USB -strømforsyning med variabel spænding: 7 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Jeg har længe haft en idé om en USB -drevet variabel strømforsyning. Da jeg designede det, gjorde jeg det lidt mere alsidigt, hvilket muliggjorde ikke bare USB -indgang, men alt fra 3 VDC til 8 VDC via et USB -stik eller via bananstik. Udgangen bruger den type stik, du ville se på en vægvorte og to bananstikstik. Hvis du tilfører 5 volt til den, kan du variere output fra 1,3 volt til 20 volt let belastet med lavere spændinger op til 200 mA. Fronten har et digitalt display, der viser volt og strøm, der går til belastningen. På billedet ovenfor leverer jeg et mini -oscilloskop med 9 volt ved 120mA fra 5 volt USB -forsyningen fra en bærbar USB -terminal.

Tilbehør:

Dele

(1) 240 ohm modstand, 1/4 watt

(1) 67 k modstand, 1/4 watt

(2) 4,7 k modstande 1/4 watt

(3) 1 k modstande, 1/4 watt

(3) 2N3904 transistorer

(1) IRF520 Mosfet eller tilsvarende

(2) 1N914 koblingsdioder

(1) 1N4007 diode

(2).01 uF keramiske kondensatorer (skematisk siger 8 nF eller.008 uF, men.01 uF er lettere at opnå)

(2) 10 uF elektrolytkondensatorer, 50 volt

(1) 470 uF elektrolytkondensator 50 volt

(1) 56 uH induktor (kan om ønsket vikles på en lille toroid)

(1) 100k trimpotte

(1) 5k 1/2 watt potentiometer, lineær tilspidsning

(1) LM317 IC spændingsregulator IC chip

(4) bananstik (han)

(1) USB -stik i standardstørrelse (han)

(1) digitalt voltmeter ammeter -modul

(1) Boliger

(1) Perf- eller prototypebord

(1) sort knap med skruestrammer

Krympeslange

Forskellige farver tilslutningstråd

Spade -stik (forskellige størrelser)

Køleplade og siliciumforbindelse til LM317

Værktøjer

Loddejern, lodde, smeltelim, bor med bor, diverse skruetrækkere, forskellige typer af små tænger, multimeter og oscilloskop

Trin 1: Anskaffelse af dele

Jeg har med vilje brugt dele, der er lette at finde og kan reddes fra elektronikskrot. LM317 IC er meget almindelig, og 2N3904 -transistorer er generelle formål, og mange forskellige typer kan erstattes. Mosfet er også meget almindelig, og andre typer kan bruges som erstatning, så længe substitutten er en N-kanal Mosfet og har lignende vurderinger. Induktoren er ikke kritisk, og mange i området 50 til 200 nH kan bruges. Til dette formål redder jeg dem fra brugte CFL pære driver boards. Enhver type projektboks kan bruges. Jeg havde denne ved hånden, men en billigere sort er perfekt egnet. Hvad angår brug af perf board, er det mit personlige valg for den lethed, hvormed der kan foretages ændringer.

Trin 2: Teori bag kredsløbet

Ovenstående bølgeform -fotos viser bølgeformens progression. Den første viser bølgeformen ved udgangen af den astable multivibrator øverst på den højre 1N914 -diode. Den anden viser bølgeformen ved porten til IRF520 og den sidste viser bølgeformen ved kilden til IRF520.

Kredsløbet bruger en to transistor astabel multivibrator, der kører ved 18 kHz. Kvadratbølgeudgangen er taget fra toppen af en af de to 1N914 -dioder. Transistorerne er almindelige 2N3904'er. Lavspændings firkantbølgen forstærkes af en anden 2N3904 transistor, der er forudindtaget klasse C. Transistoren øger input kvadratbølgen med en faktor på ca.. Mosfet er kablet som en step-up chopper med kildeterminalen med en 56 uH choker, der vender tilbage til 5 volt forsyningen. Når Mosfet tændes og derefter pludselig slukkes, dannes magnetfeltet i induktoren og falder derefter sammen og producerer en tilbage EMF. Denne tilbage -EMF -spænding får lov til at strømme gennem 1N4007 -dioden og er i serie med kildespændingen. Dette oplader op til tilføjelsen af de to spændinger på tværs af 470 uF elektrolytisk Foran kondensatoren er en LM317 spændingsregulatorchip konfigureret som en justerbar strømforsyning, som justeres af 5k potentiometeret. Den ubelastede spænding kan justeres mellem 1,3 volt og 20 volt. Et digitalt voltmeter og ammeter er forbundet til kredsløbet for at give den korrekte spænding og strømaflæsning på frontpanelet.

Trin 3: Byg Astable Multivibrator, og se om det virker

Sæt Astable Multivibrator sammen som på billedet. Start med 5 volt og bølgeformen ved kollektoren på den anden transistor skal ligne savtanden på det andet foto med frekvensen på cirka 18 kHz.

Trin 4: Tilføj sektioner med buffer/forstærker og boost -konverter

Når det er blevet fastslået, at den astable multivibrator virker, kan du tilføje buffertransistorsektionen. 100 K trim pot tilføjes for at indstille niveauet for signal input til Mosfet. Efter montering af Mosfet, mens du tager antistatiske forholdsregler, installeres dioden og elektrolytkondensatoren. Inden du installerer disse dele, vil du måske eksperimentere med at sætte dem på en eksperimentators bord, mens du prøver forskellige værdier af induktor. Jeg adskilte en flok CFL'er og fandt induktorerne perfekte til dette formål, bortset fra at de blev varme med mere end 100 mA gennem dem. Jeg fandt denne induktor til at være perfekt, da den bruger tykkere ledning. Du kan bruge induktorer fra 50 til 200 uH, og du får gode resultater ved denne frekvens. Jeg vil anbefale at køre Mosfet fra en funktionsgenerator under forsøg. Gå fra.5 volt top til top op til 5 volt top til top. Sæt et voltmeter på tværs af 470 uF kondensatoren og se spændingen opbygges over kondensatoren til mange gange indgangsspændingen. Uindlæst gik min op til over 30 volt. Sørg for, at din 470 uF elektrolyt er vurderet til mindst 50 volt.

CFL-kompakt lysstofrør

Trin 5: Tilføj LM317 -kredsløbet

Når du er tilfreds med ydeevnen for Mosfet boost -konvertersektionen, kan du installere LM317, og det er køleribbe. Jeg fandt ud af, at LM317 blev varm, havde brug for en kølelegeme, men ikke Mosfet. Hvis spolen bliver varm, kan du lave en kølelegeme af aluminiumsfolie og lidt lim. Jeg brugte et lille stykke metalplade, der var bøjet rundt om spolen løst og limet på plads med smeltelim.

Trin 6: Bor huller i etui, fastgør bananstik og monter digitalt display på forsiden

Bor huller i frontpanelet til potentiometer (1), (4) huller til bananstik og (2) til USB -kabel og adapterstik. Monter printkortet i den position, der er vist på billedet, og led alt sammen. Jeg fandt ud af, at de bananpropper, jeg brugte, fungerede bedre med spade -stik forbundet til dem. Nogle mærker har loddestik på bagsiden, så det afhænger af den type stik, du bruger.

Jeg sikrede brættet på bunden af sagen med en smule smeltelim til let fjernelse, hvis jeg vil foretage ændringer i kredsløbet. Forstykket af sort plast blev skåret for at rumme målerpanelets overflade. Det blev fastgjort med smeltelim. Når alle stik var på plads bagpå, blev panelet også holdt på plads med smeltelim.

Trin 7: Slutmontering og test

Det sidste element, der skal ledes ind i enheden, er spændings-/strømmodulet. Modulet leveres med en sort ledning og en hvid ledning, disse går til indgangsspændingsforsyningen. Den orange ledning registrerer den positive udgangsspænding. Der er to tykke sorte og røde ledninger, disse går til den nuværende shunt. Disse går i serie med outputbelastningen for at fortælle dig, hvor meget strøm der trækkes af din belastning. Målerne registreres ikke, hvis du sætter polariteten omvendt. Jeg fandt ud af, at strømmen af en eller anden grund ikke læste nøjagtigt for mig, så jeg måtte eksperimentere med forskellige trådtykkelser og typer. Når jeg fik korrekt strømaflæsning, lodde jeg ledningerne direkte til terminalerne på modulet og slap af med de medfølgende forbindelser. Dette kan have været et problem med bare det modul, jeg brugte.

Denne enhed begynder at arbejde omkring 3 VDC indgang og giver ved denne spænding dig op til 7 volt udgang ved 60 mA. Med 5 volt indgang giver det dig maksimalt 11 volt ude ved 120 mA kontinuerligt uden at overophedes nogen af komponenterne. Bedre varmesænkning vil give dig højere strømme. Dette var godt inden for det område, som jeg ønskede at bruge det til.