USB napajanje promjenjivog napona: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Već neko vrijeme imam ideju o varijabilnom napajanju napajanom USB -om. Dok sam ga dizajnirao, učinio sam ga svestranijim dopuštajući ne samo USB ulaz, već bilo što od 3 VDC do 8 VDC putem USB utičnice ili putem priključaka za banane. Izlaz koristi vrstu utičnice koju biste vidjeli u zidnoj bradavici i dvije utičnice za banane. Ako u njega unesete 5 volti, možete mijenjati izlaz od 1,3 do 20 volti, lagano opterećeni nižim naponima do 200 mA. Na prednjoj strani nalazi se digitalni zaslon koji prikazuje volte i struju koja idu do opterećenja. Na gornjoj slici isporučujem mini osciloskop s 9 volti na 120mA iz 5 -voltnog USB napajanja iz USB priključka za prijenosno računalo.

Pribor:

Dijelovi

(1) 240 ohmski otpornik, 1/4 vata

(1) 67 k otpornik, 1/4 vata

(2) 4,7 k otpornika 1/4 vata

(3) 1 k otpornici, 1/4 vata

(3) 2N3904 tranzistora

(1) IRF520 Mosfet ili ekvivalent

(2) 1N914 preklopne diode

(1) 1N4007 dioda

(2).01 uF keramički kondenzatori (shema kaže 8 nF ili.008 uF, ali.01 uF je lakše nabaviti)

(2) 10 uF elektrolitski kondenzatori, 50 volti

(1) 470 uF elektrolitički kondenzator 50 volti

(1) Induktor od 56 uH (po želji se može namotati na mali toroid)

(1) 100k trim lonac

(1) Potenciometar 5k 1/2 W, linearni konus

(1) IC regulator IC napona IC IC LM317

(4) priključci za banane (muški)

(1) USB priključak standardne veličine (muški)

(1) modul ampermetra digitalnog voltmetra

(1) Stanovanje

(1) Perf ili ploča za izradu prototipa

(1) crni gumb s učvršćivačem za vijke

Termoskupljajuće cijevi

Priključne žice u različitim bojama

Priključci lopatica (različite veličine)

Hladnjak i smjesa silicija za LM317

Alati

Lemilica, lemljenje, ljepilo za topljenje, bušilica sa svrdlima, razni odvijači, različite vrste malih kliješta, multimetar i osciloskop

Korak 1: Dobivanje dijelova

Namjerno sam koristio dijelove koje je lako pronaći i mogu se spasiti s otpadnih elektroničkih ploča. IC LM317 je vrlo čest, a tranzistori 2N3904 opće su namjene i mogu se zamijeniti mnogi različiti tipovi. Mosfet je također vrlo čest, a drugi se tipovi mogu koristiti kao zamjena sve dok je zamjena N-kanalni Mosfet i ima slične ocjene. Induktor nije kritičan i mogu se koristiti mnogi u rasponu od 50 do 200 nH. U tu svrhu spašavam ih s istrošenih ploča za pogon CFL žarulja. Mogu se koristiti bilo koje vrste projektnih kutija. Imao sam ovaj pri ruci, ali jeftiniji crni savršeno odgovara. Što se tiče korištenja perf ploče, to je moj osobni izbor zbog jednostavnosti izmjena.

Korak 2: Teorija iza kruga

Gore navedene fotografije valnog oblika prikazuju napredovanje valnog oblika. Prvi prikazuje valni oblik na izlazu nestabilnog multivibratora na vrhu desne 1N914 diode. Druga prikazuje valni oblik na vratima IRF520, a posljednja prikazuje valni oblik na izvoru IRF520.

Krug koristi nestabilni multivibrator s dva tranzistora koji radi na 18 kHz. Izlaz kvadratnog vala uzima se s vrha jedne od dvije 1N914 diode. Tranzistori su uobičajeni 2N3904. Kvadratni val niskog napona pojačava još jedan tranzistor 2N3904 koji ima pristranu klasu C. Tranzistor pojačava ulazni kvadratni val za faktor oko 10 gdje prolazi kroz elektrolitski kondenzator i potenciometar od 100 k prije nego što se primijeni na vrata IRF520 Mosfeta. Mosfet je ožičen kao pojačani helikopter s izvornim priključkom koji ima prigušnicu od 56 uH koja se vraća na napajanje od 5 volti. Kako se Mosfet uključuje, a zatim naglo isključuje, magnetsko polje u induktoru nastaje, a zatim se ruši stvarajući povratni EMF. Ovaj povratni EMF napon može proći kroz diodu 1N4007 i u nizu je s naponom izvora. To se puni do zbrajanja dva napona na elektrolitskom 470 uF Ispred kondenzatora je čip regulatora napona LM317 konfiguriran kao podesivo napajanje koje se podešava pomoću 5k potenciometra. Napon bez opterećenja je podesiv između 1,3 i 20 volti. Digitalni voltmetar i ampermetar spojeni su u krug kako bi dali ispravna očitanja napona i struje na prednjoj ploči.

Korak 3: Izradite stabilni multivibrator i provjerite radi li

Spojite Astable Multivibrator zajedno kao na slici. Napajanje s 5 volti i valni oblik na kolektoru drugog tranzistora trebao bi izgledati poput pile na drugoj fotografiji s frekvencijom otprilike 18 kHz.

Korak 4: Dodajte odjeljke međuspremnika/pojačala i pojačača pretvarača

Nakon što se utvrdi da nestabilni multivibrator radi, možete dodati odjeljak međuspremnika. Doda se trim lonac od 100 K za postavljanje razine ulaznog signala na Mosfet. Nakon montaže Mosfeta, uz poduzimanje antistatičkih mjera opreza, instalirajte diodu i elektrolitički kondenzator. Prije nego instalirate ove dijelove, možda biste htjeli eksperimentirati s postavljanjem na ploču eksperimentatora dok isprobavate različite vrijednosti induktora. Odvojio sam hrpu CFL -a i otkrio da su induktori savršeni za tu svrhu, osim što su se zagrijali pri prolasku više od 100 mA. Otkrio sam da je ovaj induktor savršen jer koristi deblju žicu. Možete koristiti induktore od 50 do 200 uH i dobit ćete dobre rezultate na ovoj frekvenciji. Ja bih preporučio vožnju Mosfeta s generatora funkcija tijekom eksperimentiranja. Idite od vrha od 0,5 volta do vrha do vrha do 5 volti do vrha. Stavite voltmetar preko 470 uF kondenzatora i gledajte kako se napon na kondenzatoru povećava do mnogostrukog ulaznog napona. Istovaren, moj je otišao do viška od 30 volti. Uvjerite se da je vaš elektrolit 470 uF naznačen na najmanje 50 volti.

CFL-kompaktno fluorescentno svjetlo

Korak 5: Dodajte krug LM317

Kada budete zadovoljni performansama odjeljka pretvarača snage Mosfet, možete instalirati LM317 i njegov hladnjak. Otkrio sam da se LM317 zagrijao, da mu je potreban hladnjak, ali ne i Mosfet. Ako se zavojnica zagrije, možete napraviti hladnjak od aluminijske folije i malo ljepila. Koristio sam mali komad lima koji je labavo savijen oko zavojnice i zalijepljen ljepilom za topljenje.

Korak 6: Izbušite rupe u kućištu, pričvrstite utičnice za banane i montirajte digitalni zaslon sprijeda

Izbušite rupe na prednjoj ploči za potenciometar (1), (4) rupe za priključke za banane i (2) za USB kabel i utikač tipa adaptera. Postavite ploču na mjesto prikazano na slici i sve spojite zajedno. Otkrio sam da su utikači za banane koje sam koristio bolje radili s priključcima za lopatice koji su na njih spojeni. Neke marke imaju lemne konektore na stražnjoj strani pa to ovisi o vrsti konektora koji koristite.

Učvrstio sam ploču na dnu kućišta s malo topljivog ljepila za jednostavno uklanjanje ako želim izmijeniti krug. Prednji komad crne plastike izrezan je kako bi se uklopila na ploču mjerača. Učvršćen je vrućim ljepilom. Nakon što su sve utičnice postavljene na stražnjoj strani, ploča je također pričvršćena topljivim ljepilom.

Korak 7: Završna montaža i testiranje

Posljednja stavka za spajanje u uređaj je naponski/strujni modul. Modul dolazi s crnom žicom i bijelom žicom, one idu na napajanje ulaznog napona. Narančasta žica osjetit će izlazni pozitivni napon. Postoje dvije debele crne i crvene žice, one idu do trenutnog šanta. Oni idu u nizu s izlaznim opterećenjem kako bi vas obavijestili koliko struje vuče vaše opterećenje. Mjerači se ne registriraju ako obrnete polaritet. Otkrio sam da mi iz nekog razloga struja ne čita točno pa sam morao eksperimentirati s različitim debljinama i vrstama žice. Nakon što sam dobio ispravna očitanja struje, lemio sam žice izravno na stezaljke na modulu, riješivši se predviđenih veza. Možda je to bio problem samo s modulom koji sam koristio.

Ovaj uređaj će početi raditi oko 3 VDC ulaza i pri ovom naponu će vam dati do 7 volti na 60 mA. S ulazom od 5 volti, dat će vam maksimalno 11 volti na 120 mA kontinuirano, bez pregrijavanja bilo koje komponente. Bolje topljenje će vam dati veće struje. To je bilo unutar raspona za koje sam ga želio upotrijebiti.