USB-voeding met variabele spanning - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Ik had al een tijdje een idee voor een USB-gevoede variabele voeding. Toen ik het ontwierp, heb ik het een beetje veelzijdiger gemaakt, waardoor niet alleen USB-invoer mogelijk is, maar alles van 3 VDC tot 8 VDC via een USB-stekker of via bananenstekkers. De output maakt gebruik van het type jack dat je zou zien in een muurwrat en twee banaanstekkers. Als je er 5 volt in steekt, kun je de output variëren van 1,3 volt tot 20 volt licht belast met lagere spanningen tot 200 mA. De voorkant is voorzien van een digitaal display dat de volt en stroom weergeeft die naar de belasting gaan. In de bovenstaande afbeelding lever ik een mini-oscilloscoop met 9 volt bij 120 mA van de 5 volt USB-voeding van een laptop USB-terminal.

Benodigdheden:

Onderdelen

(1) 240 ohm weerstand, 1/4 watt

(1) 67 k weerstand, 1/4 watt

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

(3) 1 k weerstanden, 1/4 watt

(3) 2N3904-transistors

(1) IRF520 Mosfet of gelijkwaardig

(2) 1N914 schakeldiodes

(1) 1N4007-diode

(2).01 uF keramische condensatoren (het schema zegt 8 nF of.008 uF maar.01 uF is gemakkelijker te verkrijgen)

(2) 10 uF elektrolytische condensatoren, 50 volt

(1) 470 uF elektrolytische condensator 50 volt

(1) 56 uH inductor (kan desgewenst op een kleine ringkern worden gewikkeld)

(1) 100k trimpot

(1) 5k 1/2 watt potentiometer, lineair taps

(1) LM317 IC spanningsregelaar IC-chip

(4) bananenjacks (mannelijk)

(1) standaard formaat USB-aansluiting (mannelijk)

(1) digitale voltmeter ampèremeter module

(1) Behuizing

(1) Perf- of prototypingbord

(1) zwarte knop met schroefspanner

Krimpkous

Verschillende kleuren aansluitdraad

Spade connectoren (diverse maten)

Koellichaam en siliconenverbinding voor LM317

Gereedschap

Soldeerbout, Soldeer, Hotmeltlijm, Boor met boren, diverse schroevendraaiers, verschillende soorten kleine tangen, multimeter en oscilloscoop

Stap 1: Onderdelen verkrijgen

Ik heb opzettelijk onderdelen gebruikt die gemakkelijk te vinden zijn en die kunnen worden geborgen van oude elektronische borden. De LM317 IC is heel gebruikelijk en de 2N3904-transistoren zijn voor algemeen gebruik en veel verschillende typen kunnen worden vervangen. De Mosfet is ook heel gebruikelijk en andere typen kunnen als vervanging worden gebruikt, zolang de vervanging een N-kanaal Mosfet is en vergelijkbare classificaties heeft. De inductor is niet kritisch en veel in het bereik van 50 tot 200 nH kunnen worden gebruikt. Voor dit doel red ik ze van gebruikte CFL-lampbestuurdersborden. Elk type projectbox kan worden gebruikt. Ik had deze bij de hand, maar een goedkopere zwarte is perfect geschikt. Wat betreft het gebruik van perfboard, het is mijn persoonlijke keuze voor het gemak waarmee wijzigingen kunnen worden aangebracht.

Stap 2: Theorie achter het circuit

De bovenstaande golfvormfoto's tonen het verloop van de golfvorm. De eerste toont de golfvorm aan de uitgang van de astabiele multivibrator bovenaan de rechter 1N914-diode. De tweede toont de golfvorm bij de poort van de IRF520 en de laatste toont de golfvorm bij de bron van de IRF520.

De schakeling maakt gebruik van een astabiele multivibrator met twee transistoren die draait op 18 kHz. De blokgolfuitgang is afkomstig van de bovenkant van een van de twee 1N914-diodes. De transistors zijn gewone 2N3904's. De laagspanningsblokgolf wordt versterkt door een andere 2N3904-transistor die vooringenomen is in klasse C. De transistor verhoogt de ingangsblokgolf met een factor van ongeveer 10, waarbij deze door een elektrolytische condensator en een 100k-potentiometer gaat voordat deze wordt toegepast op de poort van een IRF520 Mosfet. De Mosfe is bedraad als een step-up chopper waarbij de source-aansluiting een 56 uH-smoorspoel heeft die terugkeert naar de 5 volt-voeding. Als de Mosfet wordt ingeschakeld en vervolgens abrupt wordt uitgeschakeld, wordt het magnetische veld in de inductor gevormd en stort het vervolgens in en produceert een tegen-EMF. Deze tegen-EMF-spanning mag door de 1N4007-diode stromen en staat in serie met de bronspanning. Dit laadt op tot de toevoeging van de twee spanningen over de elektrolytische 470 uF. Voor de condensator bevindt zich een LM317-spanningsregelaarchip die is geconfigureerd als een instelbare voeding die wordt aangepast door de 5k-potentiometer. De onbelaste spanning is instelbaar van 1,3 volt tot 20 volt. Een digitale voltmeter en ampèremeter zijn in het circuit aangesloten om de juiste spannings- en stroommetingen op het voorpaneel te geven.

Stap 3: Bouw de Astabiele Multivibrator en kijk of het werkt

Zet de Astabiele Multivibrator in elkaar zoals op de afbeelding. Schakel in met 5 volt en de golfvorm bij de collector van de tweede transistor zou eruit moeten zien als de zaagtand in de tweede foto met een frequentie van ongeveer 18 kHz.

Stap 4: Buffer/versterker en Boost Converter-secties toevoegen

Nadat is vastgesteld dat de astabiele multivibrator werkt, kunt u de sectie buffertransistor toevoegen. De 100 K-trimpot is toegevoegd om het niveau van de signaalinvoer naar de Mosfet in te stellen. Installeer na het monteren van de Mosfet, rekening houdend met antistatische voorzorgsmaatregelen, de diode en de elektrolytische condensator. Voordat u deze onderdelen installeert, wilt u misschien experimenteren door ze op het bord van een experimentator te plaatsen terwijl u verschillende waarden van inductor probeert. Ik haalde een aantal CFL's uit elkaar en ontdekte dat de inductoren perfect waren voor dit doel, behalve dat ze heet werden met meer dan 100 mA die er doorheen ging. Ik vond deze spoel perfect omdat hij dikkere draad gebruikt. U kunt inductoren gebruiken van 50 tot 200 uH en u krijgt goede resultaten bij deze frequentie. Ik zou aanraden om tijdens het experimenteren de Mosfet vanuit een functiegenerator te besturen. Ga van.5 volt piek naar piek tot 5 volt piek naar piek. Zet een voltmeter over de condensator van 470 uF en kijk hoe de spanning zich over de condensator opbouwt tot vele malen de ingangsspanning. Onbelast ging de mijne tot een overmaat van 30 volt. Zorg ervoor dat uw elektrolytische 470 uF een nominale waarde heeft van ten minste 50 volt.

CFL-compact fluorescerend licht

Stap 5: Voeg het LM317-circuit toe

Zodra u tevreden bent met de prestaties van de Mosfet-boostconvertersectie, kunt u de LM317 en zijn koellichaam installeren. Ik ontdekte dat de LM317 heet werd en een koellichaam nodig had, maar niet de Mosfet. Als de spoel warm wordt, kun je een koellichaam maken van aluminiumfolie en wat lijm. Ik gebruikte een klein stukje plaatwerk dat losjes om de spoel was gebogen en op zijn plaats was gelijmd met smeltlijm.

Stap 6: Boor gaten in de behuizing, bevestig bananenstekkers en monteer het digitale display aan de voorkant

Boor gaten in het voorpaneel voor potentiometer (1), (4) gaten voor banaanstekkers en (2) voor USB-kabel en adapterstekker. Monteer de printplaat in de positie die wordt getoond in de afbeelding en sluit alles aan elkaar aan. Ik ontdekte dat de banaanstekkers die ik gebruikte beter werkten als er spadeconnectoren op waren aangesloten. Sommige merken hebben soldeerconnectoren aan de achterkant, dus het hangt af van het type connector dat je gebruikt.

Ik heb het bord op de basis van de behuizing vastgezet met een beetje smeltlijm om het gemakkelijk te kunnen verwijderen als ik wijzigingen aan het circuit wil aanbrengen. Het voorstuk van zwart plastic werd gesneden om plaats te bieden aan het oppervlak van het meterpaneel. Het was vastgezet met smeltlijm. Toen alle vijzels aan de achterkant op hun plaats zaten, werd het paneel ook op zijn plaats gehouden met smeltlijm.

Stap 7: Eindmontage en testen

Het laatste item dat in het apparaat moet worden aangesloten, is de spannings- / stroommodule. De module wordt geleverd met een zwarte draad en een witte draad, deze gaan naar de ingangsspanningsvoorziening. De oranje draad gaat naar de positieve uitgangsspanning. Er zijn twee dikke zwarte en rode draden, deze gaan naar de stroomshunt. Deze gaan in serie met de uitgangsbelasting om u te laten weten hoeveel stroom door uw belasting wordt getrokken. De meters registreren niet als je de polariteit omdraait. Ik ontdekte dat om de een of andere reden de stroom niet nauwkeurig voor mij afleest, dus moest ik experimenteren met verschillende draaddiktes en soorten. Toen ik de juiste stroomwaarden had, soldeerde ik de draden rechtstreeks aan de klemmen op de module, waardoor de meegeleverde verbindingen werden verwijderd. Dit kan een probleem zijn geweest met alleen de module die ik gebruikte.

Dit apparaat begint te werken rond de ingang van 3 VDC en bij deze spanning krijgt u tot 7 volt output bij 60 mA. Met een ingang van 5 volt geeft het u continu maximaal 11 volt bij 120 mA, zonder dat een van de componenten oververhit raakt. Een betere warmteafvoer geeft je hogere stromen. Dit viel ruim binnen het bereik waarvoor ik het wilde gebruiken.