Construïu una font d'alimentació dual de 15 V utilitzant els mòduls fora de la prestatgeria per menys de $ 50: 10 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Introducció:

Si sou aficionats a l’àudio, coneixereu les fonts d’alimentació de doble carril. La majoria de plaques d'àudio de baixa potència, com ara els preamplificadors, requereixen des de +/- 5V fins a +/- 15V. Disposar d’una font d’alimentació de doble voltatge fa que sigui molt més fàcil quan es dissenyin prototips o només es facin reparacions generals.

Aquesta font d’alimentació és fàcil de muntar, ja que generalment s’utilitza a les plaques dels mòduls de prestatges, a excepció de la placa reguladora, que haurà de construir vosaltres mateixos. Tanmateix, hi ha un motiu darrere del qual parlaré més endavant.

La placa reguladora utilitzada té tensions de +/- 1,25 V a 37 V (depenent de la vostra tensió d’entrada). Només necessito +/- 15V, de manera que una font d'alimentació d'entrada un parell de volts per sobre d'aquest (al voltant de 19V) està bé. Els reguladors de tensió LM317 i LM337 també poden bombar al voltant d’1,5 A ea (depenent de la quantitat de voltatge que caiguin), de manera que la potència actual d’alimentació d’entrada també ha de ser superior. Per això, vaig triar dues fonts d’alimentació per a portàtils per subministrar els voltatges d’entrada. Emeten 19 V i al voltant de 3,4 A, que és més que suficient per subministrar la placa reguladora. Per no mencionar que són barats com a xips.

També volia una font d'alimentació lineal, ja que generalment tenen menys ondulació de CC a la sortida (tot i que no és tan eficient com una font d'alimentació en mode de commutació completa). Utilitzar una font d’alimentació d’entrada de mode de commutació per deixar caure 240VCA a 19V és econòmic i eficaç. La seva commutació també se situa generalment per sobre de la banda d'àudio, de manera que no afecta el soroll de la font d'alimentació que entra a les proves. Els reguladors lineals filtraran la major part de l’ondulació de CC residual. Per tant, gairebé obtens el millor d’ambdós mons.

Els comptadors utilitzats poden mesurar la tensió i el corrent (0-100V i 0-10A), són de doble color per facilitar la lectura.

Amb algunes modificacions, podeu convertir un munt de peces en una font d’alimentació de taula molt útil.

Nota: una cosa que aquesta font d'alimentació no té i que és un control regulador de corrent constant. Els propis reguladors LM317 / 337 tenen una protecció contra sobrecorrent, però no els executaria massa temps d’aquesta manera. És per això que el commutador de càrrega es va col·locar en aquest projecte. Per tant, si s’importa, podeu utilitzar una placa reguladora diferent per adaptar-la a les vostres necessitats.

Pas 1: una paraula d'advertència i notes generals

Cables de 240V i fonts d'alimentació per a portàtils:

Com que aquest projecte utilitza tensions altes (240V), poden ser molt letals si s’equivoca. Si no esteu segur de com connectar components d'alta tensió o no esteu còmode treballant en equips en directe, el meu suggeriment seria no intentar-ho. No assumeixo cap responsabilitat si et mates a tu mateix. No vull saber res de tu després de morir dient Pete, em vaig electrocutar i ara estic mort - D'acord ??

Ara, dit això, teniu un parell d’altres opcions:

1. Només cal que utilitzeu les fonts d'alimentació de l'ordinador portàtil en la seva forma subministrada i utilitzeu alguns connectors d'alimentació de CC a la part posterior de la caixa. Només vol dir que heu d’endollar dues fonts d’alimentació per a portàtils, però és una opció molt més segura. Tot i això, haureu de trobar una altra solució per alimentar els comptadors LED, ja que també requereixen subministraments separats.

2. Podeu muntar els subministraments de l'ordinador portàtil a la funda i simplement tallar els endolls de 240 V i connectar-los directament a una presa IEC a la part posterior. Tanmateix, necessitareu un cas més gran que el que he fet servir i, de nou, té connexions en directe, de manera que encara no és tan segur …

Mesuradors de panells LED + tensions de subministrament:

Hi ha diversos tipus de comptadors LED al mercat. Tots fan essencialment el mateix, però les seves connexions no sempre són les mateixes. No sempre es garanteix la sortida del filferro. En fer la comanda, intenteu obtenir el seu esquema de cablejat. Generalment, els dos cables gruixuts seran el mesurador de derivació actual. Els altres tres seran potència del mesurador (per alimentar la pantalla que és vermella / negra) i un cable de detecció de tensió groc per mesurar la tensió.

El que notareu amb els comptadors és que tenen un punt de terra o 0V comú (els cables negres estan connectats junts internament). Per a aquest projecte en concret no és bo. És per això que els comptadors s’alimenten per separat mitjançant dues petites plaques d’alimentació (placa de mòduls de 240VAC a 12VDC). També heu d’utilitzar dues plaques per alimentar-vos, en cas contrari us quedaran curtes sortides quan feu servir la font d’alimentació. Una altra raó essencial és que els mesuradors LED requereixen un mínim o 4,5V per funcionar. Per tant, si baixeu la sortida a 1,25 V des del tauler regulador, els comptadors no s’encenen.

Pas 2: llista de materials

Això és el que necessiteu. Podeu comprar tot això a Ebay, Amazon o Aliexpress. Ho vaig comprar tot a Ebay

- Caixa de plàstic (he utilitzat una caixa d’instruments de plàstic) - 12-15 $

- 1 placa del kit de regulador LM317 / 337: 10 dòlars

- Fonts d'alimentació per a portàtils 2x 19V 3.42A - 6,75 dòlars per cada

- Taules de transformadors reduïdes de 2x 240VAC a 12VDC de 450mA en mode de commutació - 1,50 dòlars EE

- Mesuradors de panells de corrent o tensió 2x 0-100V / 0-10A - 3,50 dòlars per cada (més barat a granel i disponible en diferents colors)

- 2 testos de 10 K ohm de diversos torns + botons per adaptar-los - 2 $ cada (podeu fer servir els testos subministrats, però els torns múltiples són més fàcils de configurar)

- Diversos i maquinari general: commutador de 240 VCA (n’he utilitzat un amb llum LED de 12VDC), borns de connexió (6), endoll IEC, fusibles i portafusibles (3), petit tall d’angle d’alumini (2), apagats (6), longituds generals de filferro i calor reduïdes - probablement uns altres 5-10 dòlars

Nota 1: Els fusibles a utilitzar dependran de la quantitat de corrent que vulgueu utilitzar. Suggeriria 1-1,5A per a les dues plaques reguladores i 0,5A per al subministrament de 240V. Podríeu baixar, ja que no traureu 7A de tots dos subministraments.

Nota 2: la part més cara de la construcció és el cas. Així que si en podeu trobar un més barat o voleu tirar el vostre, us estalviarà uns quants diners.

Nota 3: Hi ha algunes marques de testos de diverses voltes o de precisió disponibles. El que es va enviar va ser un test de la marca Bochen, que disposa de comandaments específics i no fa servir comandaments de rodet rugós estàndard. No importa en particular el tipus que utilitzeu, només que pugueu obtenir pomos adequats.

Nota 4: He comprat aquestes fonts d'alimentació per a ordinadors portàtils, ja que només costaven aproximadament 6 €. Torneu a estalviar uns quants diners si en teniu uns quants de vells col·locats.

Pas 3: Esquemes i diagrames de cablejat

La primera imatge és l’esquema original d’una placa reguladora d’estoc, amb taps d’entrada i rectificador inclosos, mitjançant un transformador de CA 12V-0V-12V per alimentar la placa (per a aquesta font d’alimentació que no fem servir)

La segona imatge és el diagrama de cablejat per connectar totes les plaques individuals

La tercera i la quarta imatge són diagrames de cablejat existents per als comptadors de panells (que he utilitzat) que mostren diferents configuracions de potència i mesura. Essencialment en aquest projecte, estem utilitzant el quart diagrama.

Pas 4: font d'alimentació de l'ordinador portàtil

Per què fonts d'alimentació per a portàtils de 19 V?

La raó d'això és que la placa reguladora originalment va ser dissenyada per funcionar amb un transformador dual de 12V CA (12V-0-12V). Tanmateix, si fixeu-vos en el cost d’una d’aquestes, ja sigui a eBay o a la vostra botiga d’electrònica local, ronden els 30 $ d’AU. Hi ha dos subministraments per a ordinadors portàtils a la meitat.

Si voleu obtenir una tensió més alta dels reguladors, només cal que utilitzeu una font d’alimentació d’entrada més alta. Recordeu que les plaques reguladores sortiran +/- 37V, de manera que l’entrada pot estar uns quants volts per sobre. Recordeu, però, com més gran sigui el diferencial de tensió (entrada a sortida), més calor produiran els reguladors. Per exemple: si la tensió d'entrada és de 35 V i la sortida de 5 V, hi haurà molta calor desenvolupada i és possible que necessiteu dissipadors de calor més grans i / o un ventilador.

Preparació dels subministraments per a ordinadors portàtils

Per a la meva construcció, vaig treure els subministraments dels seus estoigs, ja que els necessitava perquè encaixessin a la caixa de l’instrument. Si només utilitzeu els subministraments per a ordinadors portàtils tal qual i utilitzeu connectors de CC, podeu ometre aquest pas.

El que haureu de fer és trencar la caixa de plàstic. Utilitzeu un tornavís pla i palideu acuradament la vora fins que es desprengui la part superior. A continuació, traieu el conjunt de la placa de circuit.

A la segona fotografia, he perforat un tros d’alumini d’angle i he perforat alguns forats al costat del subministrament (crec que he utilitzat els forats existents al subministrament). Aneu amb compte de no danyar cap component mentre feu això. També he perforat alguns forats addicionals per cargolar-hi els pals de muntatge i fixar el conjunt a la part inferior de la caixa de plàstic. L’ús de l’angle el va fer una mica més resistent que l’ús de pals de muntatge.

Els cables que sortien del tauler semblaven una mica lleugers, de manera que els he canviat a filferro mesurat més pesat. Desoldeu els cables antics, introduïu els cables nous per la part superior del tauler i soldeu-los al seu lloc a la part inferior del tauler (a retrospectiva hauria d'haver utilitzat un indicador més lleuger però de longituds més llargues, ja que era difícil tenir tants cables connectats als mateixos punts).

Els subministraments per a portàtils també tenen un LED d’alimentació. No són necessaris, però podeu conservar-los si voleu confirmar que cada subministrament funciona eficaçment (esgotaran si hi ha un problema amb el subministrament o l'import que s'extreu). Els vaig guardar per facilitar la cerca d’errors.

Nota: heu d’utilitzar el mateix tipus de font d’alimentació per a portàtils. La raó és que si les tensions es redueixen una mica, poden tendir a enfonsar-se corrent en si mateixes i fugir i després bufar. En general, no hauria de ser un problema si utilitzeu els mateixos subministraments. Tanmateix, si us preocupa o voleu protecció addicional, podeu col·locar un parell de díodes de potència (com ara IN4004 o IN5404) polaritzats inversament a les sortides de cada subministrament (de manera que el càtode sigui positiu, l’ànode el negatiu). Això evitarà que cada subministrament enfonsi qualsevol corrent de les tensions que estigui lleugerament apagat o si un subministrament s’encén abans que l’altre.

Pas 5: elaboració del regulador LM317 / 337 i prova inicial

El tauler regulador es presenta en forma de kit, és a dir, heu de soldar-lo vosaltres mateixos. Hi ha uns quants proveïdors que els vendran premuntats per uns quants dòlars addicionals. De vegades, l’eliminació de components d’aquest tipus de taulers pot arrencar accidentalment les pistes. De totes maneres, haureu d’eliminar alguns components, de manera que és igual de fàcil construir-los sense ells.

La primera imatge mostra un tauler completat (que hauria de ser si l’haguéssiu fet de paper). La segona foto, però, mostra les modificacions amb els taps d’entrada i el rectificador eliminats. En canvi, he afegit enllaços per canviar el bloc de terminals d’entrada per acceptar el +/- 19V i dirigir-lo a l’entrada dels reguladors. Podeu mantenir els límits d’entrada si voleu, però no són necessaris, ja que els subministraments per a ordinadors portàtils són força bons.

També observareu que he posat terminals per a la llum d'alimentació LED i també els testos per facilitar la retirada de les plaques si cal.

Així que només heu de muntar el tauler com a les seves instruccions, tret de les modificacions anteriors.

Un cop acabat, connecteu-lo a una font d'alimentació de treball i verifiqueu la sortida de cada etapa del regulador. Recordeu, si utilitzeu una única font d’entrada per provar, +/- d’entrada (als terminals + / 0V) + / 0V fora de la placa reguladora. +/- entrada (en terminals 0V / -), 0V / - fora de la placa reguladora. Assegureu-vos que podeu ajustar el voltatge de sortida (última imatge que mostra la font d'alimentació de prova externa).

Pas 6: Prepara el cas

Mesureu com voleu que els components s’asseguin a la part posterior dels panells frontal i posterior. Recordeu que tornarà a estar al davant (he comès aquest error jo mateix). En realitat, volia la imatge de mirall al tauler frontal. Però, per sort, encara no havia fet el tauler posterior, així que el vaig fer ajustar a la part davantera (o potser l’hauria girat de 180 graus).

Practicar forats fent servir primeres broques petites. A continuació, amplieu amb una broca més gran. Si no teniu unes broques prou grans (com tinc jo), podeu utilitzar un escariador per ampliar els forats (eina molt útil).

Un cop foradats tots els forats, introduïu els retalls dels panells del comptador i arxiveu-lo prou perquè el comptador i el sòcol IEC encaixin.

També he afegit algunes etiquetes a la part frontal (mitjançant fulls de lletres). Podeu obtenir-los en línia o imprimir-ne els vostres en paper d'impressora transparent. Després, només he ruixat una mica de laca protectora per sobre.

Pas 7: muntatge del maquinari

Un cop els panells frontal i posterior han tingut temps d’assecar-se, munteu tot el maquinari als panells frontal i posterior.

Les dues fonts d'alimentació de l'ordinador portàtil es poden muntar a la part inferior de la caixa. Recordeu deixar l’espai perquè la presa IEC, el fusible i els cables funcionin cap a l’interruptor de la part frontal. Si ho preferiu, podeu muntar un interruptor a la part posterior.

Munteu la placa reguladora.

Per últim, però no menys important, ja que les fonts d’alimentació de 240V / 12V dels quadres de mesurament no tenen enlloc per muntar-les amb cargol, he utilitzat una bola de silici per mantenir-les al seu lloc. Assegureu-vos que primer heu afegit cables d’entrada i sortida.

Pas 8: cablejar-ho tot

Comenceu per cablejar el cablejat de 240 V des de l’endoll IEC fins al commutador i també el portafusibles d’entrada. A continuació, connecteu tots els cables de 240 V a les dues fonts d’alimentació de l’ordinador portàtil i a les fonts de la placa de dos metres. Introduïu un fusible i, en aquesta etapa, probablement sigui una bona idea comprovar el cablejat i l’alimentació, només per assegurar-vos que totes les tensions que surtin dels subministraments del portàtil siguin correctes (haurien de tenir 19V cadascuna).

Connecteu els testos i el LED als controls del tauler frontal des del tauler regulador. He utilitzat endolls i pins de 2 pins per facilitar el desmuntatge a la placa reguladora.

Ara connecteu les sortides dels subministraments del portàtil i connecteu-vos a l’entrada de la placa reguladora. També podeu connectar l’alimentació als comptadors. Recordeu que el positiu d’un subministrament va al negatiu de l’altra per crear un punt de voltatge zero virtual. Una vegada més, enceneu-vos i assegureu-vos que els voltatges són els esperats: haureu de tenir 38V entre els voltatges d'entrada, +/- 19V entre 0V a les entrades i una mica de tensió nominal a la sortida de la placa reguladora (segons on estigui configurada la pota).

Connecteu la sortida de la placa reguladora als fusibles de sortida i al commutador de càrrega. Connecteu les línies de corrent del comptador (segons el diagrama de cablejat) i després les línies de detecció de tensió del comptador. Inseriu alguns fusibles i torneu a provar i comproveu si els comptadors estan llegint una tensió. Dits creuats, no heu deixat escapar el fum màgic!

Nota: Els comptadors són probablement el més difícil de córrer. Recordeu que la part actual dels comptadors va de positiu a negatiu. El mateix passarà amb la tensió negativa: flueix de 0v a tensió negativa.

Pas 9: proves i ajustos de calibratge

Un cop hàgiu comprovat que els fums no s’escapen, connecteu un comptador fiable i comproveu les tensions de sortida tant a les sortides positives com a les negatives. Probablement trobareu que els comptadors LED estan lleugerament apagats (com a les fotos 2 + 4). Com que aquests mesuradors poden estar lleugerament fora dels dos extrems de l’espectre, calibreu-los al voltatge que generalment utilitzeu més o al mig d’un rang de tensions. Per exemple, si utilitzeu molt 12V, calibreu-los a 12V. Si aneu entre 5V i 15V regularment, calibreu-lo a 10V.

Si teniu dos multímetres, podeu fer els ajustos de tensió i corrent junts. En cas contrari, connecteu una càrrega nominal a la sortida, ajusteu el voltatge, desconnecteu el mesurador i col·loqueu-lo en sèrie amb la font d'alimentació i canvieu el cable del multímetre (si el vostre mesurador té borns de tensió i corrent separats) per mesurar el corrent.

A la part posterior dels mesuradors de panells LED, hi haurà dues petites olles d'ajust per ajustar el voltatge (v-adj) i el corrent (i-adj) (vegeu la foto primera). En general, és una bona idea carregar la sortida amb una resistència quan es calibra, ja que la tensió de sortida es pot moure una mica quan es carrega.

Per tant, ajusteu el v-adj fins que el voltatge sigui el mateix que el mesurador. Els retalladors són una mica sensibles i un petit gir pot passar per on vulgueu. Simplement perseverar fins que sigui correcte

Per a l'ajust actual, recomanaria utilitzar una resistència gran enfonsada per calor per calibrar (foto 6). Assegureu-vos que no sigui inferior al que pot subministrar el subministrament. Cada costat del tauler regulador pot subministrar 1,5A. Cal calibrar-lo al voltant de 1A ha de ser suficient.

Utilitzant la llei d’ohms V = IxR - per tant (V / I = R) 15V / 1A = 15ohms. Les resistències de 15 ohms són una mica difícils d’obtenir, de manera que les resistències de 2x 8ohm de la sèrie donaran 16ohms. Mesureu les resistències: les dues tinc 8,3 i 8,1 ohms = 16,4 ohms.

Per tant, torneu a connectar els números (V / R = I) 15V / 16,4ohms = 0,914634A: aquest és el número al qual calibrarem. Heu de trobar que el comptador hauria de mostrar-ho així com una doble comprovació del vostre comptador.

També haureu de calcular la potència que es posa a les resistències ja que no voleu que es fregeixin. Per tant, la llei d’ohms de nou P = VxI - 15Vx0.91463 = 13.72W. Assegureu-vos que les resistències siguin més grans que aquest valor: 25W és bo. He utilitzat un parell de 100W que són daurats (vegeu la foto 6). Podeu obtenir-los a ebay per uns 8 dòlars per dos.

Per mesurar el corrent del subministrament, haureu de posar el comptador en sèrie amb la font d'alimentació i les resistències de càrrega. No importa si el mesurador és el primer o les resistències, només cal que assegureu-vos que el corrent que circula pel mesurador és positiu a negatiu (per tant, terminals positius i 0V: positius / negatius als terminals de corrent del multímetre). El costat negatiu de l'alimentació s'ha de mesurar de 0V a negatiu, amb un positiu del mesurador a 0V i un negatiu del mesurador a un negatiu de l'alimentació. Si això només us va confondre, mireu la darrera foto.

Un cop connectat, heu de veure tant tensió com corrent al comptador del tauler frontal. Ajusteu l'olla actual a la part posterior del comptador fins que es llegeixi igual que el multímetre. Si teniu dos metres, en teniu un per mesurar el corrent (en sèrie) i un per mesurar la tensió (en paral·lel).

Ara ja està bé.

Pas 10: Pensaments finals

Tot i que encaixava tot en el cas, hauria pogut jugar una mica amb el disseny intern i potser moure el sòcol IEC per permetre que els dos subministraments per a portàtils se situessin a 90 graus d’on es troben actualment. El disseny també s’hauria d’haver reflectit, ja que en general m’agrada que tot vagi d’esquerra a dreta. He inclòs un esbós del que potencialment hauria d'haver fet.

Vaig fer servir un cablejat de 7.5A de 240 VCA d’un cable de xarxa (perquè això era el que tenia al voltant). Com que es tracta d’un espai tan reduït, probablement hauria d’haver utilitzat filferro de 240V de calibre més lleuger ja que el projecte no consumeix molta intensitat.

Tampoc em vaig adonar que un dels cargols de la caixa passava directament per on hi havia l’interruptor de 240V. Retrospectivament, hauria d'haver mogut l'interruptor lleugerament i probablement hauria d'haver instal·lat el portafusibles de 240V al tauler frontal per evitar un cablejat innecessari. Amb una mica de barreja, probablement també hauria pogut posar els portafusibles de sortida al tauler frontal, però el tauler frontal ja estava força ple.

Al final, subministra el +/- 15V que necessito, fàcil d’ajustar, fiable i utilitza peces fàcilment disponibles.

Projectes de futur

També tinc una altra font d'alimentació dual de 0-30V / 3A a les obres, tot i que podria acabar sent dues fonts d'alimentació independents (de nou segons l'espai). Aquest sí que té característiques actuals constants. Vaig comprar aquests taulers al mateix temps que no podia decidir-me quin volia, així que vaig aconseguir els dos.

També hi haurà la mare de totes les fonts d’alimentació: una font d’alimentació dual de baixa / alta tensió que utilitzi dues plaques reguladores per costat (4). Passarà d’un rang baix de 0-30V a un rang alt de 30-90V i 5A. S’utilitzarà per provar plaques amplificadores de potència de doble voltatge. Una vegada més, pot acabar sent dues fonts d'alimentació independents en funció de l'espaiat.