Uradi sam, analogno, promjenjivo napajanje sa klupom, s preciznim ograničenjem struje: 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

U ovom projektu pokazat ću vam kako koristiti poznati LM317T s tranzistorom za pojačanje struje i kako koristiti pojačalo osjetnika linearne tehnologije LT6106 za precizno ograničenje struje. Ovaj krug vam može omogućiti korištenje do više od 5A, ali ovaj put koristi se za samo 2A lagano opterećenje jer odabirem relativno mali transformator od 24V 2A i malo kućište. I više volim izlazni napon od 0,0V, zatim dodam diodu (e) u nizu za poništavanje LM317 minimalnog izlaznog napona 1,25 V. ove specifikacije. također vam omogućuje zaštitu od kratkog spoja. Ti se krugovi kombiniraju za stvaranje analognog varijabilnog stonog napajanja koje generira 0.0V-28V i 0.0A-2A s preciznim ograničenjem struje. Performanse regulacije i buke poda prilično su dobre u usporedbi sa sličnim izvorima napajanja zasnovanim na DC-DC pretvaraču. Stoga je ovaj model bolje koristiti posebno za analogne audio aplikacije. Započnimo !

Korak 1: Shema i popis dijelova

Želio bih vam pokazati cijelu shemu ovog projekta.

Za lakše objašnjenje podijelio sam shemu rupa na tri dijela.

Želio bih nastaviti objašnjavati popis dijelova za svaki odjeljak.

Korak 2: Priprema za bušenje kućišta i bušenje

Trebali bismo prvo prikupiti vanjske dijelove i izbušiti kućište (kućište).

Dizajn kućišta ovog projekta rađen je s Adobe Illustratorom.

Što se tiče postavljanja dijelova, napravio sam mnogo pokušaja i pogrešaka razmatrajući i odlučujući kao što pokazuje prva fotografija.

Ali volim ovaj trenutak jer mogu sanjati što ću napraviti? ili sta je bolje?

To je poput čekanja dobrog vala. Uistinu je dragocjen tiime uopće! lol.

U svakom slučaju, želio bih priložiti i datoteku.ai i.pdf.

Za pripremu za bušenje kućišta, ispišite dizajn na ljepljivi papir veličine A4 i zalijepite ga na kućište.

Bit će to tragovi dok bušite kućište, a to će biti kozmetički dizajn kućišta.

Ako se papir zaprljao, ogulite ga i ponovno zalijepite papir.

Ako ste se pripremili za bušenje kućišta, možete započeti bušenje kućišta prema središnjim oznakama na kućištu.

Toplo vam preporučujem da veličinu rupa na zalijepljenom papiru opišete ovako 8Φ, 6Φ.

Alati se koriste električnom bušilicom, svrdlima, stupnjevitim svrdlima te ručnim alatom za grickanje ili alatom dremel.

Budite oprezni i odvojite dovoljno vremena kako biste izbjegli nesreću.

Sigurnost

Potrebne su zaštitne naočale i zaštitne rukavice.

Korak 3: ① Odsjek AC ulaza

Nakon završetka bušenja i završetka kućišta, počnimo izrađivati električne ploče i ožičenje.

Evo popisa dijelova. Žao mi je što su neke veze za japanskog prodavača.

Nadam se da možete dobiti slične dijelove od svojih prodavača u blizini.

1. Korišteni dijelovi odjeljka ① AC ulaz

Prodavač: Marutsu dijelovi- 1 x RC-3:

Cijena: ￥ 1, 330 (približno 12 USD)

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

Cijena: 2 790 JPY (približno 26 USD) ako volite 220V ulaz, odaberite [2H-242] ￥ 2, 880

- 1 x AC kod s utikačem:

Cijena: 180 JPY (približno 1,5 USD)

-1 x kutija s osiguračima naizmjenične struje 【F-4000-B】 Sato dijelovi: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/Cijena: ￥180 (približno 1,5 USD)

- 1 x AC prekidač za napajanje (veliki) NKK 【M-2022L/B】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15771/Cijena: ￥ 380 (približno 3,5 USD)

- 1 x 12V/24V prekidač (mali) Miyama 【M5550K】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/112704/Cijena: 181 ((približno 1,7 USD)

- 1 x ispravljačka dioda za most (velika) 400V 15A 【GBJ1504-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12699673/Cijena: 318 ((približno 3,0 USD)

- 1 x ispravljačka dioda za most (mala) 400V 4A 【GBU4G-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12703750/Cijena: ￥ 210 (približno 2,0 USD)

- 1 x veliki kondenzator 2200uf 50V 【ESMH500VSN222MP25S】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/52022/Cijena: ￥ 440 (približno 4,0 USD)

-1 x 4p zaostali terminal 【L-590-4P】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/17474/Cijena: ￥ 80 (približno 0,7 USD)

Žao nam je zbog neugodne veze na japansku web lokaciju, molimo pretražite prodavača koji rukuje sličnim dijelovima pozivajući se na te veze.

Korak 4: ② Srednji presjek (DC upravljački krug)

Odavde je to upravljački dio istosmjernog napona glavnog izvora napajanja.

Rad ovog dijela bit će kasnije objašnjen na temelju rezultata simulacije.

U osnovi koristim klasični LM317T s tranzistorom velike snage za veliku izlaznu struju do 3A.

A za poništavanje 1,25 V minimalnog izlaznog napona LM317T, dodao sam D8 diodu za Vf u Q2 Vbe.

Pretpostavljam da je Vf od D8 cca. 0,6 V i Q2 Vbe također cca. 0,65V tada je ukupno 1,25V.

(Ali ovaj napon ovisi o If i Ibe, pa je potrebno biti oprezan za korištenje ove metode)

Dio oko Q3 okružen isprekidanom linijom nije montiran. (opcionalno za buduću značajku termičkog isključivanja.)

Rabljeni dijelovi su dolje navedeni, 0．1Ω 2W Akizuki Densho

hladnjak 【34H115L70】 Multsu dijelovi

Dioda za ispravljač (100V 1A) IN4001 ebay

LM317T IC kontrola napona Akizuki Denshi

General Purose NPN Tr 2SC1815 Akizuki Denshi

U2 LT6106 Current Sense IC Akizuki Denshi

Promjena koraka PCB-a za LT6106 (SOT23) Akizuki Denshi

U3 komparator IC NJM2903 Akizuki Denshi

POT 10kΩ 、 500Ω 、 ５KΩ Akizuki Denshi

Korak 5: ③ Izlazni odjeljak

Posljednji dio je Output odjeljak.

Volim retro analogna brojila, a zatim sam usvojio analogni mjerač.

I ja sam usvojio Poly Switch (osigurač koji se može resetirati) za zaštitu izlaza.

Rabljeni dijelovi su dolje navedeni, Osigurač koji se može resetirati 2,5 Ａ REUF25 Akizuki Denshi

Registrator odzračivača 2.2KΩ 2W Akizuki Denshi

32V Analogni voltmetar (mjerač ploče) Akizuki Denshi

3A Analogni voltmetar (Panel mjerač) Akizuki Denshi

Izlazni terminal MB-126G Crveni i Crni Akizuki Denshi

Univerzalna ploča za kruh 210 x 155 mm Akizuki Denshi

Terminal za ploču za kruh (koliko želite) Akizuki

Korak 6: Završite sastavljanje i testiranje

Zasad mislim da je i vaša glavna ploča dovršena.

Nastavite s ožičenjem do dijelova pričvršćenih za kućište, poput kapsula, mjerača, stezaljki.

Ako ste dovršili izradu projekta.

Posljednji korak je testiranje projekta.

Osnovne specifikacije ovog analognog izvora napajanja su

Grubo podešavanje izlaznog napona 1, 0 ～ 30V i fino podešavanje.

2, 0 ～ 2.0A izlazna struja s ograničenjem (preporučujem da se koristi prema specifikacijama transformatora.)

3, Prekidač za promjenu izlaznog napona na stražnjoj ploči za smanjenje gubitka okoliša

(0 ～ 12V, 12 ～ 30V)

Osnovno ispitivanje

Testiranje rada kruga.

Koristio sam otpornik od 5 W 10Ω kao lažno opterećenje kao što je prikazano na fotografiji.

Kad postavite 5V, on daje 0,5A. 10V 1A, 20V 2.0A.

A kad podesite ograničenje struje na svoju omiljenu razinu, limitator struje radi.

U tom slučaju, izlazni napon postaje niži ovisno o podešavanju izlazne struje.

Ispitivanje valnog oblika osciloskopa

Želio bih vam pokazati i valne oblike osciloskopa.

Prvi valni oblik je valni oblik koji raste s naponom kada uključite napajanje jedinice.

CH1 (plavo) je odmah nakon ispravljača i 2200uF kondenzatora pribl. 35V 5V/div).

CH2 (nebesko plavo) je izlazni napon jedinice (2V/div). Namješten je na 12V i smanjuje ulaznu valovitost.

Drugi valni oblik je uvećani valni oblik.

CH1 i CH2 sada su 100mV/div. CH2 mreškanje se ne opaža zbog povratne sprege LM317 IC ispravno radi.

Sljedeći korak, želio bih testirati na 11V sa 500mA strujnog opterećenja (22Ω 5W). Sjećate li se Ohmovog niskog I = R / E?

Tada valovitost ulaznog napona CH1 postaje veća na 350mVp-p, ali ni na izlaznom naponu CH2 nije uočena nikakva valovitost.

Htio bih se usporediti s nekim DC-DC regulatorom leđa sa istim opterećenjem od 500 mA.

Na izlazu CH2 opaža se velika sklopna buka od 200 mA.

Kao što vidiš, Općenito govoreći, analogno napajanje odgovara audio aplikaciji s niskim šumom.

Što kažete na to?

Ako imate dodatnih pitanja, slobodno me pitajte.

Korak 7: Dodatak 1: Pojedinosti o radu kruga i rezultati simulacije

Vau, toliko čitatelja više od 1 tisuće posjetilo je moj prvi post.

Jednostavno mi je žao vidjeti brojne brojače.

Pa, htio bih se vratiti svojoj temi.

Rezultati simulacije ulaznog odjeljka

Koristio sam simulator LT Spice za provjeru dizajna kruga.

U vezi s načinom instaliranja ili korištenja LT Spice, molimo proguglajte.

Besplatan je i dobar analogni simulator za učenje.

Prva shema je pojednostavljena za simulaciju LT Spice, a htio bih priložiti i.asc datoteku.

Druga shema je za simulaciju ulaza.

Definirao sam istosmjerni pomak izvora napona 0, amplitude 36V, frekvenciju 60Hz i ulazni otpornik 5ohm kao usporedne specifikacije za transformator. Kao što znate, izlazni napon transformatora prikazan je u rms, tada bi izlaz od 24Vrms trebao biti 36Vpeak.

Prvi valni oblik je izvor napona + (zeleno) i ispravljač mosta + w/ 2200uF (plavo). Napajat će se do 36V.

LT Spice nije mogao koristiti promjenjivi potenciometar, želio bih postaviti fiksnu vrijednost za ovaj krug.

Izlazni napon 12V strujna granica 1A ovako. Htio bih prijeći na sljedeći korak.

Odjeljak za kontrolu napona pomoću LT317T

Sljedeća slika prikazuje rad LT317, u osnovi LT317 radi kao takozvani regulator šanta, to znači da izlazni naponski pin na Adj. pin je uvijek referentni napon 1,25 V bez obzira na ulazni napon.

To također znači da određena struja krvari u R1 i R2. Trenutni LM317 prid. pin na R2 također postoje, ali premali kao 100uA onda ga možemo zanemariti.

Do sada ste mogli jasno razumjeti da je struja I1 koja krvari u R1 uvijek konstantna.

Tada bismo mogli napraviti formulu R1: R2 = Vref (1,25 V): V2. Biram 220 Ω na R1 i 2,2 K na R2, Tada se formula transformira V2 = 1,25V x 2,2k / 220 = 12,5V. Imajte na umu da je stvarni izlazni napon V1 i V2.

Tada se na izlaznom pinu LM317 i GND pojavljuje 13,75 V. Također svjesni da kada je R2 nula, izlaz 1,25 V

ostati.

Zatim sam upotrijebio jednostavno rješenje, samo sam upotrijebio izlazni tranzistor Vbe i diodu Vf za poništavanje 1,25 V.

Općenito govoreći Vbe i Vf su oko 0,6 do 0,7V. Ali također morate biti svjesni karakteristike Ic - Vbe i If - Vf.

Pokazuje da je potrebna određena struja odzračivanja kada koristite ovu metodu za poništavanje 1,25 V.

Stoga dodajem registar odzračivača R13 2.2K 2W. Krvari cca. 5mA pri izlazu od 12V.

Do sada sam pomalo umoran od objašnjavanja. Trebam ručak i pivo za ručak. (Lol)

Zatim bih želio postupno nastaviti sljedeći tjedan. Žao mi je zbog neugodnosti.

Sljedeći korak želio bih objasniti kako ograničivač struje radi precizno, koristeći simulaciju koraka parametra opterećenja LT Spice.

Ograničenje struje pomoću LT6106

Posjetite web mjesto linearne tehnologije i pogledajte podatkovni list za aplikaciju LT6106.

www.linear.com/product/LT6106

Želio bih prikazati crtež da objasni tipičnu aplikaciju koja opisuje AV = 10 za primjer 5A.

Postoji osjetni registar 0,02 ohma i tada je osjetni izlaz s vanjskog pina sada 200 mV/A

izlazni pin bi porastao do 1V na 5A, zar ne?

Razmislimo o mojoj prijavi imajući na umu ovaj tipičan primjer.

Ovaj put želimo koristiti ograničenje struje ispod 2A, tada je 0,1 ohm prikladan.

U ovom slučaju izlaz pina 2V na 2A? To znači da je osjetljivost sada 1000mV/A.

Nakon toga moramo učiniti, samo UKLJUČITI / ISKLJUČITI LM317 ADJ pin s generičkim usporednikom

poput NJM2903 LM393 ili LT1017 i generičkog NPN tranzistora poput 2SC1815 ili BC337?

koji su odsjekli s otkrivenim naponom kao pragom.

Do sada je objašnjenje kruga završeno i započnimo potpunu simulaciju kola!

Korak 8: Dodatak 2: Simulacija koraka kruga i rezultati simulacije

Htio bih objasniti takozvanu simulaciju koraka.

Uobičajena jednostavna simulacija simulira samo jedan uvjet, no uz koraknu simulaciju možemo kontinuirano mijenjati uvjete.

Na primjer, definicija simulacije koraka za registar opterećenja R13 prikazana je na sljedećoj fotografiji i ispod.

.koračni parametar Rf lista 1k 100 24 12 6 3

To znači da vrijednost R13 prikazana poput {Rf} varira od 1K ohma, (100, 24, 12, 6) do 3 ohma.

Kao što je očito shvaćeno, kada je 1K ohmska struja povučena na opterećenje R ①12mA

(jer je izlazni napon sada postavljen na 12V).

i ②120mA na 100 ohm, ③1A na 12 ohm, ④2A na 6 ohm, ⑤4A na 3 ohm.

Ali možete vidjeti da je prag napona postavljen na 1V pomoću R3 8k i R7 2k (a napon za usporednik je 5V).

Tada bi iz uvjeta ③ trebao djelovati strujni granični krug. Sljedeći crtež je rezultat simulacije.

Što kažete na to do sada?

Možda je malo teško razumjeti. jer bi rezultat simulacije mogao biti težak za čitanje.

Zelene linije prikazuju izlazni napon, a plave linije izlaznu struju.

Možete vidjeti da je napon relativno stabilan do 12 ohma 1A, ali sa 6 ohma 2A napon se smanjuje na 6V kako bi se struja ograničila na 1A.

Također možete vidjeti da je istosmjerni izlazni napon od 12mA do 1A malo pao.

To je gotovo uzrokovano nelinearnošću Vbe i Vf kao što sam objasnio u prethodnom odjeljku.

Želim dodati sljedeću simulaciju.

Ako izostavite D7 na shemi simulacije kako je priložena, rezultati izlaznog napona bili bi relativno stabilni.

(ali izlazni napon postaje veći od prethodnog, izvan kursa.)

Ali to je neka vrsta kompromisa, jer bih želio kontrolirati ovaj projekt s 0V čak i ako je stabilnost pomalo izgubljena.

Ako počnete koristiti analognu simulaciju poput LT Spice, lako je provjeriti i isprobati ideju analognog kruga.

Hmmm, na kraju se čini da sam na kraju završio s kompletnim objašnjenjem.

Treba mi par piva za vikend (lol)

Ako imate bilo kakvih pitanja o ovom projektu, slobodno me pitajte.

I nadam se da ćete svi uživati u dobrom DIY životu s mojim člankom!

Pozdrav,