HT-242]:

Giá: ￥ 2, 790 (khoảng US $ 26) nếu bạn thích đầu vào 220V, hãy chọn [2H-242] ￥ 2, 880

- 1 x mã AC có phích cắm:

Giá: ￥ 180 (khoảng US $ 1,5)

- 1 hộp cầu chì AC 【F-4000-B】 Bộ phận Sato: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/Price:￥180 (khoảng US $ 1,5)

- 1 x Công tắc nguồn AC (Lớn) NKK 【M-2022L / B】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15771/ Giá: ￥ 380 (khoảng 3,5 đô la Mỹ)

- 1 x Công tắc 12V / 24V (nhỏ) Miyama 【M5550K】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/112704/ Giá: ￥ 181 (khoảng US $ 1,7)

- 1 x diode đấu nối lại cầu (lớn) 400V 15A 【GBJ1504-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12699673/ Giá: ￥ 318 (khoảng US $ 3.0)

- 1 x điốt kích hoạt lại cầu (nhỏ) 400V 4A 【GBU4G-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12703750/ Giá: ￥ 210 (khoảng US $ 2.0)

- 1 x tụ điện lớn 2200uf 50V 【ESMH500VSN222MP25S】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/52022/ Giá: ￥ 440 (khoảng US $ 4,0)

- Thiết bị đầu cuối trễ 1 x 4p 【L-590-4P】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/17474/ Giá: ￥ 80 (khoảng 0,7 đô la Mỹ)

Xin lỗi vì liên kết bất tiện đến trang web của Nhật Bản, vui lòng tìm kiếm người bán xử lý các phần tương tự với việc giới thiệu các liên kết đó.

Bước 4: ② Phần giữa (Mạch điều khiển DC)

Từ đây, nó là phần điều khiển của nguồn điện chính điện áp DC.

Hoạt động của phần này cũng sẽ được giải thích sau dựa trên kết quả mô phỏng.

Về cơ bản, tôi đang sử dụng LM317T cổ điển với một bóng bán dẫn công suất lớn cho khả năng đầu ra hiện tại lớn cho đến 3A.

Và để hủy bỏ điện áp đầu ra tối thiểu 1.25V LM317T, tôi đã thêm diode D8 cho Vf thành Q2 Vbe.

Tôi đoán Vf của D8 là khoảng. 0,6V và Q2 Vbe cũng xấp xỉ. 0,65V thì tổng là 1,25V.

(Nhưng điện áp này phụ thuộc vào If và Ibe, vì vậy cần cẩn thận khi sử dụng phương pháp này)

Phần xung quanh Q3 được bao quanh bởi đường chấm không được gắn kết. (tùy chọn cho tính năng tắt nhiệt trong tương lai.)

Các bộ phận đã qua sử dụng như dưới đây, 0．1Ω 2W Akizuki Densho

tản nhiệt 【34H115L70】 Multsu Parts

Diode chỉnh lưu (100V 1A) IN4001 ebay

IC điều khiển điện áp LM317T Akizuki Denshi

Tướng quân Purose NPN Tr 2SC1815 Akizuki Denshi

U2 LT6106 IC cảm nhận hiện tại Akizuki Denshi

Pitch chuyển đổi PCB cho LT6106 (SOT23) Akizuki Denshi

IC so sánh U3 NJM2903 Akizuki Denshi

POT 10kΩ 、 500Ω 、 ５KΩ Akizuki Denshi

Bước 5: ③ Phần đầu ra

Phần cuối cùng là Phần đầu ra.

Tôi thích đồng hồ analog retro, sau đó tôi đã sử dụng đồng hồ analog.

Và tôi đã sử dụng Poly Switch (cầu chì có thể đặt lại) để bảo vệ đầu ra.

Các bộ phận đã qua sử dụng như bên dưới, Cầu chì có thể đặt lại 2.5Ａ REUF25 Akizuki Denshi

Bộ đăng ký bộ lưu điện 2.2KΩ 2W Akizuki Denshi

Đồng hồ đo vôn tương tự 32V (Đồng hồ bảng) Akizuki Denshi

Đồng hồ vôn tương tự 3A (Đồng hồ bảng) Akizuki Denshi

Đầu ra đầu ra MB-126G Akizuki Denshi Đỏ và Đen

Bảng mạch đa năng 210 x 155mm Akizuki Denshi

Thiết bị đầu cuối cho bảng bánh mì (tùy thích) Akizuki

Bước 6: Hoàn thành Asembling và Kiểm tra

Cho đến nay, tôi nghĩ rằng bảng mạch chính của bạn cũng đã được hoàn thành.

Hãy tiến hành đấu dây vào các bộ phận gắn với vỏ máy như vỏ máy, đồng hồ đo, thiết bị đầu cuối.

Nếu bạn đã hoàn thành dự án.

Bước cuối cùng là thử nghiệm dự án.

Thông số kỹ thuật cơ bản của bộ nguồn analog này là

1, 0 ～ 30V điện áp đầu ra điều chỉnh thô và điều chỉnh tốt.

Dòng đầu ra 2, 0 ～ 2.0A với bộ giới hạn (Tôi khuyên bạn nên sử dụng theo thông số kỹ thuật của máy biến áp.)

3, Công tắc thay đổi điện áp đầu ra trên bảng mặt sau để giảm tổn thất môi trường

(0 ～ 12V, 12 ～ 30V)

Kiểm tra cơ bản

Kiểm tra công việc của mạch.

Tôi đã sử dụng điện trở 5W 10Ω làm tải giả như trên hình.

Khi bạn đặt 5V, nó cung cấp 0,5A. 10V 1A, 20V 2.0A.

Và khi bạn điều chỉnh giới hạn hiện tại đến mức yêu thích của mình, giới hạn hiện tại sẽ hoạt động.

Trong trường hợp này, điện áp đầu ra sẽ thấp hơn theo dòng điện đầu ra điều chỉnh của bạn.

Kiểm tra dạng sóng Oscilloscope

Tôi cũng muốn cho bạn xem các dạng sóng của máy hiện sóng.

Dạng sóng đầu tiên là dạng sóng tăng điện áp khi bạn bật nguồn của thiết bị.

CH1 (Xanh lam) chỉ sau bộ chỉnh lưu và xấp xỉ tụ điện 2200uF. 35V 5V / div).

CH2 (Xanh da trời) là điện áp đầu ra của đơn vị (2V / div). Nó được điều chỉnh thành 12V và giảm độ gợn sóng đầu vào.

Dạng sóng thứ hai là dạng sóng phóng to.

CH1 và CH2 bây giờ là 100mV / div. Không quan sát thấy gợn sóng CH2 do IC LM317 phản hồi hoạt động chính xác.

Bước tiếp theo, tôi muốn kiểm tra ở 11V với tải hiện tại 500mA (22Ω 5W). Bạn có nhớ I = R / E thấp của Ohm không?

Sau đó, gợn sóng điện áp đầu vào CH1 lớn hơn đến 350mVp-p, nhưng cũng không quan sát thấy gợn sóng trên điện áp đầu ra CH2.

Tôi muốn so sánh với một số bộ điều chỉnh DC-DC trở lại với cùng tải 500mA.

Tiếng ồn chuyển mạch lớn 200mA được quan sát trên đầu ra CH2.

Bạn có thể thấy, Nói chung, nguồn điện Analog phù hợp với các ứng dụng âm thanh có độ ồn thấp.

Làm thế nào về điều đó?

Nếu bạn có thêm câu hỏi, xin vui lòng hỏi tôi.

Bước 7: Phụ lục 1: Chi tiết hoạt động mạch và kết quả mô phỏng

Chà, rất nhiều độc giả trên 1 nghìn đã ghé thăm bài viết đầu tiên của tôi.

Tôi chỉ đơn giản là grad để xem nhiều bộ đếm lượt xem.

Chà, tôi muốn quay lại chủ đề của mình.

Kết quả mô phỏng phần đầu vào

Tôi đã sử dụng trình mô phỏng LT Spice để xác minh thiết kế mạch.

Về cách cài đặt hoặc cách sử dụng LT Spice, vui lòng google nó.

Nó là miễn phí và mô phỏng tương tự tốt để học.

Sơ đồ đầu tiên là một đơn giản hóa cho mô phỏng LT Spice và tôi cũng muốn đính kèm tệp.asc.

Sơ đồ thứ hai dành cho mô phỏng đầu vào.

Tôi đã xác định nguồn điện áp DC bù 0, biên độ 36V, tần số 60Hz và điện trở đầu vào 5ohm làm thông số kỹ thuật so sánh cho máy biến áp. Như bạn đã biết, điện áp đầu ra của máy biến áp được hiển thị bằng rms, khi đó đầu ra 24Vrms phải là 36Vpeak.

Dạng sóng đầu tiên là nguồn điện áp + (xanh lục) và chỉnh lưu cầu + w / 2200uF (xanh lam). Nó sẽ đi vào khoảng 36V.

LT Spice không thể sử dụng chiết áp biến đổi, tôi muốn đặt giá trị cố định cho mạch này.

Điện áp ra 12V giới hạn dòng 1A như vậy. Tôi muốn tiếp tục bước tiếp theo.

Phần điều khiển điện áp sử dụng LT317T

Hình tiếp theo cho thấy hoạt động của LT317, về cơ bản LT317 hoạt động như cái gọi là bộ điều chỉnh shunt, nó có nghĩa là chân điện áp đầu ra để điều chỉnh. chân luôn là điện áp tham chiếu 1,25V bất kể điện áp đầu vào.

Nó cũng có nghĩa là một dòng chảy nhất định trong R1 và R2. LM317 adj. chân vào R2 cũng tồn tại, nhưng quá nhỏ như 100uA thì chúng ta có thể bỏ qua nó.

Cho đến nay, bạn có thể hiểu rõ ràng dòng điện I1 chảy ra trong R1 luôn không đổi.

Sau đó, chúng tôi có thể tạo công thức R1: R2 = Vref (1,25V): V2. Tôi chọn 220Ω thành R1 và 2,2K thành R2, Khi đó công thức được biến đổi V2 = 1,25V x 2,2k / 220 = 12,5V. Cần biết rằng điện áp đầu ra thực là V1 và V2.

Sau đó, 13,75V xuất hiện trên chân đầu ra LM317 và GND. Và cũng lưu ý khi R2 bằng 0, đầu ra 1,25V

duy trì.

Sau đó, tôi sử dụng giải pháp đơn giản, tôi chỉ cần sử dụng bóng bán dẫn đầu ra Vbe và diode Vf để hủy bỏ 1,25V.

Nói chung Vbe và Vf là khoảng 0,6 đến 0,7V. Nhưng bạn cũng phải biết các đặc tính Ic - Vbe và If - Vf.

Nó cho thấy rằng một dòng chảy nhất định là cần thiết khi bạn sử dụng phương pháp này để hủy bỏ 1,25V.

Do đó, tôi thêm một thanh ghi bleeder R13 2.2K 2W. Nó chảy máu khoảng. 5mA khi đầu ra 12V.

Cho đến lúc này, tôi hơi mệt mỏi để giải thích. Tôi cần bữa trưa và bữa trưa bia. (Lol)

Sau đó, tôi muốn tiếp tục dần dần vào tuần sau. Xin lỗi vì sự bất tiện của bạn.

Bước tiếp theo, tôi muốn giải thích cách hoạt động chính xác của bộ giới hạn dòng điện, bằng cách sử dụng mô phỏng bước tham số tải LT Spice.

Phần giới hạn hiện tại sử dụng LT6106

Vui lòng truy cập Trang web Công nghệ Tuyến tính và xem biểu dữ liệu cho ứng dụng LT6106.

www.linear.com/product/LT6106

Tôi muốn hiển thị hình vẽ để giải thích Ứng dụng điển hình mô tả AV = 10 cho ví dụ 5A.

Có một thanh ghi cảm nhận hiện tại 0,02 ohm và đầu ra cảm biến từ chân ra bây giờ là 200mV / A sau đó

chân ra sẽ tăng lên 1V ở 5A, phải không?

Hãy nghĩ về ứng dụng của tôi với ví dụ điển hình này.

Lần này chúng tôi muốn sử dụng giới hạn hiện tại dưới 2A, sau đó 0,1 ohm là phù hợp.

Trong trường hợp này chân ra tăng 2V ở 2A? Nó có nghĩa là độ nhạy bây giờ là 1000mV / A.

Sau đó, chúng ta phải làm, chỉ cần BẬT / TẮT chân LM317 ADJ bằng bộ so sánh chung

như NJM2903 LM393, hoặc LT1017 và bóng bán dẫn NPN chung chung như 2SC1815 hoặc BC337?

cắt với điện áp được phát hiện là ngưỡng.

Cho đến nay, phần giải thích mạch đã kết thúc và chúng ta hãy bắt đầu mô phỏng mạch hoàn chỉnh!

Bước 8: Phụ lục 2: Mô phỏng bước mạch và kết quả mô phỏng

Tôi muốn giải thích cái gọi là mô phỏng bước.

Mô phỏng đơn giản thông thường chỉ mô phỏng một điều kiện, nhưng với mô phỏng bước, chúng ta có thể thay đổi điều kiện liên tục.

Ví dụ, định nghĩa mô phỏng bước cho thanh ghi tải R13 được hiển thị ảnh tiếp theo và bên dưới.

.step param Rf list 1k 100 24 12 6 3

Nó có nghĩa là giá trị R13 được hiển thị như {Rf} thay đổi từ 1K ohm, (100, 24, 12, 6) đến 3 ohm.

Như đã hiểu rõ ràng, khi dòng điện 1K ohm được rút ra để tải R là ①12mA

(vì điện áp đầu ra bây giờ được đặt thành 12V).

và ②120mA ở 100 ohm, ③1A ở 12 ohm, ④2A ở 6 ohm, ⑤4A ở 3 ohm.

Nhưng bạn có thể thấy điện áp ngưỡng được đặt thành 1V bởi R3 8k và R7 2k (và điện áp cho bộ so sánh là 5V).

Sau đó, từ điều kiện ③, mạch giới hạn dòng được cho là hoạt động. Bản vẽ tiếp theo là kết quả mô phỏng.

Làm thế nào về điều đó cho đến nay?

Nó có thể hơi khó hiểu. bởi vì kết quả mô phỏng có thể khó đọc.

Đường màu xanh lá cây hiển thị điện áp đầu ra và đường màu xanh lam hiển thị dòng điện đầu ra.

Bạn có thể thấy điện áp tương đối ổn định cho đến 12 ohm 1A, nhưng từ 6 ohm 2A điện áp giảm xuống 6V để giới hạn dòng điện xuống 1A.

Bạn cũng có thể thấy điện áp đầu ra DC từ 12mA đến 1A bị giảm một chút.

Nó gần như được gây ra bởi sự không tuyến tính của Vbe và Vf như tôi đã giải thích trong phần trước.

Tôi muốn thêm mô phỏng tiếp theo.

Nếu bạn bỏ qua D7 trên sơ đồ mô phỏng như đính kèm, kết quả điện áp đầu ra sẽ tương đối ổn định.

(nhưng điện áp đầu ra ngày càng cao hơn trước đó.)

Nhưng đó là một kiểu đánh đổi mọi thứ, bởi vì tôi muốn kiểm soát dự án này từ 0V ngay cả khi sự ổn định bị mất một chút.

Nếu bạn bắt đầu sử dụng mô phỏng tương tự như LT Spice, bạn có thể dễ dàng kiểm tra và thử ý tưởng mạch tương tự của mình.

Ummm, cuối cùng thì có vẻ như tôi đã giải thích xong.

Tôi cần một vài ly bia cho cuối tuần (lol)

Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào về dự án này, vui lòng hỏi tôi.

Và tôi hy vọng tất cả các bạn sẽ tận hưởng cuộc sống DIY tốt đẹp với bài viết của tôi!

Trân trọng,