Justerbar dobbelt output lineær strømforsyning: 10 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Funktioner:

• AC - DC -konvertering Dobbelt udgangsspænding (positiv - jord - negativ)
• Justerbare positive og negative skinner
• Bare en enkelt-output AC transformer
• Outputstøj (20MHz-BWL, ingen belastning): Cirka 1,12 mVpp
• Lav støj og stabile output (ideel til at drive Opamps og Pre-forstærkere)
• Udgangsspænding: +/- 1,25V til +/- 25V Maksimal udgangsstrøm: 300mA til 500mA
• Billig og let at lodde (alle komponentpakker er DIP)

En støjsvag strømforsyning med dobbelt udgang er et vigtigt værktøj for enhver elektronikentusiast. Der er mange omstændigheder, hvor en dobbelt-output strømforsyning er nødvendig, såsom at designe forforstærkere og drive OPAMP'er. I denne artikel skal vi bygge en lineær strømforsyning, som en bruger kan justere sine positive og negative skinner uafhængigt. Desuden bruges kun en almindelig enkelt-output AC-transformer ved indgangen.

[1] Kredsløbsanalyse

Figur 1 viser det skematiske diagram over enheden. D1 og D2 er ensretterdioder. C1 og C2 bygger det første støjreduktionsfiltertrin.

Trin 1: Figur 1, skematisk diagram over strømforsyningen med lav støj

R1, R2, C1, C2, C3, C4, C5 og C6 bygger et lavpas RC -filter, der reducerer støj fra både positive og negative skinner. Dette filters adfærd kan undersøges både i teori og praksis. Et oscilloskop med en bodeplot-funktion kan udføre disse målinger, f.eks. En Siglent SDS1104X-E. IC1 [1] og IC2 [2] er hovedreguleringskomponenterne i dette kredsløb.

Ifølge databladet IC1 (LM317): “LM317-enheden er en justerbar tre-terminal positiv spændingsregulator, der kan levere mere end 1,5 A over et udgangsspændingsområde på 1,25 V til 37 V. Det kræver kun to eksterne modstande til indstil udgangsspændingen. Enheden har en typisk linieregulering på 0,01% og en typisk belastningsregulering på 0,1%. Det inkluderer strømbegrænsning, termisk overbelastningsbeskyttelse og sikker driftsområdebeskyttelse. Overbelastningsbeskyttelse forbliver funktionel, selvom ADJUST -terminalen er afbrudt”.

Som det er klart, introducerer denne regulator gode tal- og belastningsreguleringstal, derfor kan vi forvente at få en stabil outputskinne. Dette er identisk med IC2 (LM337). Den eneste forskel er, at denne chip bruges til at regulere de negative spændinger. D3 og D4 bruges til beskyttelse.

Dioderne tilvejebringer en lavimpedansudladningsbane for at forhindre kondensatorerne (C9 og C10) i at aflade til regulatorernes output. R4 og R5 bruges til at justere udgangsspændinger. C7, C8, C9 og C10 bruges til at filtrere de resterende outputlyde.

[2] PCB -layout

Figur 2 viser kredsløbets PCB -layout. Det er designet på et enkeltlags printkort, og alle komponentpakker er DIP. Ret let for alle at lodde komponenten og begynde at bruge enheden.

Trin 2: Figur 2, PCB -layout af strømforsyningen

Jeg brugte SamacSys komponentbiblioteker til IC1 [3] og IC2 [4]. Disse biblioteker er gratis og endnu vigtigere følger industrielle IPC -fodaftrykstandarder. Jeg bruger Altium, så jeg installerede bibliotekerne direkte ved hjælp af Altium -plugin [5]. Figur 3 viser de udvalgte komponenter. Lignende plugins kan bruges til KiCad og anden CAD -software.

Trin 3: Figur 3, SamacSys komponentbiblioteker (AD -plugin) til IC1 (LM137) og IC2 (LM337)

Figur 4 viser et 3D -billede af printkortet.

Trin 4: Figur 4, en 3D -visning af det endelige printkort

[3] Montering og test Figur 5 viser det samlede bord. Jeg besluttede at bruge en 220V til 12V transformer for at få maksimal +/- 12V ved udgangen. Figur 6 viser de nødvendige ledninger.

Trin 5: Figur 5, samlet kredsløb

Trin 6: Figur 6, diagram for transformer og kredsløb

Ved at dreje på multiturn -potentiometrene R4 og R5 kan du selvstændigt justere spændingerne på de positive og negative skinner. Figur 7 viser et eksempel, hvor jeg har justeret output til +/- 9V.

Trin 7: Figur 7, +/- 9V skinner ved udgangen

Nu er det tid til at måle output -støj. Jeg brugte Siglent SDS1104X-E oscilloskop, der introducerer 500uV/div følsomhed ved indgangen, hvilket gør det ideelt til sådanne målinger. Jeg satte channel-one på 1X, AC-kobling, 20MHz båndbreddegrænse, og indstillede derefter optagelsestilstanden til peak-detect.

Derefter fjernede jeg jordledningen og brugte en sondejordfjeder. Bemærk, at denne måling ikke har nogen udgangsbelastning. Figur 8 viser oscilloskopskærmen og testresultatet. Støjens Vpp -tal er omkring 1,12 mV. Bemærk, at forøgelse af udgangsstrømmen øger støj-/krusningsniveauet. Dette er en sand historie for alle strømforsyninger.

Trin 8: Figur 8, Outputstøj fra strømforsyningen (under No Load)

Effektfrekvensen på R1 og R2 modstande definerer udgangsstrømmen. Så jeg valgte 3W modstande. Hvis du også har til hensigt at tegne høje strømme eller spændingsforskellen mellem indgang og udgang på regulatoren er høj, skal du ikke glemme at installere passende køleplader på IC1 og IC2. Du kan forvente at få 500mA (maks.) Ved at bruge 3W modstande. Hvis du bruger 2W modstande, falder denne værdi naturligvis til et sted 300mA (maks.).

[4] Materialer

Figur 9 viser styklisten.

Trin 9: Figur 9, stykliste

Trin 10: Referencer

Kilde:

[1] LM317 Datablad:

[2] LM337 Datablad:

[3]: Skematisk symbol og PCB -fodaftryk til LM317:

[4]: Skematisk symbol og PCB -fodaftryk til LM337:

[5]: Altium Plugin: