DIY Analog variabel bænk strømforsyning m/ præcisionsstrømbegrænser: 8 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

I dette projekt vil jeg vise dig, hvordan du bruger den berømte LM317T med en strømforstærkerstransistor, og hvordan du bruger Linear Technology LT6106 strømfølerforstærker til præcisionsstrømbegrænser. Dette kredsløb kan muligvis bruge op til mere end 5A, men denne gang den bruges til kun 2A let belastning, fordi jeg vælger en 24V 2A relativt lille transformer og et lille kabinet. Og jeg foretrækker udgangsspænding fra 0,0V, så tilføjer jeg nogle dioder i serier for at annullere LM317 minimum udgangsspænding 1,25V. denne spec. giver dig også mulighed for kortslutningsbeskyttelse. Disse kredsløb kombineres for at skabe en analog variabel bænkstrømforsyning, der genererer 0,0V-28V og 0,0A-2A med præcisionsstrømbegrænser. Reguleringen og støjgulvets ydeevne er ret god i sammenligning med similer DC-DC-konverterbaserede strømforsyninger. Derfor er denne model bedre at bruge især til analoge lydprogrammer. Lad os komme igang !

Trin 1: Skematisk og deleliste

Jeg vil gerne vise dig hele skematikken over dette projekt.

Jeg havde delt hulskematikken i tre dele for let forklaring. ① AC -indgangssektion ② ② Mellemsektion (DC -styrekredsløb) 、 ③ Output -sektion.

Jeg vil gerne fortsætte med at forklare delelisten for hvert afsnit.

Trin 2: Forberedelse til at bore sagen og bore

Vi bør først samle de udvendige dele og bore sagen (kabinettet).

Sagsdesignet for dette projekt blev udført med Adobe illustrator.

Med hensyn til placeringen af dele lavede jeg en masse forsøg og fejl med at overveje og beslutte mig som et første foto viser.

Men jeg elsker dette øjeblik, fordi jeg kan drømme hvad skal jeg lave? eller hvad er bedre?

Det er som en ventende god bølge. Det er virkelig dyrebar tid overhovedet! lol.

Anyway, jeg vil også gerne vedhæfte en.ai -fil og.pdf -fil.

For at forberede boringen skal du udskrive designet på selvklæbende papir i A4 -størrelse og klæbe det til etuiet.

Det vil være mærker, når du borer sagen, og det vil være det kosmetiske design til kabinettet.

Hvis papiret blev snavset, skal du fjerne det og klæbe papiret igen.

Hvis du forberedte dig på sagboring, kan du starte boringen af sagen i henhold til centermærkerne på sagen.

Jeg anbefaler dig på det kraftigste at beskrive størrelsen af huller på det påklæbte papir som 8Φ, 6Φ sådan.

Brug af værktøjer er en elektrisk boremaskine, borekroner, trinbor og et håndnibberværktøj eller dremelværktøj.

Vær forsigtig, og tag dig tid nok til at undgå uheld.

Sikkerhed

Sikkerhedsbriller og sikkerhedshandsker er nødvendige.

Trin 3: ① AC -indgangssektion

Efter endt boring og efterbehandling af sagen, lad os begynde at lave de elektriske tavler og ledninger.

Her er listen over dele. Beklager, at nogle links er til japansk sælger.

Jeg håber, at du kan få lignende dele fra dine nærliggende sælgere.

1. Brugte dele af ① AC Input sektion

Sælger: Marutsu parts- 1 x RC-3:

Pris: ￥ 1, 330 (ca. US $ 12)

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

Pris: ￥ 2, 790 (ca. USD 26), hvis du kan lide 220V input, skal du vælge [2H-242] ￥ 2, 880

- 1 x AC -kode med et stik:

Pris: ￥ 180 (ca. 1,5 $)

-1 x AC-sikringsboks 【F-4000-B】 Sato-dele: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/Price:￥180 (ca. 1,5 $)

- 1 x vekselstrømskontakt (stor) NKK 【M-2022L/B】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15771/Pris: ￥ 380 (ca. 3,5 $)

- 1 x 12V/24V switch (lille) Miyama 【M5550K https: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/112704/Pris: ￥ 181 (ca. US $ 1,7)

- 1 x Bridge-ensretningsdiode (stor) 400V 15A, GBJ1504-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12699673/Pris: ￥ 318 (ca. US $ 3,0)

- 1 x Bridge-ensretterdiode (lille) 400V 4A, GBU4G-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12703750/Pris: ￥ 210 (ca. US $ 2,0)

- 1 x Stor kondensator 2200uf 50V 【ESMH500VSN222MP25S https: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/52022/Pris: ￥ 440 (ca. US $ 4,0)

-1 x 4p forsinket terminal 【L-590-4P】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/17474/Pris: ￥ 80 (ca. 0,7 $)

Beklager det upraktiske link til det japanske websted, søg venligst sælger, der håndterer lignende dele med henvisning til disse links.

Trin 4: ② Mellemsektion (DC -styrekredsløb)

Herfra er det kontroldelen af hovedstrømforsyningens DC -spænding.

Betjeningen af denne del vil også blive forklaret senere baseret på simuleringsresultater.

Grundlæggende bruger jeg den klassiske LM317T med en stor effekttransistor til stor strømudgangsevne indtil 3A ens.

Og for at annullere 1.25V LM317T minimum udgangsspænding tilføjede jeg D8 -diode til Vf til Q2 Vbe.

Jeg formoder, at Vf for D8 er ca. 0,6V og Q2 Vbe også ca. 0,65V, så er totalen 1,25V.

(Men denne spænding afhænger af If og Ibe, så det er nødvendigt at passe på for at bruge denne metode)

Delen omkring Q3 omgivet af stiplede linjer er ikke monteret. (valgfri til fremtidig termisk nedlukning.)

Brugte dele er som nedenfor, 0．1Ω 2W Akizuki Densho

kølelegeme 【34H115L70】 Multsu Parts

Ensretterdiode (100V 1A) IN4001 ebay

LM317T Spændingskontrol IC Akizuki Denshi

General Purose NPN Tr 2SC1815 Akizuki Denshi

U2 LT6106 Current Sense IC Akizuki Denshi

Pitch convert PCB til LT6106 (SOT23) Akizuki Denshi

U3 Comparator IC NJM2903 Akizuki Denshi

POT 10kΩ 、 500Ω 、 ５KΩ Akizuki Denshi

Trin 5: ③ Output -sektion

Den sidste del er Output Section.

Jeg kan godt lide retro analoge målere, så tog jeg analog måler.

Og jeg vedtog en Poly Switch (genindstillelig sikring) til outputbeskyttelse.

Brugte dele er som nedenfor, Genindstillelig sikring 2.5Ａ REUF25 Akizuki Denshi

2,2KΩ 2W udluftningsregistor Akizuki Denshi

32V analog voltmeter (panelmåler) Akizuki Denshi

3A Analog voltmeter (panelmåler) Akizuki Denshi

Outputterminal MB-126G Rød og sort Akizuki Denshi

Universal brødbræt 210 x 155 mm Akizuki Denshi

Terminal til brødbræt (som du vil) Akizuki

Trin 6: Afslut samling og test

Indtil videre tror jeg, at din hovedtavle også blev afsluttet.

Fortsæt venligst med ledninger til dele, der er fastgjort til sagen, f.eks. Bælge, målere, terminaler.

Hvis du er færdig med at lave projektet.

Sidste trin er at teste projektet.

Denne analoge strømforsyning grundlæggende specifikationer er

1, 0 ～ 30V udgangsspænding grov justering og finjustering.

2, 0 ～ 2.0A udgangsstrøm med begrænser (jeg anbefaler at bruge under transformer spec.)

3, switch til udgangsspænding på bagpanelet for at reducere miljøtabet

(0 ～ 12V, 12 ～ 30V)

Grundlæggende test

Test af kredsløbets arbejde.

Jeg brugte en 5W 10Ω resister som en dummy -belastning som vist på billedet.

Når du indstiller 5V, giver den 0,5A. 10V 1A, 20V 2.0A.

Og når du justerer strømgrænsen til dit yndlingsniveau, fungerer den nuværende begrænser.

I dette tilfælde bliver udgangsspændingen lavere i henhold til din justerende udgangsstrøm.

Test af oscilloskopbølgeform

Jeg vil også gerne vise dig oscilloskopbølgeformer.

Den første kurve er spændingsstigende bølgeform, når du tænder for enheden.

CH1 (blå) er lige efter ensretter og 2200uF kondensator ca. 35V 5V/div).

CH2 (Himmelblå) er enhedens udgangsspænding (2V/div). Den justeres til 12V og reducerer input -krusningen.

Den anden bølgeform er forstørret bølgeform.

CH1 og CH2 er nu 100mV/div. CH2 -krusning observeres ikke på grund af LM317 IC -feedback fungerer korrekt.

Næste trin, jeg vil gerne teste ved 11V med 500mA strømbelastning (22Ω 5W). Kan du huske Ohms lave I = R / E?

Derefter bliver CH1 indgangsspændingsrippel større til 350mVp-p, men der observeres heller ingen krusning på CH2 udgangsspænding.

Jeg vil gerne sammenligne med en hvilken som helst DC-DC-back-type regulator med samme 500mA belastning.

Stor 200mA koblingsstøj observeres på CH2 -udgang.

Som du kan se, Generelt er den analoge strømforsyning velegnet til lydsvag lydapplikation.

Hvad med det ?

Hvis du har yderligere spørgsmål, er du velkommen til at spørge mig.

Trin 7: Tillæg 1: Kredsløbets driftsoplysninger og simuleringsresultater

Wow, så mange læsere over 1k blev besøgt til mit første indlæg.

Jeg er simpelthen glad for at se de mange visningstællere.

Jeg vil gerne tilbage til mit emne.

Inputsektion Simuleringsresultater

Jeg har brugt LT Spice simulator til at kontrollere kredsløbets design.

Med hensyn til hvordan du installerer eller bruger LT Spice, skal du venligst google det.

Det er gratis og god analog simulator at lære.

Den første skematiske er en forenklet til LT Spice -simulering, og jeg vil også gerne vedhæfte.asc -fil.

Den anden skematisk er til indgangssimulering.

Jeg definerede en spændingskilde DC -forskydning 0, amplitude 36V, frekvens 60Hz og inputmodstand 5ohm som komparative specifikationer for transformeren. Som du ved, vises transformatorens udgangsspænding i rms, så skal 24Vrms output være 36Vpeak.

Den første kurve er spændingskilde + (grøn) og bro -ensretter + m/ 2200uF (blå). Det vil gå til omkring 36V.

LT Spice kunne ikke bruge variabelt potentiometer, jeg vil gerne indstille fast værdi til dette kredsløb.

Udgangsspænding 12V strømgrænse 1A sådan. Jeg vil gerne gå videre til næste trin.

Spændingsstyringssektion ved hjælp af LT317T

Den næste figur viser LT317 -drift, dybest set fungerer LT317 som såkaldt shuntregulator, det betyder, at Output -spændingsstift til Adj. pin er altid 1,25V referencespænding uanset indgangsspænding.

Det betyder også, at en vis strøm bløder i R1 og R2. Den nuværende LM317 adj. pin til R2 findes også, men for lille som 100uA, så kan vi negligere det.

Indtil nu kan du tydeligt forstå, at den nuværende I1, som bløder i R1, altid er konstant.

Så kunne vi lave formlen R1: R2 = Vref (1,25V): V2. Jeg vælger 220Ω til R1 og 2,2K til R2, Derefter transformeres formlen V2 = 1,25V x 2,2k / 220 = 12,5V. Vær opmærksom på, at den reelle udgangsspænding er V1 og V2.

Derefter vises 13,75V på LM317 output pin og GND. Og også opmærksom på, når R2 er nul, 1,25V output

forblive.

Derefter brugte jeg en enkel løsning, jeg brugte bare udgangstransisitoren Vbe og dioden Vf til at annullere 1,25V.

Generelt er Vbe og Vf omkring 0,6 til 0,7V. Men du skal også være opmærksom på, at Ic - Vbe og If - Vf -karaktører.

Det viser, at en vis udluftningsstrøm er nødvendig, når du bruger denne metode til annullering af 1,25V.

Derfor tilføjer jeg et udluftningsregister R13 2,2K 2W. Det bløder ca. 5mA når 12V output.

Indtil nu er jeg lidt træt af at forklare. Jeg har brug for frokost og frokostøl. (Lol)

Så vil jeg gerne fortsætte gradvist til næste uge. Så beklager din ulejlighed.

Næste trin vil jeg gerne forklare, hvordan strømbegrænseren fungerer præcist, ved hjælp af LT Spice load parameter trin simulering.

Strømbegrænsersektion ved hjælp af LT6106

Besøg venligst Linear Technology Site og se databladet for LT6106 -applikationen.

www.linear.com/product/LT6106

Jeg vil gerne vise tegningen for at forklare Typisk applikation, der beskriver AV = 10 for 5A eksempel.

Der er et 0,02 ohm nuværende registreringsregister, og det registrerede output fra out -pin er nu 200mV/A

udpinden ville stige til 1V ved 5A, ikke?

Lad os tænke på min ansøgning med dette typiske eksempel i tankerne.

Denne gang vil vi gerne bruge strømgrænse under 2A, så er 0,1 ohm velegnet.

I dette tilfælde stiger stiften 2V ved 2A? Det betyder, at følsomheden nu er 1000mV/A.

Derefter skal vi bare tænde / slukke LM317 ADJ -stiften med den generiske komparator

som NJM2903 LM393 eller LT1017 og generisk NPN -transistor som 2SC1815 eller BC337?

som afbrydes med den detekterede spænding som tærsklen.

Indtil nu er kredsløbsforklaringen forbi, og lad os starte med at fuldføre kredsløbssimuleringer!

Trin 8: Bilag 2: Kredsløbssimulering og simuleringsresultater

Jeg vil gerne forklare den såkaldte trinsimulering.

Almindelig simpel simulering simulerer kun en betingelse, men med trin -simulering kan vi ændre betingelser løbende.

F.eks. Vises trin -simuleringsdefinition for belastningsregister R13 næste billede og herunder.

.trin param Rf liste 1k 100 24 12 6 3

Det betyder, at R13 -værdien vist som {Rf} varierer fra 1K ohm, (100, 24, 12, 6) til 3 ohm.

Som klart forstået, når 1K ohm strøm trukket til belastning R er ①12mA

(fordi udgangsspændingen nu er indstillet til 12V).

og ②120mA ved 100 ohm, ③1A ved 12 ohm, ④2A ved 6 ohm, ⑤4A ved 3 ohm.

Men du kan se, at tærskelspændingen er indstillet til 1V ved R3 8k og R7 2k (og spændingen for komparatoren er 5V).

Fra tilstand ③ formodes det nuværende begrænser kredsløb at fungere. Den næste tegning er simuleringsresultat.

Hvad med det indtil nu?

Det kan være lidt svært at forstå. fordi simuleringsresultatet kan være svært at læse.

Grønne linjer viser udgangsspænding og blå linjer viser udgangsstrøm.

Du kan se, at spændingen er relativt stabil indtil 12 ohm 1A, men fra 6 ohm 2A falder spændingen til 6V for at begrænse strømmen til 1A.

Du kan også se, at DC -udgangsspændingen fra 12mA til 1A falder en smule.

Det er næsten forårsaget af Vbe og Vf un-linealitet, som jeg forklarede i tidligere afsnit.

Jeg vil gerne tilføje den næste simulering.

Hvis du udelader D7 på simuleringsskema som vedhæftet, ville udgangsspændingsresultaterne være relativt stabile.

(men udgangsspændingen bliver selvfølgelig højere end tidligere.)

Men det er en slags afvejning af ting, for jeg vil gerne styre dette projekt fra 0V, selvom stabiliteten er en smule tabt.

Hvis du begynder at bruge analog simulering som LT Spice, er det let at kontrollere og prøve din analoge kredsløbside.

Ummm, til sidst ser det ud til, at jeg har afsluttet den komplette forklaring til sidst.

Jeg har brug for et par øl til weekenden (lol)

Hvis du har spørgsmål til dette projekt, er du velkommen til at spørge mig.

Og jeg håber, at I alle ville nyde et godt DIY -liv med min artikel!

Hilsen,