DIY analoge variabele bankvoeding met precisiestroombegrenzer - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

In dit project zal ik je laten zien hoe je de beroemde LM317T gebruikt met een Current Booster-vermogenstransistor, en hoe je de Linear Technology LT6106 stroomdetectieversterker gebruikt voor een nauwkeurige stroombegrenzer. Met dit circuit kun je mogelijk meer dan 5A gebruiken, maar deze keer het wordt gebruikt voor slechts 2A lichte belasting omdat ik kies voor een 24V 2A relatief kleine transformator en een kleine behuizing. En ik geef de voorkeur aan een uitgangsspanning van 0,0V, dan voeg ik een aantal diode(s) in serie toe om de LM317 minimale uitgangsspanning van 1,25V te annuleren. deze specificatie stelt u ook in staat om kortsluiting te beveiligen. Die circuits worden gecombineerd om een analoge variabele bankvoeding te creëren die 0,0V-28V en 0,0A-2A genereert met een nauwkeurige stroombegrenzer. De regel- en ruisvloerprestaties zijn redelijk goed in vergelijking met gelijkaardige DC-DC converter gebaseerde voedingen. Daarom is dit model beter te gebruiken, vooral voor analoge audiotoepassingen. Laten we beginnen !

Stap 1: Schema en onderdelenlijst

Ik wil je het hele schema van dit project laten zien.

Ik had het gatenschema in drie delen verdeeld voor eenvoudige uitleg. AC-ingangsgedeelte Middengedeelte (DC-besturingscircuits) Uitvoergedeelte.

Ik wil graag doorgaan met het uitleggen van de onderdelenlijst voor respectievelijk elke sectie.

Stap 2: Voorbereiden om de behuizing te boren en te boren

We moeten eerst de buitendelen verzamelen en de behuizing (behuizing) boren.

Het ontwerp van de behuizing van dit project is gedaan met Adobe illustrator.

Wat betreft de plaatsing van onderdelen, heb ik veel vallen en opstaan gedacht en besloten zoals een eerste foto laat zien.

Maar ik hou van dit moment want ik kan dromen wat zal ik maken? of wat is beter?

Het is als een wachtende goede golf. Het is echt kostbare tijd! lol.

Hoe dan ook, ik zou ook een.ai-bestand en een.pdf-bestand willen bijvoegen.

Ter voorbereiding op het boren in de koffer, drukt u het ontwerp af op zelfklevend A4-papier en plakt u het op de koffer.

Het zullen markeringen zijn wanneer u de behuizing boort, en het zal het cosmetische ontwerp voor de behuizing zijn.

Als het papier vuil is geworden, verwijder het dan en plak het papier opnieuw.

Als u voorbereid bent op het boren in de koffer, kunt u beginnen met het boren van de koffer volgens de middenmarkeringen op de koffer.

Ik raad je ten zeerste aan om de grootte van de gaten op het geplakte papier te beschrijven als 8 ", 6" zoals dat.

Het gebruik van gereedschappen is een elektrische boormachine, boorbits, getrapte boren en een handknabbelgereedschap of dremelgereedschap.

Wees voorzichtig en neem voldoende tijd om ongelukken te voorkomen.

Veiligheid

Een veiligheidsbril en veiligheidshandschoenen zijn noodzakelijk.

Stap 3: ① AC-ingangssectie

Nadat we het boren en afwerken van de behuizing hebben voltooid, beginnen we met het maken van de elektrische borden en bedrading.

Hier is de lijst met onderdelen. Sorry voor sommige links zijn voor Japanse verkoper.

Ik hoop dat u vergelijkbare onderdelen kunt krijgen van uw nabijgelegen verkopers.

1. Gebruikte onderdelen van AC Input-sectie

Verkoper: Marutsu onderdelen- 1 x RC-3:

Prijs: ￥ 1, 330 (ongeveer US $ 12)

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

Prijs: ￥ 2, 790 (ongeveer US $ 26) als je van 220V-invoer houdt, kies dan [2H-242] ￥2, 880

- 1 x AC-code met een stekker:

Prijs: ￥180 (ongeveer US $ 1,5)

- 1 x AC-zekeringkast 【F-4000-B】 Sato-onderdelen: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/Prijs: ￥180 (ongeveer US $ 1,5)

- 1 x wisselstroomschakelaar (groot) NKK M-2022L/B】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15771/Prijs: ￥380 (ongeveer US $ 3,5)

- 1 x 12V / 24V-schakelaar (klein) Miyama 【M5550K】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/112704/Prijs: ￥181 (ongeveer US $ 1,7)

- 1 x bruggelijkrichterdiode (groot) 400V 15A 【GBJ1504-BP】:https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12699673/Prijs:￥318 (ongeveer US $ 3,0)

- 1 x bruggelijkrichterdiode (klein) 400V 4A 【GBU4G-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12703750/Prijs: ￥210 (ongeveer US $ 2,0)

- 1 x grote condensor 2200uf 50V (ESMH500VSN222MP25S): https://www.marutsu.co.jp/pc/i/52022/Prijs: ￥440 (ongeveer US $ 4,0)

- 1 x 4p Lagged-terminal (L-590-4P):https://www.marutsu.co.jp/pc/i/17474/Prijs:￥80 (ongeveer US $ 0,7)

Excuses voor de onhandige link naar de Japanse site, zoek de verkoper die vergelijkbare onderdelen behandelt met verwijzing naar die links.

Stap 4: ② Middensectie (DC-besturingscircuit)

Vanaf hier is het het besturingsgedeelte van de gelijkspanning van de hoofdvoeding.

De werking van dit onderdeel zal later ook worden uitgelegd op basis van simulatieresultaten.

In principe gebruik ik de klassieke LM317T met een grote vermogenstransistor voor een groot stroomuitgangsvermogen tot 3A gelijk.

En om de minimale uitgangsspanning van 1,25V LM317T te annuleren, heb ik D8-diode voor Vf toegevoegd aan Q2 Vbe.

Ik denk dat Vf van D8 ongeveer. 0,6 V en Q2 Vbe ook ca. 0,65V dan is het totaal 1,25V.

(Maar deze spanning is afhankelijk van If en Ibe, dus zorg ervoor dat deze methode wordt gebruikt)

Het deel rond Q3 omgeven door stippellijn is niet gemonteerd. (voor optioneel voor toekomstige thermische uitschakelfunctie.)

Gebruikte onderdelen is zoals hieronder, 0-1Ω 2W Akizuki Densho

koellichaam (34H115L70) Multsu-onderdelen

Gelijkrichterdiode (100V 1A) IN4001 ebay

LM317T Spanningsregeling IC Akizuki Denshi

Algemeen Purose NPN Tr 2SC1815 Akizuki Denshi

U2 LT6106 Huidige Sense IC Akizuki Denshi

Pitch convert PCB voor LT6106 (SOT23) Akizuki Denshi

U3-vergelijker IC NJM2903 Akizuki Denshi

POT 10kΩ、500Ω、５KΩ Akizuki Denshi

Stap 5: ③ Uitvoersectie

Het laatste deel is de sectie Uitvoer.

Ik hou van retro analoge meters, toen heb ik een analoge meter aangenomen.

En ik heb een Poly Switch (resetbare zekering) aangenomen voor uitgangsbeveiliging.

Gebruikte onderdelen is zoals hieronder, Resetbare zekering 2.5Ａ REUF25 Akizuki Denshi

2.2KΩ 2W ontluchtingsregister Akizuki Denshi

32V Analoge voltmeter (Paneelmeter) Akizuki Denshi

3A Analoge voltmeter (paneelmeter) Akizuki Denshi

Uitgangsaansluiting MB-126G Rood en Zwart Akizuki Denshi

Universele broodplank 210 x 155 mm Akizuki Denshi

Terminal voor breadboard (zoals je wilt) Akizuki

Stap 6: Voltooi het assembleren en testen

Tot nu toe denk ik dat het moederbord ook is voltooid.

Ga verder met de bedrading naar onderdelen die aan de behuizing zijn bevestigd, zoals pods, meters, terminals.

Als u klaar bent met het maken van het project.

De laatste stap is het testen van het project.

De basisspecificaties van deze analoge voeding zijn:

1, 0~30V uitgangsspanning grove aanpassing en fijnafstelling.

2, 0～2.0A uitgangsstroom met begrenzer (ik raad aan om onder transformatorspecificatie te gebruiken.)

3, uitgangsspanning veranderende schakelaar op achterpaneel voor het verminderen van het milieuverlies;

(0～12V, 12～30V)

Basis testen

Testen van het circuit werk.

Ik heb een weerstand van 5W 10Ω gebruikt als dummy load zoals op de foto te zien is.

Wanneer u 5V instelt, levert deze 0,5A. 10V 1A, 20V 2.0A.

En wanneer u de stroombegrenzing aanpast aan uw favoriete niveau, werkt de stroombegrenzer.

In dit geval wordt de uitgangsspanning lager in overeenstemming met de uitgangsstroom die u aanpast.

Oscilloscoop golfvorm testen

Ik wil je ook oscilloscoop-golfvormen laten zien.

De eerste golfvorm is de spanningsstijgende golfvorm wanneer u de stroom van het apparaat inschakelt.

CH1 (Blauw) is net na gelijkrichter en 2200uF condensator ongeveer. 35V 5V/div).

CH2 (hemelsblauw) is de uitgangsspanning van de unit (2V/div). Het is afgesteld op 12V en verminderde de ingangsrimpel.

De tweede golfvorm is een vergrote golfvorm.

CH1 en CH2 zijn nu 100mV/div. CH2-rimpel wordt niet waargenomen omdat LM317 IC-feedback correct werkt.

Volgende stap, ik wil testen op 11V met 500mA stroombelasting (22Ω 5W). Herinner je je de lage I = R / E van Ohm nog?

Dan wordt de CH1-ingangsspanningsrimpel groter tot 350mVp-p, maar ook geen rimpel waargenomen op CH2-uitgangsspanning.

Ik zou het willen vergelijken met een DC-DC back-type regelaar met dezelfde 500mA-belasting.

Er wordt een groot schakelgeluid van 200 mA waargenomen op de CH2-uitgang.

Zoals je kunt zien, Over het algemeen is analoge voeding geschikt voor geluidsarme audiotoepassingen.

Wat vind je ervan ?

Als je nog vragen hebt, stel ze dan gerust aan mij.

Stap 7: Bijlage 1: Details circuitbediening en simulatieresultaten

Wauw, er zijn zoveel lezers van meer dan 1k bezocht op mijn eerste bericht.

Ik ben gewoon afgestudeerd om de talrijke weergave-teller te zien.

Wel, ik wil graag terugkomen op mijn onderwerp.

Invoer Sectie Simulatieresultaten

Ik heb de LT Spice-simulator gebruikt om het circuitontwerp te verifiëren.

Over hoe u LT Spice moet installeren of gebruiken, kunt u googlen.

Het is een gratis en goede analoge simulator om te leren.

Het eerste schema is vereenvoudigd voor LT Spice-simulatie en ik zou ook graag een.asc-bestand willen bijvoegen.

Het tweede schema is voor invoersimulatie.

Ik definieerde een spanningsbron DC-offset 0, amplitude 36V, freq 60Hz en ingangsweerstand 5ohm als vergelijkende specificaties voor de transformator. Zoals u weet, wordt de uitgangsspanning van de transformator weergegeven in rms, dan moet de 24Vrms-uitgang 36Vpiek zijn.

De eerste golfvorm is spanningsbron + (groen) en bruggelijkrichter + w/2200uF (blauw). Het zal rond de 36V gaan.

De LT Spice kon geen variabele potentiometer gebruiken, ik zou graag een vaste waarde voor dit circuit willen instellen.

Uitgangsspanning 12V stroomlimiet 1A zo. Ik wil graag doorgaan naar de volgende stap.

Spanningscontrolesectie met LT317T

De volgende afbeelding toont de werking van de LT317, in principe werkt LT317 als een zogenaamde shuntregelaar. Dit betekent dat de uitgangsspanningspen naar Adj. pin is altijd 1,25V referentiespanning, ongeacht de ingangsspanning.

Het betekent ook dat er een bepaalde stroom doorloopt in R1 en R2. De huidige LM317 adj. pin naar R2 bestaat ook, maar te klein als 100uA, dan kunnen we het verwaarlozen.

Tot zover is duidelijk te begrijpen dat de stroom I1 die in R1 afloopt altijd constant is.

Dan zouden we de formule R1: R2=Vref(1.25V): V2 kunnen maken. Ik kies 220Ω tot R1 en 2.2K tot R2

Vervolgens wordt de formule getransformeerd V2 = 1,25V x 2,2k / 220 = 12,5V. Houd er rekening mee dat de echte uitgangsspanning V1 en V2 is.

Dan verschijnt de 13.75V op de LM317-uitgangspen en GND. En ook bewust van wanneer R2 nul is, 1,25V-uitgang

blijven.

Toen gebruikte ik een eenvoudige oplossing, ik gebruik gewoon de uitgangstransisitor Vbe en diode Vf om 1,25V te annuleren.

Algemeen gesproken is Vbe en Vf ongeveer 0,6 tot 0,7V. Maar je moet je ook bewust zijn van Ic - Vbe en If - Vf charactoristcs.

Het laat zien dat er een bepaalde ontluchtingsstroom nodig is wanneer je deze methode gebruikt voor het annuleren van 1,25V.

Daarom voeg ik een ontluchtingsregister R13 2.2K 2W toe. Het bloedt ca. 5mA bij 12V-uitgang.

Tot zover ben ik een beetje moe om het uit te leggen. Ik heb lunch en lunchbier nodig.(lol)

Dan wil ik graag geleidelijk doorgaan naar volgende week. Dus sorry voor uw ongemak.

Volgende stap Ik zou graag willen uitleggen hoe de stroombegrenzer precies werkt, met behulp van LT Spice load parameter step-simulatie.

Stroombegrenzersectie met LT6106

Bezoek de Linear Technology Site en bekijk de datasheet voor de LT6106-toepassing.

www.linear.com/product/LT6106

Ik wil graag de tekening laten zien om een typische toepassing uit te leggen die AV=10 beschrijft voor 5A-voorbeeld.

Er is een stroomdetectieregister van 0,02 ohm en de gedetecteerde uitvoer van de pin is nu 200 mV / A dan

de uit-pin zou oplopen tot 1V bij 5A, toch?

Laten we eens nadenken over mijn toepassing met dit typische voorbeeld in gedachten.

Deze keer willen we stroombegrenzing onder de 2A gebruiken, dan is de 0.1 ohm geschikt.

In dit geval stijgt de pin 2V bij 2A? Dit betekent dat de gevoeligheid nu 1000mV/A is.

Daarna moeten we gewoon de LM317 ADJ-pin AAN / UIT zetten met de generieke comparator

zoals NJM2903 LM393, of LT1017 en generieke NPN-transistor zoals 2SC1815 of BC337?

die afsnijdt met de gedetecteerde spanning als de drempel.

Tot zover is de circuituitleg voorbij, en laten we beginnen met complete circuitsimulaties!

Stap 8: Bijlage 2: Circuitstapsimulatie en simulatieresultaten

Ik wil graag de zogenaamde stapsimulatie uitleggen.

Gebruikelijke eenvoudige simulatie simuleert slechts één voorwaarde, maar met stapsimulatie kunnen we de omstandigheden continu veranderen.

De stapsimulatiedefinitie voor belastingregister R13 wordt bijvoorbeeld getoond op de volgende foto en hieronder.

.stap param Rf lijst 1k 100 24 12 6 3

Het betekent dat de R13-waarde die wordt weergegeven als {Rf} varieert van 1K ohm, (100, 24, 12, 6) tot 3 ohm.

Zoals duidelijk begrepen, wanneer 1K ohm stroom getrokken om R te laden is ①12mA

(omdat de uitgangsspanning nu is ingesteld op 12V).

en ②120mA bij 100 ohm, ③1A bij 12 ohm, ④2A bij 6 ohm, ⑤4A bij 3 ohm.

Maar u kunt zien dat de drempelspanning is ingesteld op 1V door R3 8k en R7 2k (en de spanning voor de comparator is 5V).

Vanaf voorwaarde ③ zou het stroombegrenzercircuit moeten werken. De volgende tekening is het simulatieresultaat.

Hoe zit dat tot zover?

Het is misschien een beetje moeilijk te begrijpen. omdat het simulatieresultaat moeilijk te lezen kan zijn.

Groene lijnen geven uitgangsspanning weer en blauwe lijnen geven uitgangsstroom weer.

U kunt zien dat de spanning relatief stabiel is tot 12 ohm 1A, maar van 6 ohm 2A neemt de spanning af naar 6V om de stroom te beperken tot 1A.

Je kunt ook zien dat de DC-uitgangsspanning van 12mA naar 1A een beetje is gedaald.

Het wordt bijna veroorzaakt door Vbe en Vf niet-linealiteit, zoals ik in de vorige sectie heb uitgelegd.

Ik wil graag de volgende simulatie toevoegen.

Als u D7 weglaat in het simulatieschema zoals bijgevoegd, zouden de resultaten van de uitgangsspanning relatief stabiel zijn.

(maar de uitgangsspanning wordt natuurlijk hoger dan voorheen.)

Maar het is een soort afweging, want ik zou dit project graag vanaf 0V willen besturen, zelfs als de stabiliteit een beetje verloren is.

Als u analoge simulatie zoals LT Spice gaat gebruiken, is het gemakkelijk om uw analoge circuitidee te controleren en uit te proberen.

Ummm, uiteindelijk lijkt het alsof ik uiteindelijk klaar ben met de volledige uitleg.

Ik heb een paar biertjes nodig voor het weekend (lol)

Als je vragen hebt over dit project, stel ze dan gerust.

En ik hoop dat jullie allemaal zullen genieten van een goed doe-het-zelf-leven met mijn artikel!

Groeten,