Sursă de alimentare cu tensiune variabilă USB: 7 pași (cu imagini)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2025-01-13 06:58

De ceva timp am o idee pentru o sursă de alimentare variabilă alimentată prin USB. Pe măsură ce l-am proiectat, l-am făcut un pic mai versatil, permițând nu doar intrarea USB, ci orice de la 3 VDC la 8 VDC printr-o mufă USB sau prin mufe pentru banane. Ieșirea utilizează tipul de mufă pe care l-ați vedea într-un neg de perete și două mufe de priză pentru banane. Dacă alimentați 5 volți în el, puteți varia ieșirea de la 1,3 volți la 20 volți ușor încărcați cu tensiuni mai mici de până la 200 mA. Partea din față are un afișaj digital care afișează volți și curentul de încărcare. În imaginea de mai sus, furnizez un mini osciloscop cu 9 volți la 120mA de la sursa USB de 5 volți de la un terminal USB pentru laptop.

Provizii:

Părți

(1) rezistor de 240 ohmi, 1/4 wați

(1) rezistor de 67 k, 1/4 wați

(2) Rezistențe de 4,7 k de 1/4 wați

(3) Rezistențe de 1 k, 1/4 wați

(3) tranzistoare 2N3904

(1) IRF520 Mosfet sau echivalent

(2) diode de comutare 1N914

(1) diodă 1N4007

(2).01 uF condensatori ceramici (schema spune 8 nF sau.008 uF dar.01 uF este mai ușor de obținut)

(2) 10 uF condensatori electrolitici, 50 volți

(1) 470 uF condensator electrolitic 50 volți

(1) inductor de 56 uH (poate fi înfășurat pe un toroid mic, dacă se dorește)

(1) oală de 100k

(1) Potențiometru de 5k 1/2 watt, conicitate liniară

(1) Cip IC regulator de tensiune IC LM317

(4) cricuri pentru banane (masculin)

(1) mufa USB de dimensiune standard (masculin)

(1) modul voltimetru digital ampermetru

(1) Locuințe

(1) Placă de perfecționare sau prototipare

(1) buton negru cu șurub

Tuburi termocontractabile

Diverse culori de sârmă de conectare

Conectori pică (diferite dimensiuni)

Radiator și compus din siliciu pentru LM317

Instrumente

Fier de lipit, lipit, adeziv topit la cald, burghiu cu burghie, șurubelnițe asortate, diferite tipuri de clești mici, multimetru și osciloscop

Pasul 1: Obținerea pieselor

Am folosit în mod intenționat piese care sunt ușor de găsit și care pot fi recuperate de pe plăcile electronice uzate. IC LM317 este foarte comun și tranzistoarele 2N3904 au un scop general și pot fi substituite multe tipuri diferite. Mosfet este, de asemenea, foarte comun și alte tipuri pot fi folosite ca înlocuitor, atâta timp cât înlocuitorul este un Mosfet cu canal N și are calificări similare. Inductorul nu este critic și pot fi folosiți mulți în intervalul 50 - 200 nH. În acest scop, le salvez de pe plăcile de șofer cu bec CFL uzate. Se poate utiliza orice tip de cutie de proiect. L-am avut la îndemână, dar unul negru mai ieftin este perfect potrivit. În ceea ce privește utilizarea perf board, este alegerea mea personală pentru ușurința cu care pot fi făcute modificări.

Pasul 2: Teoria din spatele circuitului

Fotografiile formei de undă de mai sus arată progresia formei de undă. Primul arată forma de undă la ieșirea multivibratorului astabil din partea superioară a diodei 1N914 din mâna dreaptă. Al doilea arată forma de undă la poarta IRF520, iar ultima arată forma de undă la sursa IRF520.

Circuitul folosește un multivibrator astabil cu două tranzistori care rulează la 18 kHz. Ieșirea undei pătrate este luată din partea de sus a uneia dintre cele două diode 1N914. Tranzistoarele sunt comune 2N3904. Unda pătrată de joasă tensiune este amplificată de un alt tranzistor 2N3904, care este clasat în polarizare C. Tranzistorul mărește unda pătrată de intrare cu un factor de aproximativ 10, unde trece printr-un condensator electrolitic și un potențiometru de 100k înainte de a fi aplicat la poarta unui Mosfet IRF520.. Mosfet-ul este conectat ca un tocător cu terminalul sursă având un șoc de 56 uH care revine la sursa de 5 volți. Pe măsură ce Mosfet este pornit și apoi oprit brusc, câmpul magnetic din inductor este format și apoi se prăbușește producând un CEM înapoi. Această tensiune EMF din spate este permisă să curgă prin dioda 1N4007 și este în serie cu tensiunea sursă. Aceasta se încarcă până la adăugarea celor două tensiuni pe 470 uF electrolitic Înaintea condensatorului se află un cip regulator de tensiune LM317 configurat ca o sursă de alimentare reglabilă, care este reglată de potențiometrul de 5 k. Tensiunea descărcată este reglabilă între 1,3 volți și 20 volți. Un voltmetru digital și un ampermetru sunt conectate la circuit pentru a da citirea corectă a tensiunii și curentului pe panoul frontal.

Pasul 3: Construiți Astable Multivibrator și vedeți dacă funcționează

Puneți Astable Multivibrator împreună ca în imagine. Porniți cu 5 volți, iar forma de undă la colectorul celui de-al doilea tranzistor ar trebui să arate ca dinte de ferăstrău în a doua fotografie, frecvența fiind de aproximativ 18 kHz.

Pasul 4: Adăugați secțiuni tampon / amplificator și convertor Boost

Odată ce sa stabilit că funcționează multivibratorul, puteți adăuga secțiunea de tranzistor tampon. Potul de trim 100 K este adăugat pentru a seta nivelul de intrare a semnalului la Mosfet. După montarea Mosfet, în timp ce luați precauții anti-statice, instalați dioda și condensatorul electrolitic. Înainte de a instala aceste piese, poate doriți să experimentați punerea lor pe placa unui experimentator în timp ce încercați diferite valori ale inductorului. Am îndepărtat o grămadă de CFL-uri și am găsit că inductoarele sunt perfecte în acest scop, cu excepția faptului că s-au încălzit cu mai mult de 100 mA prin ele. Am găsit că acest inductor este perfect deoarece folosește sârmă mai groasă. Puteți utiliza inductoare de la 50 la 200 uH și veți obține rezultate bune la această frecvență. Aș recomanda conducerea Mosfet de la un generator de funcții în timp ce experimentați. Mergeți de la.5 volți vârf la vârf până la 5 volți vârf la vârf. Puneți un voltmetru pe condensatorul 470 uF și urmăriți cum tensiunea se acumulează pe condensator de multe ori tensiunea de intrare. Descărcat, al meu a depășit 30 de volți. Asigurați-vă că electroliticul dvs. 470 uF este evaluat cu cel puțin 50 volți.

Lumină fluorescentă compactă CFL

Pasul 5: Adăugați circuitul LM317

Odată ce sunteți mulțumit de performanța secțiunii convertizor de impuls Mosfet, puteți instala LM317 și radiatorul de căldură. Am constatat că LM317 s-a încălzit, având nevoie de radiator, dar nu de Mosfet. Dacă bobina se încălzește, puteți face un radiator din folie de aluminiu și ceva lipici. Am folosit o bucată mică de tablă îndoită în jurul bobinei slab și lipită pe loc cu adeziv topit la cald.

Pasul 6: găuriți carcasa, atașați mufele pentru banane și montați afișajul digital pe față

Găuri în panoul frontal pentru potențiometru (1), (4) găuri pentru mufe de banane și (2) pentru cablu USB și mufă tip adaptor. Montați placa de circuit în poziția indicată în imagine și conectați totul împreună. Am constatat că dopurile pentru banane pe care le-am folosit au funcționat mai bine cu conectorii spade conectați la acestea. Unele mărci au conectori de lipit pe spate, deci depinde de tipul de conector pe care îl utilizați.

Am asigurat placa de la baza carcasei cu un pic de adeziv topit la cald pentru o îndepărtare ușoară dacă vreau să aduc modificări circuitului. Bucata frontală de plastic negru a fost tăiată pentru a se potrivi cu fața panoului contorului. A fost asigurat cu adeziv topit la cald. Odată ce toate mufele au fost în poziție în spate, panoul a fost, de asemenea, ținut în poziție cu adeziv topit la cald.

Pasul 7: Asamblare finală și testare

Ultimul element care trebuie conectat la dispozitiv este modulul de tensiune / curent. Modulul vine cu un fir negru și un fir alb, acestea merg la alimentarea cu tensiune de intrare. Firul portocaliu detectează tensiunea pozitivă de ieșire. Există două fire groase negre și roșii, acestea merg la șuntul curent. Acestea merg în serie cu sarcina de ieșire pentru a vă informa cât de mult curent este atras de încărcarea dvs. Contoarele nu se înregistrează dacă puneți polaritatea în sens invers. Am constatat că, dintr-un anumit motiv, curentul nu citea corect pentru mine, așa că a trebuit să experimentez diferite grosimi și tipuri de sârmă. Odată ce am obținut citiri de curent adecvate, am lipit firele direct la terminalele de pe modul, scăpând de conexiunile furnizate. Este posibil să fi fost o problemă doar cu modulul pe care îl foloseam.

Acest dispozitiv va începe să funcționeze în jur de 3 VDC de intrare și la această tensiune vă va oferi până la 7 volți de ieșire la 60 mA. Cu 5 volți de intrare, vă va oferi maxim 11 volți la 120 mA continuu, fără a supraîncălzi niciuna dintre componente. O scădere mai bună a căldurii vă va oferi curenți mai mari. Acest lucru se încadra în domeniul în care am vrut să-l folosesc.