Een bankvoeding maken: 20 stappen (met afbeeldingen)

2025 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2025-01-23 15:01

Een bankvoeding is een uiterst handig stuk gereedschap voor elektronicahobbyisten, maar ze kunnen duur zijn als ze op de markt worden gekocht. In deze Instructable laat ik je zien hoe je een variabele voeding voor een laboratoriumbank kunt maken met een beperkt budget. Het is een geweldig doe-het-zelf-project voor zowel beginners als iedereen die geïnteresseerd is in elektronica.

[Video afspelen]

U kunt al mijn projecten vinden op:

Het belangrijkste doel van het project is om te leren hoe een lineaire voedingseenheid werkt. Om het werkingsprincipe van een lineaire voeding uit te leggen, heb ik in het begin een voorbeeld genomen van een op LM 317 gebaseerde voeding. Voor het maken van de uiteindelijke voeding, Ik heb een voedingsset bij Banggood gekocht en in elkaar gezet.

Dit is een hoogwaardige gestabiliseerde voeding waarmee de spanning traploos geregeld kan worden en het bereik om de spanning te regelen is 0-30V. Het bevat zelfs een stroombegrenzingscircuit dat de uitgangsstroom van 2mA tot 3A effectief kan regelen met de mogelijkheid om de stroom continu te regelen, en deze unieke functie maakt dit apparaat tot een onmisbaar krachtig hulpmiddel in het circuitlab.

Functie:

Ingangsspanning: 24V AC

Ingangsstroom: 3A maximaal

Uitgangsspanning: 0 tot 30V continu instelbaar

Uitgangsstroom: 2mA - 3A traploos instelbaar

Uitgangsspanningsrimpel: minimaal 0,01%

Stap 1: Benodigde gereedschappen en onderdelen

Onderdelen lijst:

1. Step-down transformator - 24V, 3A (Jaycar)

2. DIY-voedingsset (Banggood / Amazon)

3. Koellichaam en ventilator (Banggood)

4. Volt-Amp paneelmeter (Amazon)

5. Potentiometerknop (Banggood)

6. Buck-omzetter (Amazon)

7. USB-poort (Amazon)

8. Binding Post Banaanstekker (Amazon)

9. IEC3-stopcontact (Banggood)

10. Tuimelschakelaar (Banggood)

11. Groene LED (Amazon)

12. LED-houder (Banggod)

13. Krimpkous (Banggood)

14. Zelfklevende rubberen voetjes (Amazon)

15. 3D printen filament-PLA (GearBest)

Gereedschap/machine gebruikt

1. 3D-printer - Creality CR-10 (Creality CR10S) of Creality CR-10 Mini

2. Soldeerbout (Amazone)

3. DSO-RIGOL (Amazone)

4. Lijmpistool (Amazon)

Stap 2: Basisblokdiagram

Voordat u aan het maakproces begint, moet u de basiscomponenten van een lineaire voeding kennen.

De belangrijkste elementen van de lineaire voeding zijn:

Transformator: De transformator verandert de AC-netspanning naar een gewenste waarde. Het wordt gebruikt om de spanning te verlagen. Dit dient ook om de voeding te isoleren van de netingang voor de veiligheid.

Gelijkrichter: Het uitgangsvermogen van de transformator is in AC, dit dient omgezet te worden naar een DC. De bruggelijkrichter zet AC om in DC.

Ingangsafvlakkingscondensator / filter: De gelijkgerichte spanning van de gelijkrichter is een pulserende gelijkspanning met een zeer hoog rimpelgehalte. Maar dit is niet wat we willen, we willen een zuivere rimpelvrije DC-golfvorm. Het filtercircuit wordt gebruikt om de wisselstroomvariaties (rimpel) van de gelijkgerichte spanning af te vlakken. Hiervoor worden grote reservoircondensatoren gebruikt.

Lineaire regelaar: de uitgangsspanning of -stroom zal fluctueren wanneer er een verandering is in de ingang van het wisselstroomnet of als gevolg van een verandering in de belastingsstroom aan de uitgang van de voeding. Dit probleem kan worden verholpen door een spanningsregelaar te gebruiken. Het zal de output behouden constant, zelfs als er wijzigingen aan de ingang of andere wijzigingen optreden.

Belasting: toepassingsbelasting

Stap 3: Transformator

Voer hoogspanningswisselstroom in die naar een transformator gaat die gewoonlijk de hoogspanningswisselstroom van het lichtnet naar de laagspanningswisselstroom die nodig is voor onze toepassing, verlaagt. Voor het ontwerpen van de voeding wordt de secundaire spanning van de transformator geselecteerd door rekening te houden met de uitgangsspanning van de voeding, verliezen in de diodebrug en de lineaire regelaar. Een typische golfvorm van een 24V-transformator wordt hierboven weergegeven. Over het algemeen laten we een daling van ongeveer 2V - 3V toe voor de configuratie van de bruggelijkrichter. De secundaire spanning van de transformator kan dus worden berekend zoals hieronder

Voorbeeld:

Stel we willen een voeding maken met een uitgangsspanning van 30V en 3A.

Voor de bruggelijkrichter moet de spanning = 30 + 3 = 33V (piek) zijn

Dus de RMS-spanning = 33 /sq wortel (2) = 23,33 V

De dichtstbijzijnde spanningstransformator die op de markt verkrijgbaar is, is 24V. Onze transformatorclassificatie is dus 230V/24V, 3A.

Opmerking: de bovenstaande berekening is een ruwe schatting om een transformator te kopen. Voor een nauwkeurige berekening moet u ook rekening houden met spanningsval over diodes, spanningsval van de regelaar, rimpelspanning en gelijkrichterefficiëntie.

Stap 4: Bruggelijkrichter

De gelijkrichtbrug zet een wisselspanning of -stroom om in overeenkomstige gelijkstroom (DC). De ingang van een gelijkrichter is wisselstroom, terwijl de uitgang een unidirectionele pulserende gelijkstroom is.

De spanningsval over een diode voor algemeen gebruik is ongeveer 0,7 V en de Schottky-diode is 0,4 V. Op elk moment zijn twee van de diodes in de gelijkrichtbrug in bedrijf. Maar aangezien de diode sterk geleidt, kan deze in feite hoger zijn. Een goede veilige waarde is twee keer de norm of 0,7 x 2 = 1,4V.

De DC-uitgang na de bruggelijkrichter is ongeveer gelijk aan de secundaire spanning vermenigvuldigd met 1,414 minus de spanningsval over de twee geleidende diodes.

Vdc = 24 x 1,414 - 2,8 = 31,13 V

Stap 5: Afvlakkingscondensator / filter

De gelijkgerichte spanning van de gelijkrichter is een pulserende gelijkspanning met een zeer hoog rimpelgehalte. De grote rimpelingen in de uitvoer maken het bijna onmogelijk om te worden gebruikt in een voedingstoepassing. Daarom wordt een filter gebruikt. Het meest voorkomende filter is het gebruik van een grote condensator.

De resulterende uitgangsgolfvorm na de afvlakkingscondensator is hierboven weergegeven.

Stap 6: Regelaar

De uitgangsspanning of -stroom zal veranderen of fluctueren wanneer de ingang van het wisselstroomnet verandert of als gevolg van een verandering in de belastingsstroom aan de uitgang van de gereguleerde voeding of als gevolg van andere factoren zoals temperatuurveranderingen. Dit probleem kan worden geëlimineerd door een regelaar-IC te gebruiken of door een geschikt circuit dat uit weinig componenten bestaat. Een regelaar zal de output constant houden, zelfs wanneer er veranderingen aan de input of andere veranderingen optreden.

IC's zoals 78XX en 79XX worden gebruikt om vaste waarden van spanningen aan de uitgang te verkrijgen. Waar als IC's zoals LM 317 we de uitgangsspanning kunnen aanpassen aan een vereiste constante waarde. De LM317T is een instelbare 3-terminal positieve spanningsregelaar die in staat is om verschillende DC-spanningsuitgangen anders dan de voeding met vaste spanning. Het bovenstaande voorbeeldcircuit gebruikt een LM3 17-spanningsregelaar-IC. De gelijkgerichte uitgang van de bruggelijkrichter met volledige golf wordt naar een LM317-regelaar-IC gevoerd. Door de waarde van de potentiometer die in dit circuit wordt gebruikt te wijzigen, kan de uitgangsspanning eenvoudig worden geregeld.

Tot nu toe heb ik uitgelegd hoe een Linear Power Supply-eenheid werkt. In de volgende stappen zal ik het bouwen van Bench Power Supply uitleggen door een doe-het-zelf-kit samen te stellen.