Instelbare lineaire voeding met dubbele uitgang - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Functies:

• AC – DC conversie Dubbele uitgangsspanningen (positief – aarde – negatief)
• Verstelbare positieve en negatieve rails
• Gewoon een AC-transformator met één uitgang
• Uitgangsruis (20 MHz-BWL, onbelast): ongeveer 1,12 mVpp
• Lage ruis en stabiele uitgangen (ideaal om opamps en voorversterkers van stroom te voorzien)
• Uitgangsspanning: +/-1,25V tot +/-25V Maximale uitgangsstroom: 300mA tot 500mA
• Goedkoop en gemakkelijk te solderen (alle componentenpakketten zijn DIP)

Een geluidsarme voeding met dubbele uitgang is een essentieel hulpmiddel voor elke elektronicaliefhebber. Er zijn veel omstandigheden waarin een voeding met dubbele uitgang nodig is, zoals het ontwerpen van voorversterkers en het voeden van OPAMP's. In dit artikel gaan we een lineaire voeding bouwen waarvan een gebruiker de positieve en negatieve rails onafhankelijk kan aanpassen. Bovendien wordt aan de ingang gewoon een gewone AC-transformator met één uitgang gebruikt.

[1] Circuitanalyse

Figuur 1 toont het schematische diagram van het apparaat. D1 en D2 zijn gelijkrichtdiodes. C1 en C2 bouwen de eerste filtertrap voor ruisonderdrukking.

Stap 1: Afbeelding 1, Schematisch diagram van de geluidsarme voeding

R1, R2, C1, C2, C3, C4, C5 en C6 bouwen een laagdoorlaat RC-filter dat ruis van zowel positieve als negatieve rails vermindert. Het gedrag van dit filter kan zowel in theorie als in de praktijk worden onderzocht. Een oscilloscoop met een bode-plotfunctie kan deze metingen uitvoeren, zoals een Siglent SDS1104X-E. IC1 [1] en IC2 [2] zijn de belangrijkste regelcomponenten van deze schakeling.

Volgens de IC1 (LM317) datasheet: Het LM317-apparaat is een instelbare driepolige positieve spanningsregelaar die meer dan 1,5 A kan leveren over een uitgangsspanningsbereik van 1,25 V tot 37 V. Er zijn slechts twee externe weerstanden nodig om stel de uitgangsspanning in. Het apparaat heeft een typische lijnregeling van 0,01% en een typische belastingsregeling van 0,1%. Het omvat stroombegrenzing, thermische overbelastingsbeveiliging en veilige werkgebiedbescherming. De overbelastingsbeveiliging blijft functioneel, zelfs als de ADJUST-aansluiting is losgekoppeld”.

Zoals duidelijk is, introduceert deze regelaar goede lijn- en belastingsregelingscijfers, daarom kunnen we een stabiele outputrail verwachten. Deze is identiek aan de IC2 (LM337). Het enige verschil is dat deze chip wordt gebruikt om de negatieve spanningen te regelen. D3 en D4 worden gebruikt voor bescherming.

De diodes zorgen voor een laagohmig ontladingspad om te voorkomen dat de condensatoren (C9 en C10) ontladen naar de uitgang van de regelaars. R4 en R5 worden gebruikt om de uitgangsspanningen aan te passen. C7, C8, C9 en C10 worden gebruikt om de resterende uitgangsruis te filteren.

[2] PCB-indeling

Figuur 2 toont de PCB-layout van de schakeling. Het is ontworpen op een enkellaagse printplaat en alle componentpakketten zijn DIP. Vrij eenvoudig voor iedereen om het onderdeel te solderen en het apparaat te gaan gebruiken.

Stap 2: Afbeelding 2, PCB-indeling van de voeding

Ik gebruikte de SamacSys componentbibliotheken voor IC1 [3] en IC2 [4]. Deze bibliotheken zijn gratis en, belangrijker nog, volgen de industriële IPC-footprint-standaarden. Ik gebruik Altium, dus ik heb de bibliotheken rechtstreeks geïnstalleerd met de Altium-plug-in [5]. Figuur 3 toont de geselecteerde componenten. Soortgelijke plug-ins kunnen worden gebruikt voor KiCad en andere CAD-software.

Stap 3: Afbeelding 3, SamacSys Component Libraries (AD Plugin) voor IC1 (LM137) en IC2 (LM337)

Figuur 4 toont een 3D-weergave van de printplaat.

Stap 4: Figuur 4, een 3D-weergave van de definitieve printplaat

[3] Montage en test Afbeelding 5 toont het gemonteerde bord. Ik besloot om een 220V naar 12V transformator te gebruiken om maximaal +/-12V aan de uitgang te krijgen. Afbeelding 6 toont de benodigde bedrading.

Stap 5: Afbeelding 5, Geassembleerde printplaat

Stap 6: Afbeelding 6, bedradingsschema transformator en circuit

Door aan de multiturn potentiometers R4 en R5 te draaien, kunt u de spanningen op de positieve en negatieve rails onafhankelijk van elkaar instellen. Figuur 7 toont een voorbeeld, waarbij ik de output op +/-9V heb ingesteld.

Stap 7: Afbeelding 7, +/-9V-rails aan de uitgang

Nu is het tijd om de uitgangsruis te meten. Ik heb de Siglent SDS1104X-E-oscilloscoop gebruikt die 500uV/div-gevoeligheid introduceert aan de ingang, wat hem ideaal maakt voor dergelijke metingen. Ik zet kanaal-één op 1X, AC-koppeling, 20MHz bandbreedtelimiet, en zet vervolgens de acquisitiemodus op piekdetectie.

Daarna heb ik de aardingskabel verwijderd en een sonde-aardveer gebruikt. Merk op dat deze meting onder geen uitgangsbelasting is. Figuur 8 toont het oscilloscoopscherm en het testresultaat. Het Vpp-getal van het geluid is ongeveer 1,12 mV. Houd er rekening mee dat het verhogen van de uitgangsstroom het ruis-/rimpelniveau zal verhogen. Dit is een waar verhaal voor alle voedingen.

Stap 8: Afbeelding 8, Uitgangsgeluid van de voeding (onder nullast)

Het vermogen van de R1- en R2-weerstanden bepaalt de uitgangsstroom. Dus koos ik voor weerstanden van 3 W. Als u van plan bent om hoge stromen te trekken of als het spanningsverschil tussen de ingang en uitgang van de regelaar groot is, vergeet dan niet om geschikte koellichamen op IC1 en IC2 te installeren. U kunt 500mA (max) verwachten door 3W-weerstanden te gebruiken. Als je weerstanden van 2W gebruikt, daalt deze waarde natuurlijk tot ergens 300mA (max).

[4] Materialen

Figuur 9 toont de stuklijst.

Stap 9: Figuur 9, Stuklijst

Stap 10: Referenties

Bron:

[1] LM317 Gegevensblad:

[2] LM337-gegevensblad:

[3]: Schematisch symbool en PCB-voetafdruk voor LM317:

[4]: Schematisch symbool en PCB-voetafdruk voor LM337:

[5]: Altium-plug-in: