Sursă de alimentare liniară cu ieșire dublă reglabilă: 10 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Caracteristici:

• Conversie AC - DC Tensiuni de ieșire duble (pozitive - masă - negative)
• Șine pozitive și negative reglabile
• Doar un transformator de curent alternativ cu o singură ieșire
• Zgomot de ieșire (20MHz-BWL, fără sarcină): Aproximativ 1,12mVpp
• Zgomot redus și ieșiri stabile (ideale pentru alimentarea opampurilor și a preamplificatoarelor)
• Tensiune de ieșire: +/- 1.25V la +/- 25V Curent maxim de ieșire: 300mA la 500mA
• Ieftin și ușor de lipit (toate pachetele componente sunt DIP)

O sursă de alimentare cu dublă ieșire la zgomot redus este un instrument esențial pentru orice pasionat de electronice. Există multe circumstanțe în care este necesară o sursă de alimentare cu ieșire dublă, cum ar fi proiectarea preamplificatoarelor și alimentarea OPAMP-urilor. În acest articol, vom construi o sursă de alimentare liniară pentru ca un utilizator să își poată regla șinele pozitive și negative independent. Mai mult, la intrare se folosește doar un transformator de curent alternativ cu o singură ieșire.

[1] Analiza circuitului

Figura 1 prezintă schema schematică a dispozitivului. D1 și D2 sunt diode redresoare. C1 și C2 construiesc prima etapă de filtrare de reducere a zgomotului.

Pasul 1: Figura 1, Diagrama schematică a sursei de alimentare cu zgomot redus

R1, R2, C1, C2, C3, C4, C5 și C6 construiesc un filtru RC low-pass care reduce zgomotul de la șinele pozitive și negative. Comportamentul acestui filtru poate fi examinat atât în teorie, cât și în practică. Un osciloscop cu o caracteristică de grafic bode poate efectua aceste măsurători, cum ar fi un Siglent SDS1104X-E. IC1 [1] și IC2 [2] sunt principalele componente de reglare ale acestui circuit.

Conform fișei tehnice IC1 (LM317): „Dispozitivul LM317 este un regulator de tensiune pozitivă cu trei terminale reglabil, capabil să furnizeze mai mult de 1,5 A într-un interval de tensiune de ieșire de la 1,25 V la 37 V. Necesită doar două rezistențe externe pentru setați tensiunea de ieșire. Dispozitivul are o reglare tipică a liniei de 0,01% și o reglare tipică a sarcinii de 0,1%. Include limitarea curentului, protecție la suprasarcină termică și protecție sigură a zonei de operare. Protecția la suprasarcină rămâne funcțională chiar dacă terminalul ADJUST este deconectat”.

După cum este clar, acest regulator introduce cifre bune de reglare a liniilor și a sarcinii, prin urmare ne putem aștepta să obținem o șină de ieșire stabilă. Acest lucru este identic cu IC2 (LM337). Singura diferență este că acest cip este utilizat pentru reglarea tensiunilor negative. D3 și D4 sunt utilizate pentru protecție.

Diodele oferă o cale de descărcare cu impedanță redusă pentru a preveni descărcarea condensatorilor (C9 și C10) în ieșirea regulatoarelor. R4 și R5 sunt utilizate pentru a regla tensiunile de ieșire. C7, C8, C9 și C10 sunt utilizate pentru a filtra zgomotele de ieșire rămase.

[2] Aspect PCB

Figura 2 prezintă aspectul PCB al circuitului. Este proiectat pe o placă PCB cu un singur strat și toate pachetele componente sunt DIP. Destul de ușor pentru toată lumea să lipească componenta și să înceapă să utilizeze dispozitivul.

Pasul 2: Figura 2, Structura PCB a sursei de alimentare

Am folosit bibliotecile de componente SamacSys pentru IC1 [3] și IC2 [4]. Aceste biblioteci sunt gratuite și, mai important, respectă standardele industriale de amprentă IPC. Folosesc Altium, așa că am instalat direct bibliotecile folosind pluginul Altium [5]. Figura 3 prezintă componentele selectate. Pluginuri similare pot fi utilizate pentru KiCad și alte programe CAD.

Pasul 3: Figura 3, Bibliotecile de componente SamacSys (plugin AD) pentru IC1 (LM137) și IC2 (LM337)

Figura 4 prezintă o vedere 3D a plăcii PCB.

Pasul 4: Figura 4, o vedere 3D a plăcii PCB finale

[3] Montaj și test Figura 5 prezintă placa asamblată. Am decis să folosesc un transformator de la 220V la 12V pentru a obține maximum +/- 12V la ieșire. Figura 6 prezintă cablajul necesar.

Pasul 5: Figura 5, Placă de circuit asamblată

Pasul 6: Figura 6, Schema de cablare a transformatorului și a circuitului

Rotind potențiometrele multirot R4 și R5, puteți regla independent tensiunile de pe șinele pozitive și negative. Figura 7 prezintă un exemplu în care am reglat ieșirea la +/- 9V.

Pasul 7: Figura 7, șine +/- 9V la ieșire

Acum este timpul să măsurați zgomotul de ieșire. Am folosit osciloscopul Siglent SDS1104X-E care introduce sensibilitate de 500uV / div la intrare, ceea ce îl face ideal pentru astfel de măsurători. Am pus canalul 1 pe 1X, cuplare AC, limită de lățime de bandă de 20 MHz, apoi am setat modul de achiziție pe detectarea vârfurilor.

Apoi am îndepărtat cablul de la sol și am folosit o sondă la sol-arc. Rețineți că această măsurare nu are nicio sarcină de ieșire. Figura 8 prezintă ecranul osciloscopului și rezultatul testului. Cifra Vpp a zgomotului este de aproximativ 1,12mV. Vă rugăm să rețineți că creșterea curentului de ieșire va crește nivelul de zgomot / ondulare. Aceasta este o poveste adevărată pentru toate sursele de alimentare.

Pasul 8: Figura 8, Zgomotul de ieșire al sursei de alimentare (sub Fără încărcare)

Rata de putere a rezistențelor R1 și R2 definește curentul de ieșire. Așa că am selectat rezistențe de 3W. De asemenea, dacă intenționați să atrageți curenți mari sau diferența de tensiune între intrarea și ieșirea regulatorului este mare, nu uitați să instalați radiatoare adecvate pe IC1 și IC2. Vă puteți aștepta să obțineți 500mA (max) utilizând rezistențe de 3W. Dacă utilizați rezistențe de 2W, această valoare scade în mod natural la undeva la 300mA (max).

[4] Materiale

Figura 9 prezintă nota materialelor.

Pasul 9: Figura 9, Lista materialelor

Pasul 10: Referințe

Sursă:

[1] Foaie de date LM317:

[2] Foaie de date LM337:

[3]: Simbol schematic și amprentă PCB pentru LM317:

[4]: Simbol schematic și amprentă PCB pentru LM337:

[5]: Altium Plugin: