Font d'alimentació de banc variable analògica DIY amb limitador de corrent de precisió: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

En aquest projecte us mostraré com utilitzar el famós LM317T amb un transistor de potència de corrent d’acceleració i com utilitzar l’amplificador de sentit de corrent Linear Technology LT6106 per a limitador de corrent de precisió. Aquest circuit us permet utilitzar fins a més de 5A, però aquesta vegada s'utilitza només per a una càrrega lleugera de 2A perquè trio un transformador de 24V 2A relativament petit i un petit armari. I prefereixo la tensió de sortida de 0,0V, i després afegeixo alguns díodes en sèrie per cancel·lar la tensió de sortida mínima LM317 de 1,25V. aquesta especificació. també us permet protegir contra curtcircuits. Aquests circuits es combinen per crear una font d'alimentació variable analògica de banc que genera 0,0V-28V i 0,0A-2A amb limitador de corrent de precisió. El rendiment del sòl de regulació i soroll és força bo en comparació amb les fonts d’alimentació basades en el convertidor CC-CC del simulador. Per tant, aquest model és millor utilitzar-lo especialment per a aplicacions d'àudio analògic. Comencem !

Pas 1: Esquema i llista de peces

M'agradaria mostrar-vos l'esquema complet d'aquest projecte.

Havia dividit l'esquema del forat en tres parts per facilitar-ne l'explicació. Section Secció d'entrada de CA 、 section Secció mitjana (circuits de control de CC) section Secció de sortida.

M'agradaria continuar explicant la llista de parts de cada secció respectivament.

Pas 2: Preparació per trepar la caixa i trepar

Primer hauríem de recollir les parts exteriors i foradar la caixa (tancament).

El disseny del cas d’aquest projecte es va fer amb Adobe Illustrator.

Pel que fa a la col·locació de peces, vaig fer moltes proves i errors tenint en compte i decidint-me com mostra la primera foto.

Però m'encanta aquest moment perquè puc estar somiant què faré? o quin és millor?

És com una bona onada que espera. És realment molt preciós! lol.

De totes maneres, voldria adjuntar també un fitxer.ai i.pdf.

Per preparar la perforació de la caixa, imprimiu el disseny en paper adhesiu de mida A4 i enganxeu-lo a la caixa.

Hi haurà marques en foradar la caixa i serà el disseny estètic del recinte.

Si el paper s’ha embrutat, peleu-lo i enganxeu-lo de nou.

Si heu preparat la perforació de la caixa, podeu iniciar la perforació de la caixa segons les marques centrals de la caixa.

Us recomano que descriviu la mida dels forats del paper enganxat com a 8Φ, 6Φ així.

L’ús d’eines és un trepant elèctric, broques, broques esglaonades i una eina picadora manual o eina dremel.

Tingueu cura i preneu-vos el temps suficient per evitar accidents.

Seguretat

Calen ulleres de seguretat i guants de seguretat.

Pas 3: Section Secció d'entrada de CA

Després d’acabar la perforació i acabat de la caixa, comencem a fabricar les plaques elèctriques i el cablejat.

Aquí teniu la llista de parts. Ho sentim, alguns enllaços són per a venedor japonès.

Espero que pugueu obtenir peces similars dels vostres venedors propers.

1. Parts usades de la secció d'entrada d'AC

Venedor: Marutsu parts- 1 x RC-3:

Preu: ￥ 1, 330 (aproximadament 12 dòlars EUA)

- 1 x transformador de potència de 24 V 2A CA [HT-242]:

Preu: ￥ 2, 790 (aproximadament 26 dòlars EUA) si voleu l'entrada de 220 V, trieu [2H-242] ￥ 2, 880

- 1 x codi de CA amb endoll:

Preu: 180 ￥ (aproximadament 1,5 dòlars EUA)

- 1 x caixa de fusibles AC 【F-4000-B】 Parts Sato: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/ Preu: 180 € (aproximadament 1,5 dòlars EUA)

- 1 x interruptor d'alimentació de CA (gran) NKK 【M-2022L / B】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15771/ Preu: ￥ 380 (aproximadament 3,5 dòlars EUA)

- 1 commutador de 12 V / 24 V (petit) Miyama 【M5550K】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/112704/ Preu: 181 approx (aproximadament 1,7 dòlars EUA)

- 1 x díode rectificador de pont (gran) 400V 15A 【GBJ1504-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12699673/ Preu: ￥ 318 (aproximadament 3,0 dòlars EUA)

- 1 x díode rectificador de pont (petit) 400V 4A 【GBU4G-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12703750/ Preu: ￥ 210 (aproximadament 2,0 dòlars EUA)

- 1 x condensador gran 2200uf 50V 【ESMH500VSN222MP25S】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/52022/ Preu: ￥ 440 (aproximadament 4,0 dòlars EUA)

- Terminal retardat 1 x 4p 【L-590-4P】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/17474/ Preu: ￥ 80 (aproximadament 0,7 dòlars EUA)

Disculpeu l’enllaç incòmode a un lloc japonès. Cerqueu al venedor que manipuli parts similars fent referència a aquests enllaços.

Pas 4: Section Secció mitjana (circuit de control de CC)

A partir d’aquí, és la part de control de la tensió CC de l’alimentació principal.

El funcionament d'aquesta part s'explicarà més endavant en funció dels resultats de la simulació.

Bàsicament estic fent servir el clàssic LM317T amb un transistor de gran potència per a una gran capacitat de sortida de corrent fins a 3A per igual.

I per cancel·lar la tensió de sortida mínima 1.25V LM317T, he afegit un díode D8 per Vf a Q2 Vbe.

Suposo que Vf de D8 és d'aprox. 0,6 V i Q2 Vbe també aprox. 0,65 V, el total és d'1,25 V.

(Però aquest voltatge depèn de If i Ibe, de manera que cal tenir cura per utilitzar aquest mètode)

La part al voltant de Q3 envoltada de línia de punts no està muntada. (per opcional per a futures funcions d'apagat tèrmic.)

Les peces usades són les següents:

0．1Ω 2W Akizuki Densho

dissipador de calor 【34H115L70】 Parts Multsu

Diode rectificador (100V 1A) IN4001 ebay

IC de control de tensió LM317T Akizuki Denshi

General Purose NPN Tr 2SC1815 Akizuki Denshi

U2 LT6106 IC actual Sense Akizuki Denshi

Pitch convert PCB per LT6106 (SOT23) Akizuki Denshi

IC comparador U3 NJM2903 Akizuki Denshi

POT 10kΩ 、 500Ω 、 ５KΩ Akizuki Denshi

Pas 5: Section Secció de sortida

La darrera part és Secció de sortida.

M'agraden els mesuradors analògics retro i després vaig adoptar el mesurador analògic.

I vaig adoptar un polsador (fusible reestablible) per protegir la sortida.

Les peces usades són les següents:

Fusible reajustable 2,5Ａ REUF25 Akizuki Denshi

2,2KΩ 2W registor de purga Akizuki Denshi

Mesurador de voltatge analògic de 32 V (comptador de panells) Akizuki Denshi

Mesurador de voltatge analògic 3A (Panel meter) Akizuki Denshi

Terminal de sortida MB-126G Akizuki Denshi vermell i negre

Taula de pa universal 210 x 155mm Akizuki Denshi

Terminal per a taulers de pa (com vulgueu) Akizuki

Pas 6: finalitzeu el muntatge i la prova

Fins ara, crec que el vostre tauler principal també es va completar.

Si us plau, procediu al cablejat de les parts connectades a la caixa, com ara pods, comptadors, terminals.

Si heu acabat de fer el projecte.

El darrer pas és provar el projecte.

Les especificacions bàsiques d'aquesta font d'alimentació analògica són

1, 0 ～ 30V tensió de sortida ajust ajustat i ajust fi.

2, 0 ～ 2.0A corrent de sortida amb limitador (recomano utilitzar-lo segons les especificacions del transformador).

3, interruptor de canvi de tensió de sortida al tauler posterior per reduir la pèrdua ambiental

(0 ～ 12V, 12 ～ 30V)

Proves bàsiques

Prova del funcionament del circuit.

He utilitzat un resistent de 5W 10Ω com a càrrega fictícia tal com es mostra a la foto.

Quan configureu 5V, proporciona 0,5A. 10V 1A, 20V 2.0A.

I quan ajusteu el límit actual al vostre nivell preferit, el limitador actual funciona.

En aquest cas, el voltatge de sortida es redueix segons el corrent de sortida que ajusteu.

Proves de forma d'ona d'oscil·loscopi

M'agradaria mostrar-vos també les formes d'ona de l'oscil·loscopi.

La primera forma d'ona és la forma d'ona de pujada de tensió quan s'encén la unitat.

CH1 (blau) és just després del rectificador i del condensador de 2200uF aprox. 35V 5V / div).

CH2 (Cel blau) és el voltatge de sortida de la unitat (2V / div). S'ajusta a 12 V i redueix la ondulació d'entrada.

La segona forma d'ona és una forma d'ona ampliada.

CH1 i CH2 ara són 100 mV / div. No s’observa una ondulació CH2 a causa que la retroalimentació IC LM317 funciona correctament.

Pas següent, voldria provar a 11 V amb una càrrega actual de 500 mA (22 Ω 5 W). Recordeu la baixa I = R / E d'Ohm?

Llavors, la ondulació de la tensió d'entrada CH1 augmenta fins a 350 mVp-p, però tampoc no s'observa cap ondulació en la tensió de sortida CH2.

M’agradaria comparar amb algun regulador de tipus DC-DC posterior amb la mateixa càrrega de 500 mA.

S’observa un soroll de commutació de 200 mA a la sortida CH2.

Com pots veure, En general, la font d'alimentació analògica és adequada per a aplicacions d'àudio de baix soroll.

Què et sembla, això ?

Si teniu més preguntes, no dubteu a preguntar-me.

Pas 7: Apèndix 1: Detalls de l'operació del circuit i resultats de la simulació

Vaja, tants visitants de més de 1k van rebre la meva primera publicació.

Simplement sóc graduat per veure el comptador de visualitzacions nombroses.

Bé, voldria tornar al tema.

Resultats de simulació de seccions d’entrada

He utilitzat el simulador LT Spice per verificar el disseny del circuit.

Quant a com instal·lar o com utilitzar LT Spice, si us plau, Google.

És un simulador analògic gratuït i gratuït per aprendre.

El primer esquema és simplificat per a la simulació de LT Spice i també voldria adjuntar un fitxer.asc.

El segon esquema és per a la simulació d’entrada.

He definit una font de voltatge de desplaçament CC 0, amplitud 36V, freq 60Hz i resistència d'entrada 5ohm com a especificacions comparatives del transformador. Com ja sabeu, el voltatge de sortida del transformador es mostra en rms, llavors la sortida de 24Vrms hauria de ser de 36Vpeak.

La primera forma d'ona és la font de tensió + (verda) i el rectificador de pont + w / 2200uF (blau). Roldarà els 36V.

El LT Spice no podia utilitzar un potenciòmetre variable, voldria establir un valor fix a aquest circuit.

Voltatge de sortida límit de corrent de 12V 1A així. M'agradaria passar al següent pas.

Secció de control de tensió mitjançant LT317T

La següent figura mostra el funcionament del LT317, bàsicament el LT317 funciona com l'anomenat regulador de derivació, que significa que el pin de tensió de sortida a Adj. el pin sempre té una tensió de referència d’1,25 V independentment de la tensió d’entrada.

També significa un cert corrent de sang a R1 i R2. L'adj. LM317 actual. el pin a R2 també existeix, però massa petit com 100uA, llavors podem descuidar-lo.

Fins aquí, es pot entendre clarament que l’I1 actual que sagna a R1 sempre és constant.

Aleshores podríem fer la fórmula R1: R2 = Vref (1,25V): V2. Trio 220Ω a R1 i 2.2K a R2, A continuació, es transforma la fórmula V2 = 1,25V x 2,2k / 220 = 12,5V. Tingueu en compte que la tensió de sortida real és V1 i V2.

A continuació, apareix el 13.75V al pin de sortida LM317 i al GND. I també conscient de quan R2 és zero, 1,25V de sortida

romandre.

Després vaig utilitzar una solució senzilla, només utilitzo el transisitor de sortida Vbe i el díode Vf per cancel·lar 1.25V.

En general, Vbe i Vf és d’uns 0,6 a 0,7V. Però també heu de tenir en compte els caràcters Ic - Vbe i If - Vf.

Mostra que es necessita un corrent de purga determinat quan utilitzeu aquest mètode per cancel·lar 1.25V.

Per tant, afegeixo un registre de purga R13 2.2K 2W. Sagnat aprox. 5 mA quan surt 12V.

Fins aquí, estic una mica cansat d’explicar-ho. Necessito dinar i dinar de cervesa. (Jeje)

Després, voldria continuar la setmana vinent de manera gradual. Lamentem les molèsties.

El següent pas m'agradaria explicar com funciona el limitador de corrent amb precisió, mitjançant la simulació de passos del paràmetre de càrrega LT Spice.

Secció del limitador de corrent mitjançant LT6106

Visiteu el lloc de tecnologia lineal i consulteu el full de dades de l’aplicació LT6106.

www.linear.com/product/LT6106

M'agradaria mostrar el dibuix per explicar una aplicació típica que descriu AV = 10 per exemple de 5A.

Hi ha un registre de detecció de corrent de 0,02 ohm i la sortida detectada des del pin de sortida és ara de 200 mV / A

el pin de sortida augmentaria fins a 1V a 5A, oi?

Pensem en la meva aplicació tenint en compte aquest típic exemple.

Aquesta vegada voldríem utilitzar el límit de corrent inferior a 2A, aleshores és adequat el 0,1 ohm.

En aquest cas, el pin augmenta 2V a 2A? Vol dir que ara la sensibilitat és de 1000 mV / A.

Després d'això, hem d'encendre / apagar el pin ADJ LM317 amb el comparador genèric

com NJM2903 LM393 o LT1017 i el transistor NPN genèric com 2SC1815 o BC337?

que es va tallar amb la tensió detectada com a llindar.

Fins aquí no s’acaba l’explicació del circuit i comencem simulacions de circuits completes.

Pas 8: Apèndix 2: Resultats de simulació i simulació de passos del circuit

M'agradaria explicar l'anomenada simulació de passos.

La simulació simple habitual simula només una condició, però amb la simulació de passos podem canviar les condicions contínuament.

Per exemple, la definició de simulació de passos per al registre de càrrega R13 es mostra a la foto següent i a continuació.

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

Vol dir que el valor R13 que es mostra com {Rf} varia d'1 K ohm (100, 24, 12, 6) a 3 ohm.

Com s’entén, òbviament, quan el corrent d’1K ohm que es dibuixa per carregar R és de ①12mA

(perquè el voltatge de sortida està definit a 12V).

i ②120mA a 100 ohm, ③1A a 12 ohm, ④2A a 6 ohm, ⑤4A a 3 ohm.

Però podeu veure que el voltatge llindar està establert a 1V per R3 8k i R7 2k (i el voltatge per al comparador és de 5V).

Aleshores, a partir de la condició ③, el circuit limitador de corrent hauria de funcionar. El següent dibuix és el resultat de la simulació.

Què tal si fins ara?

Pot ser una mica difícil d’entendre. perquè el resultat de la simulació pot ser difícil de llegir.

Les línies verdes mostren el voltatge de sortida i les línies blaves el corrent de sortida.

Es pot veure que la tensió és relativament estable fins a 12 ohm 1A, però de 6 ohm 2A la tensió disminueix a 6V per limitar el corrent a 1A.

També podeu veure que la tensió de sortida de CC de 12 mA a 1 A es redueix una mica.

És gairebé causat per la linealitat de Vbe i Vf, tal com he explicat a la secció anterior.

M'agradaria afegir la següent simulació.

Si ometeu D7 en un esquema de simulació adjunt, els resultats de la tensió de sortida serien relativament estables.

(però el voltatge de sortida augmenta més que l’anterior, per descomptat.)

Però és una mena de canvi de coses, perquè m'agradaria controlar aquest projecte des de 0V, fins i tot si l'estabilitat està una mica perduda.

Si comenceu a utilitzar simulacions analògiques com LT Spice, és fàcil comprovar i provar la vostra idea de circuit analògic.

Ummm, al final sembla que finalment he acabat l'explicació completa.

Necessito un parell de cervesa per al cap de setmana (jeje)

Si teniu alguna pregunta sobre aquest projecte, no dubteu a preguntar-me.

I espero que tots gaudiu de la bona vida del bricolatge amb el meu article.

Salutacions,