DIY Analog Variable Bench Power Supply W / Precision Kasalukuyang Limiter: 8 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Sa proyektong ito ipapakita ko sa iyo kung paano gamitin ang sikat na LM317T gamit ang isang kasalukuyang Booster power transistor, at kung paano gamitin ang Linear Technology LT6106 kasalukuyang sense amplifier para sa eksaktong kasalukuyang limiter. Maaaring payagan ka ng circuit na ito na gumamit ng higit sa 5A, ngunit sa oras na ito ginagamit ito para sa 2A light load lamang dahil pipiliin ko ang isang 24V 2A medyo maliit na transpormer at isang maliit na enclosure. At ginusto ko ang output boltahe mula sa 0.0V, pagkatapos ay nagdaragdag ako ng ilang (mga) diode sa serye upang kanselahin ang LM317 minimum na output boltahe 1.25V. spec na ito Pinapayagan ka rin na proteksyon ng maikling circuit. Ang mga circuit na iyon ay pinagsama upang lumikha ng isang analog variable bench power supply na bumubuo ng 0.0V-28V at 0.0A-2A na may eksaktong kasalukuyang limiter. Ang pagganap at pagganap ng sahig sa ingay ay medyo mahusay sa paghahambing sa similer DC-DC converter batay sa mga supply ng kuryente. Samakatuwid ang modelong ito ay mas mahusay na gamitin lalo na para sa mga analog audio application. Magsimula na tayo !

Hakbang 1: Listahan ng Skema at Mga Bahagi

Nais kong ipakita sa iyo ang buong iskema ng proyektong ito.

Hinati ko ang iskema ng butas sa tatlong bahagi para sa madaling paliwanag.① Seksyon ng Pag-input ng AC 、 ② Gitnang seksyon (DC Control circuit) 、 ③ Seksyon ng output.

Nais kong ipagpatuloy na ipaliwanag ang listahan ng mga bahagi para sa bawat seksyon ayon sa pagkakabanggit.

Hakbang 2: Paghahanda upang Mag-drill ng Kaso at Pagbabarena

Dapat naming kolektahin ang mga panlabas na bahagi at pagbabarena muna ng kaso (enclosure).

Ang disenyo ng kaso ng proyektong ito ay ginawa sa Adobe ilustrador.

Tungkol sa paglalagay ng mga bahagi, gumawa ako ng maraming pagsubok at error sa pagsasaalang-alang at pagpapasya bilang isang unang palabas sa larawan.

Ngunit mahal ko ang sandaling ito sanhi na maaari kong managinip kung ano ang gagawin ko? o alin ang mas mabuti?

Ito ay tulad ng isang naghihintay magandang alon. Ito ay talagang mahalaga tiime sa lahat! lol.

Gayunpaman, nais kong maglakip ng isang.ai file at.pdf file din.

Upang maghanda para sa pagbabarena ng kaso, i-print ang disenyo sa A4 na sukat na malagkit na papel at idikit ito sa kaso.

Ito ang magiging marka kapag binarena mo ang kaso, at ito ang magiging disenyo ng kosmetiko para sa enclosure.

Kung naging madumi ang papel, mangyaring alisan ng balat at idikit muli ang papel.

Kung naghanda ka para sa pagbarena ng kaso, maaari mong simulan ang pagbabarena ng kaso alinsunod sa mga gitnang marka sa kaso.

Masidhi kong inirerekumenda na ilarawan ang laki ng mga butas sa nakabitin na papel bilang 8Φ, 6Φ tulad nito.

Ang paggamit ng mga tool ay isang electric drill, drill bits, step drill bits, at tool na hand nibbler o dremel tool.

Mangyaring mag-ingat at maglaan ng sapat na oras upang maiwasan ang aksidente.

Kaligtasan

Kailangan ang mga baso sa kaligtasan at Mga Guwantes sa Kaligtasan.

Hakbang 3: ① Seksyon ng Pag-input ng AC

Matapos matapos ang pagbabarena ng kaso at tapusin, simulan natin ang paggawa ng mga electric board at mga kable.

Narito ang listahan ng mga bahagi. Paumanhin para sa ilang mga link ay para sa nagbebenta ng Hapon.

Inaasahan kong makakakuha ka ng mga katulad na bahagi mula sa iyong kalapit na mga nagbebenta.

1. Ginamit na mga bahagi ng seksyon ng ① AC Input

Nagbebenta: Mga bahagi ng Marutsu- 1 x RC-3:

Presyo: ￥ 1, 330 (tinatayang US $ 12)

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

Presyo: ￥ 2, 790 (tinatayang US $ 26) kung nais mo ng 220V input, piliin ang [2H-242] ￥ 2, 880

- 1 x AC code na may isang Plug:

Presyo: ￥ 180 (tinatayang US $ 1.5)

- 1 x AC Fuse box 【F-4000-B】 Mga Bahagi ng Sato: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/Presyo:￥180 (tinatayang US $ 1.5)

- 1 x AC Power Switch (Malaki) NKK 【M-2022L / B】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15771/Price: ￥ 380 (tinatayang US $ 3.5)

- 1 x 12V / 24V Switch (maliit) Miyama 【M5550K】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/112704/Price: ￥ 181 (tinatayang US $ 1.7)

- 1 x Bridge rectifire diode (malaki) 400V 15A 【GBJ1504-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12699673/Price: ￥ 318 (tinatayang US $ 3.0)

- 1 x Bridge rectifire diode (maliit) 400V 4A 【GBU4G-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12703750/Price: ￥ 210 (tinatayang US $ 2.0)

- 1 x Malaking condenser 2200uf 50V 【ESMH500VSN222MP25S】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/52022/Price: ￥ 440 (tinatayang US $ 4.0)

- 1 x 4p Lagged terminal 【L-590-4P】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/17474/Price: ￥ 80 (tinatayang US $ 0.7)

Paumanhin para sa hindi maginhawang link sa Japanese site, mangyaring maghanap ang nagbebenta na paghawak ng mga katulad na bahagi sa pag-refer sa mga link na iyon.

Hakbang 4: ② Gitnang Seksyon (DC Control Circuit)

Mula dito, ito ang bahagi ng kontrol ng pangunahing boltahe ng suplay ng kuryente.

Ang pagpapatakbo ng bahaging ito ay ipapaliwanag sa paglaon batay sa mga resulta ng simulation din.

Karaniwan ginagamit ko ang klasikong LM317T na may isang malaking power transistor para sa malaking kasalukuyang kakayahan sa output hanggang sa magkatulad na 3A.

At upang kanselahin ang 1.25V LM317T minimum na output boltahe, idinagdag ko ang D8 diode para sa Vf sa Q2 Vbe.

Hulaan ko ang Vf ng D8 ay tinatayang. 0.6V at Q2 Vbe din tinatayang. 0.65V pagkatapos ang kabuuan ay 1.25V.

(Ngunit ang boltahe na ito ay nakasalalay sa If at Ibe, kaya kinakailangan ang pangangalaga upang magamit ang pamamaraang ito)

Ang bahagi sa paligid ng Q3 na napapaligiran ng tuldok na linya ay hindi naka-mount. (para sa opsyonal para sa tampok na thermal shutdown sa hinaharap.)

Ang mga ginamit na bahagi ay tulad ng sa ibaba, 0．1Ω 2W Akizuki Densho

heat sink 【34H115L70】 Mga Bahaging Multsu

Rectifier Diode (100V 1A) IN4001 ebay

LM317T Boltahe Control IC Akizuki Denshi

General Purose NPN Tr 2SC1815 Akizuki Denshi

U2 LT6106 Kasalukuyang Sense IC Akizuki Denshi

I-convert ng Pitch ang PCB para sa LT6106 (SOT23) Akizuki Denshi

U3 Comparator IC NJM2903 Akizuki Denshi

POT 10kΩ 、 500Ω 、 ５KΩ Akizuki Denshi

Hakbang 5: ③ Seksyon ng Output

Ang huling bahagi ay Seksyon ng Output.

Gusto ko ng mga retro analog meter, pagkatapos ay kumuha ako ng analog meter.

At nagpatibay ako ng isang Poly Switch (resettable fuse) para sa proteksyon ng output.

Ang mga ginamit na bahagi ay tulad ng sa ibaba, Maaaring iakma muli ang piyus 2.5Ａ REUF25 Akizuki Denshi

2.2KΩ 2W bleeder registor Akizuki Denshi

32V Analog volt meter (Panel meter) Akizuki Denshi

3A Analog volt meter (Panel meter) Akizuki Denshi

Output Terminal MB-126G Pula at Itim na Akizuki Denshi

Universal Bread Board 210 x 155mm Akizuki Denshi

Terminal para sa board ng tinapay (ayon sa gusto mo) Akizuki

Hakbang 6: Tapusin ang Asembling at Pagsubok

Sa ngayon, sa palagay ko nakumpleto rin ang iyong pangunahing lupon.

Mangyaring magpatuloy sa mga kable sa mga bahagi na nakakabit sa kaso tulad ng mga pod, metro, terminal.

Kung natapos mo ang paggawa ng proyekto.

Ang panghuling hakbang ay pagsubok sa proyekto.

Ang pangunahing kapangyarihan ng analog na ito ay nagbibigay ng pangunahing mga pagtutukoy

1, 0 ～ 30V output boltahe magaspang pagsasaayos at pinong pagsasaayos.

2, 0 ～ 2.0A kasalukuyang output na may limiter (Inirerekumenda kong gamitin sa ilalim ng spec na transpormer.)

3, Output boltahe pagbabago ng switch sa back panel para sa pagbabawas ng pagkawala ng kapaligiran

(0 ～ 12V, 12 ～ 30V)

Pangunahing Pagsubok

Pagsubok sa gawaing circuit.

Gumamit ako ng isang 5W 10Ω resister bilang isang dummy load tulad ng ipinakita sa larawan.

Kapag nagtakda ka ng 5V, nagbibigay ito ng 0.5A. 10V 1A, 20V 2.0A.

At kapag naayos mo ang kasalukuyang limitasyon sa iyong paboritong antas, gagana ang kasalukuyang limiter.

Sa kasong ito, ang boltahe ng output ay nakakakuha ng mas mababa ayon sa iyong pag-aayos ng kasalukuyang output.

Pagsubok ng form ng alon ng oscilloscope

Gusto kong ipakita sa iyo ang mga oscilloscope waveform din.

Ang unang porma ng alon ay boltahe na tumataas na form ng alon kapag binuksan mo ang lakas ng yunit.

Ang CH1 (Blue) ay pagkatapos lamang ng rectifier at 2200uF capacitor approx. 35V 5V / div).

Ang CH2 (Sky blue) ay output voltage ng unit (2V / div). Ito ay nababagay sa 12V at binawasan ang input ripple.

Ang pangalawang porma ng alon ay pinalaki na form ng alon.

Ang CH1 at CH2 ay 100mV / div na ngayon. Ang CH2 ripple ay hindi sinusunod dahil sa LM317 IC feedback ay wastong gumagana.

Susunod na hakbang, nais kong subukan sa 11V na may 500mA kasalukuyang pag-load (22Ω 5W). Naaalala mo ba ang mababang I = R / E ni Ohm?

Pagkatapos ay ang CH1 input voltage ripple na lumalaki sa 350mVp-p, ngunit walang ripple na sinusunod sa CH2 output voltage din.

Nais kong ihambing sa ilang DC-DC na uri ng regulator sa likod na may parehong 500mA load.

Malaking 200mA switching noise ay sinusunod sa output ng CH2.

Tulad ng nakikita mo, Pangkalahatang pagsasalita, ang supply ng kuryente ng analog ay angkop para sa mababang aplikasyon ng audio na ingay.

Pano yan

Kung mayroon kang karagdagang tanong, mangyaring huwag mag-atubiling magtanong sa akin.

Hakbang 7: Apendiks 1: Mga Detalye ng Operasyon ng Circuit at Mga Resulta ng Simulation

Wow, napakaraming mambabasa na higit sa 1k ang binisita sa aking unang post.

Simple lang ako upang makita ang maraming view counter.

Sa gayon, nais kong bumalik sa aking paksa.

Mga resulta ng Simulation ng Seksyon ng Input

Gumamit ako ng LT Spice simulator upang ma-verify ang disenyo ng circuit.

Tungkol sa kung paano mag-install o kung paano gamitin ang LT Spice, mangyaring i-google ito.

Ito ay libre at mahusay na analog simulator upang malaman.

Ang unang eskematiko ay isang pinasimple para sa sim Spice ng LT at nais kong maglakip din ng.asc file.

Ang pangalawang eskematiko ay para sa simulate ng input.

Tinukoy ko ang isang mapagkukunan ng boltahe DC offset 0, amplitude 36V, freq 60Hz, at input resistor 5ohm bilang mapagkukumpara specs para sa transpormer. Tulad ng alam mo, ang boltahe ng output ng transpormer ay ipinapakita sa mga rms, pagkatapos ang 24Vrms na output ay dapat na 36Vpeak.

Ang unang porma ng alon ay pinagmulan ng boltahe + (berde) at tulay na tagapagtuwid + w / 2200uF (asul). Pupunta ito sa paligid ng 36V.

Ang LT Spice ay hindi maaaring gumamit ng variable potentiometer, nais kong itakda ang nakapirming halaga sa circuit na ito.

Output boltahe 12V kasalukuyang limitasyon ng 1A tulad nito. Nais kong magpatuloy sa susunod na hakbang.

Seksyon ng Pagkontrol ng Boltahe gamit ang LT317T

Ang susunod na pigura ay nagpapakita ng operasyon ng LT317, karaniwang gumagana ang LT317 na tinatawag na shunt regulator nangangahulugan ito na ang output boltahe pin sa Adj. Ang pin ay palaging 1.25V sanggunian boltahe anuman ang input boltahe.

Nangangahulugan din ito ng isang tiyak na kasalukuyang pagdugo sa R1 at R2. Ang kasalukuyang LM317 adj. mayroon ding pin sa R2, ngunit napakaliit ng 100uA pagkatapos ay mapabayaan natin ito.

Hanggang sa ngayon, maaari mong malinaw na maunawaan ang kasalukuyang I1 na dumugo sa R1 ay palaging pare-pareho.

Pagkatapos ay maaari naming gawin ang formula R1: R2 = Vref (1.25V): V2. Pumili ako ng 220Ω hanggang R1, at 2.2K hanggang R2, Pagkatapos ang formula ay binago V2 = 1.25V x 2.2k / 220 = 12.5V. Magkaroon ng kamalayan ng tunay na boltahe ng output ay V1 at V2.

Pagkatapos ang 13.75V ay lilitaw sa LM317 output pin at GND. At may kamalayan din kung kailan R2 ay zero, 1.25V output

manatili.

Pagkatapos ay gumamit ako ng simpleng solusyon, ginagamit ko lang ang output transisitor Vbe at diode Vf upang kanselahin ang 1.25V.

Ang pangkalahatang pagsasalita ng Vbe at Vf ay nasa 0.6 hanggang 0.7V. Ngunit kailangan mo ring magkaroon ng kamalayan sa Ic - Vbe at If - Vf charactoristcs.

Ipinapakita nito na kinakailangan ang isang tiyak na kasalukuyang bleeder kapag ginamit mo ang pamamaraang ito para sa kanselahin ang 1.25V.

Samakatuwid nagdagdag ako ng isang rehistro ng bleeder R13 2.2K 2W. Dumudugo ito approx. 5mA kapag 12V output.

Hanggang sa ngayon, medyo pagod na akong magpaliwanag. Kailangan ko ng tanghalian at tanghalian beer. (Lol)

Pagkatapos, nais kong magpatuloy sa susunod na linggo nang paunti-unti. Kaya paumanhin para sa iyong abala.

Susunod na hakbang nais kong ipaliwanag kung paano gumagana nang tumpak ang kasalukuyang limiter, gamit ang sim na hakbang ng parameter ng pagkarga ng LT Spice.

Kasalukuyang Limiter na Seksyon na gumagamit ng LT6106

Mangyaring bisitahin ang Linear Technology Site at tingnan ang datasheet para sa aplikasyon ng LT6106.

www.linear.com/product/LT6106

Nais kong ipakita ang pagguhit upang ipaliwanag ang Karaniwang application na naglalarawan sa AV = 10 para sa 5A na halimbawa.

Mayroong isang kasalukuyang 0.02 ohm register at sensed output mula sa pin out na 200mV / A pagkatapos

ang out pin ay babangon hanggang sa 1V sa 5A, tama ba?

Pag-isipan natin ang tungkol sa aking aplikasyon kasama ang tipikal na halimbawang ito.

Sa oras na ito nais naming gumamit ng kasalukuyang limitasyon sa ilalim ng 2A, kung gayon ang 0.1 ohm ay angkop.

Sa kasong ito ang pin pagtaas ng 2V sa 2A? Nangangahulugan ito na ang pagiging sensitibo ngayon ay 1000mV / A.

Pagkatapos nito ay kailangan nating gawin, i-ON / OFF lang ang LM317 ADJ pin gamit ang generic na kumpare

tulad ng NJM2903 LM393, o LT1017 at generic na NPN transistor tulad ng 2SC1815 o BC337?

na pinutol ng napansin na boltahe bilang threshold.

Hanggang sa ngayon, tapos na ang paliwanag sa circuit, at simulan natin ang kumpletong mga simulation ng circuit!

Hakbang 8: Appendix 2: Circuit Step Simulation at Simulation Resulta

Nais kong ipaliwanag ang tinatawag na step simulation.

Kadalasang simpleng simulateya ay tumutulad sa isang kundisyon lamang, ngunit sa hakbang na kunwa, maaari nating palitan ang mga kondisyon sa patuloy.

Halimbawa, ang kahulugan ng hakbang na kunwa para sa pagrehistro ng pag-load ng R13 ay ipinapakita sa susunod na larawan at sa ibaba.

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

Nangangahulugan ito ng halagang R13 na ipinakita tulad ng {Rf} na nag-iiba mula sa 1K ohm, (100, 24, 12, 6) hanggang 3 ohm.

Tulad ng malinaw na naiintindihan, kapag ang 1K ohm kasalukuyang iginuhit upang mai-load ang R ay ①12mA

(dahil ang boltahe ng output ay nakatakda ngayon sa 12V).

at ②120mA sa 100 ohm, ③1A sa 12 ohm, ④2A sa 6 ohm, ⑤4A sa 3 ohm.

Ngunit maaari mong makita ang boltahe ng threshold ay nakatakda sa 1V ng R3 8k at R7 2k (at ang boltahe para sa kumpara ay 5V).

Pagkatapos mula sa kundisyon ③, ang kasalukuyang limiter circuit ay dapat na gumana. Ang susunod na pagguhit ay resulta ng simulation.

Kumusta naman hanggang dito?

Maaaring medyo mahirap maintindihan. dahil ang resulta ng simulation ay maaaring mahirap basahin.

Ang mga berdeng linya ay nagpapakita ng output boltahe at ang mga asul na linya ay nagpapakita ng kasalukuyang output.

Maaari mong makita ang boltahe ay medyo matatag hanggang 12 ohm 1A, ngunit mula sa 6 ohm 2A boltahe ay bumaba sa 6V upang limitahan ang kasalukuyang sa 1A.

Maaari mo ring makita ang boltahe ng output ng DC mula 12mA hanggang 1A na medyo nahulog.

Ito ay halos sanhi ng Vbe at Vf un-lineality tulad ng ipinaliwanag ko sa dating seksyon.

Nais kong magdagdag ng susunod na simulation.

Kung tinanggal mo ang D7 sa simulation skema na nakakabit, ang mga resulta ng output boltahe ay medyo matatag.

(ngunit ang boltahe ng output ay nakakakuha ng mas mataas kaysa sa nakaraang, off course.)

Ngunit ito ay isang uri ng kalakal sa mga bagay, dahil nais kong kontrolin ang proyektong ito mula sa 0V kahit na ang katatagan ay medyo nawala.

Kung nagsimula kang gumamit ng analog simulation tulad ng LT Spice, madaling suriin at subukan ang iyong ideya sa analog circuit.

Ummm, kalaunan ay parang natapos ko na ang kumpletong paliwanag sa paglaon.

Kailangan ko ng isang pares ng serbesa para sa katapusan ng linggo (lol)

Kung mayroon kang anumang katanungan tungkol sa proyektong ito, mangyaring huwag mag-atubiling magtanong sa akin.

At inaasahan kong lahat kayo ay masisiyahan sa magandang buhay sa DIY kasama ang aking artikulo!

Pagbati,