Sursă de alimentare analogică pentru bănci DIY cu limitator de curent de precizie: 8 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

În acest proiect vă voi arăta cum să utilizați faimosul LM317T cu un tranzistor de curent Booster și cum să utilizați amplificatorul de curent Linear Technology LT6106 pentru limitatorul de curent de precizie. Acest circuit vă poate permite să utilizați până la mai mult de 5A, dar de data aceasta este folosit pentru doar 2A sarcină ușoară, deoarece aleg un transformator de 24V 2A relativ mic și o incintă mică. Și prefer tensiunea de ieșire de la 0,0V, apoi adaug câteva diode în serie pentru a anula tensiunea minimă de ieșire LM317 de 1,25V. această spec. vă permite, de asemenea, să vă protejați de scurtcircuit. Aceste circuite sunt combinate pentru a crea o sursă de alimentare variabilă analogică, care generează 0,0V-28V și 0,0A-2A cu limitator de curent de precizie. Performanța reglării și a zgomotului în pardoseală este destul de bună în comparație cu sursele de alimentare ale convertorului DC-DC ale simulatorului. Prin urmare, acest model este mai bine de utilizat în special pentru aplicații audio analogice. Să începem !

Pasul 1: Lista schematică și a pieselor

Aș dori să vă arăt întreaga schemă a acestui proiect.

Am împărțit schema orificiului în trei părți pentru o explicație ușoară. Section Secțiunea de intrare AC 、 section Secțiunea de mijloc (circuite de control DC) 、 section Secțiunea de ieșire.

Aș dori să explic în continuare lista pieselor pentru fiecare secțiune.

Pasul 2: Pregătirea pentru găurirea carcasei și găurirea

Ar trebui să colectăm mai întâi părțile exterioare și să găurim carcasa (carcasa).

Proiectarea carcasei acestui proiect a fost realizată cu Adobe Illustrator.

În ceea ce privește amplasarea pieselor, am făcut multe încercări și erori luând în considerare și hotărând așa cum arată o primă fotografie.

Dar îmi place acest moment pentru că pot visa ce să fac? sau care este mai bun?

Este ca un val bun care așteaptă. Este cu adevărat un timp prețios! laugh out Loud.

Oricum, aș dori să atașez și un fișier.ai și fișierul.pdf.

Pentru a vă pregăti pentru găurirea carcasei, imprimați designul pe hârtie adezivă de dimensiune A4 și lipiți-l de carcasă.

Vor fi semne când găuriți carcasa și va fi designul cosmetic al carcasei.

Dacă hârtia s-a murdărit, vă rog să o desprindeți și să lipiți din nou hârtia.

Dacă v-ați pregătit pentru găurirea carcasei, puteți începe găurirea carcasei conform marcajelor centrale de pe carcasă.

Vă recomand cu tărie să descrieți dimensiunea găurilor de pe hârtia lipită ca 8Φ, 6Φ așa.

Utilizarea instrumentelor este un burghiu electric, burghie, burghie cu pas, și un instrument de scuturare manuală sau unealtă dremel.

Vă rugăm să fiți atenți și să vă ocupați suficient timp pentru a evita accidentele.

Siguranță

Ochelarii de protecție și mănușile de siguranță sunt necesare.

Pasul 3: Section Secțiunea de intrare AC

După terminarea găuririi și finisării carcasei, să începem să realizăm plăcile electrice și cablurile.

Iată lista pieselor. Ne pare rău că unele link-uri sunt pentru vânzătorul japonez.

Sper că puteți obține piese similare de la vânzătorii din apropiere.

1. Părți utilizate din secțiunea de intrare AC

Vânzător: Marutsu parts- 1 x RC-3:

Preț: ￥ 1, 330 (aproximativ 12 USD)

- 1 x Transformator de curent alternativ 24V 2A [HT-242]:

Preț: ￥ 2, 790 (aproximativ 26 USD) dacă vă place intrarea de 220 V, alegeți [2H-242] ￥ 2, 880

- 1 x cod AC cu mufă:

Preț: 180 ((aproximativ 1,5 USD)

- 1 x cutie de siguranțe AC 【F-4000-B】 Piese Sato: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/ Preț: ￥180 (aproximativ 1,5 USD)

- 1 x comutator de alimentare CA (mare) NKK 【M-2022L / B】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15771/ Preț: ￥ 380 (aproximativ 3,5 USD)

- 1 x 12V / 24V Switch (mic) Miyama 【M5550K】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/112704/ Preț: ￥ 181 (aproximativ 1,7 USD)

- 1 x diodă rectificatoare Bridge (mare) 400V 15A 【GBJ1504-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12699673/ Preț: ￥ 318 (aproximativ 3,0 USD)

- 1 x diodă rectificatoare Bridge (mică) 400V 4A 【GBU4G-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12703750/ Preț: ￥ 210 (aproximativ 2,0 USD)

- 1 x condensator mare 2200uf 50V 【ESMH500VSN222MP25S】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/52022/ Preț: ￥ 440 (aproximativ 4,0 USD)

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

Ne pare rău pentru legătura incomodă către site-ul japonez, vă rugăm să căutați vânzătorul care manipulează piese similare cu trimiterea acelor linkuri.

Pasul 4: Section Secțiunea de mijloc (circuit de control DC)

De aici, este partea de control a tensiunii continue a sursei principale de alimentare.

Funcționarea acestei părți va fi explicată ulterior pe baza rezultatelor simulării.

Practic folosesc clasicul LM317T cu un tranzistor de putere mare pentru o capacitate mare de ieșire de curent până la 3A deopotrivă.

Și pentru a anula tensiunea minimă de ieșire 1.25V LM317T, am adăugat dioda D8 pentru Vf la Q2 Vbe.

Cred că Vf de D8 este de aprox. 0,6 V și Q2 V, de asemenea, aprox. 0,65V atunci totalul este de 1,25V.

(Dar această tensiune depinde de If și Ibe, deci este nevoie să aveți grijă să utilizați această metodă)

Partea din jurul Q3 înconjurată de linie punctată nu este montată. (pentru opțional pentru funcția de oprire termică viitoare.)

Piesele uzate sunt cele de mai jos, 0．1Ω 2W Akizuki Densho

radiator 【34H115L70】 Multsu Parts

Rectifier Diode (100V 1A) IN4001 ebay

IC de control al tensiunii LM317T Akizuki Denshi

General Purose NPN Tr 2SC1815 Akizuki Denshi

U2 LT6106 Current Sense IC Akizuki Denshi

Pitch convert PCB pentru LT6106 (SOT23) Akizuki Denshi

U3 Comparator IC NJM2903 Akizuki Denshi

POT 10kΩ 、 500Ω 、 ５KΩ Akizuki Denshi

Pasul 5: Section Secțiunea de ieșire

Ultima parte este Secțiunea de ieșire.

Îmi plac contoarele analogice retro, apoi am adoptat contorul analogic.

Și am adoptat un Poly Switch (siguranță resetabilă) pentru protecția ieșirii.

Piesele uzate sunt cele de mai jos, Siguranță resetabilă 2.5Ａ REUF25 Akizuki Denshi

2,2KΩ 2W registor de purjator Akizuki Denshi

Contor analogic de 32V (contor de panou) Akizuki Denshi

Contor analogic 3A (contor de panou) Akizuki Denshi

Terminal de ieșire MB-126G roșu și negru Akizuki Denshi

Placă universală pentru pâine 210 x 155 mm Akizuki Denshi

Terminal pentru panou (după cum doriți) Akizuki

Pasul 6: Finalizați asamblarea și testarea

Până acum, cred că a fost finalizată și placa principală.

Vă rugăm să continuați cu cablarea la piesele atașate la carcasă, cum ar fi capsule, contoare, terminale.

Dacă ai terminat de realizat proiectul.

Pasul final este testarea proiectului.

Specificațiile de bază ale acestei surse de alimentare analogice sunt

1, 0 ～ 30V tensiune de ieșire reglare grosieră și reglare fină.

2, 0 ～ 2.0A curent de ieșire cu limitator (recomand să se utilizeze în conformitate cu specificațiile transformatorului)

3, comutator de schimbare a tensiunii de ieșire de pe panoul din spate pentru reducerea pierderii de mediu

(0 ～ 12V, 12 ～ 30V)

Testarea de bază

Testarea funcționării circuitului.

Am folosit un rezistor de 5W 10Ω ca o sarcină fictivă așa cum se arată pe fotografie.

Când setați 5V, acesta furnizează 0,5A. 10V 1A, 20V 2.0A.

Și când ajustați limita de curent la nivelul dvs. preferat, limitatorul de curent funcționează.

În acest caz, tensiunea de ieșire devine mai mică în funcție de curentul de ieșire de reglare.

Testarea formei de undă a osciloscopului

Aș dori să vă arăt și formele de undă ale osciloscopului.

Prima formă de undă este forma de undă de creștere a tensiunii atunci când porniți unitatea.

CH1 (albastru) este imediat după redresor și condensator 2200uF aprox. 35V 5V / div).

CH2 (Sky blue) este tensiunea de ieșire a unității (2V / div). Acesta este reglat la 12V și reduce redusul de intrare.

A doua formă de undă este forma de undă mărită.

CH1 și CH2 sunt acum 100mV / div. Ripple CH2 nu este observată din cauza feedback-ului IC LM317 funcționează corect.

Pasul următor, aș dori să testez la 11V cu o sarcină de curent de 500mA (22Ω 5W). Vă amintiți de Ohm scăzut I = R / E?

Apoi, ondularea tensiunii de intrare CH1 devine mai mare la 350mVp-p, dar nu s-a observat nici o ondulare la tensiunea de ieșire CH2.

Aș dori să compar cu un regulator de tip DC-DC înapoi cu aceeași sarcină de 500mA.

La ieșirea CH2 se observă un zgomot mare de comutare de 200mA.

După cum puteți vedea, În general, sursa de alimentare analogică este potrivită pentru aplicații audio cu zgomot redus.

Ce zici de asta ?

Dacă aveți întrebări suplimentare, vă rugăm să nu ezitați să mă întrebați.

Pasul 7: Anexa 1: Detalii privind funcționarea circuitului și rezultatele simulării

Uau, atât de mulți cititori de peste 1k au fost vizitați la prima mea postare.

Sunt pur și simplu gradat să văd numeroasele contoare de vizualizare.

Ei bine, aș vrea să revin la subiectul meu.

Rezultatele simulării secțiunii de intrare

Am folosit simulatorul LT Spice pentru a verifica proiectarea circuitului.

În ceea ce privește cum să instalați sau cum să utilizați LT Spice, vă rugăm să o google.

Este un simulator analogic gratuit și bun de învățat.

Prima schemă este simplificată pentru simularea LT Spice și aș dori să atașez și fișierul.asc.

A doua schemă este pentru simularea intrării.

Am definit o sursă de tensiune DC offset 0, amplitudine 36V, frecvență 60Hz și rezistență de intrare 5ohm ca specificații comparative pentru transformator. După cum știți, tensiunea de ieșire a transformatorului este afișată în rms, apoi ieșirea de 24Vrms ar trebui să fie de 36Vpeak.

Prima formă de undă este sursa de tensiune + (verde) și redresorul de punte + w / 2200uF (albastru). Va ajunge la aproximativ 36V.

LT Spice nu a putut utiliza potențiometru variabil, aș dori să setez valoarea fixă la acest circuit.

Tensiune de ieșire limită de curent 12V 1A așa. Aș dori să trec la pasul următor.

Secțiunea de control a tensiunii utilizând LT317T

Următoarea figură arată funcționarea LT317, practic LT317 funcționează așa-numitul regulator de șunt, înseamnă că pinul de tensiune de ieșire la Adj. pinul este întotdeauna tensiunea de referință de 1,25V, indiferent de tensiunea de intrare.

De asemenea, înseamnă că un anumit curent sângerează în R1 și R2. Actualul LM317 adj. pinul la R2 există, de asemenea, dar prea mic ca 100uA, atunci îl putem neglija.

Până aici, puteți înțelege clar curentul I1 care sângerează în R1 este întotdeauna constant.

Apoi am putea face formula R1: R2 = Vref (1.25V): V2. Aleg 220Ω la R1 și 2.2K la R2, Apoi formula se transformă V2 = 1,25V x 2,2k / 220 = 12,5V. Rețineți că tensiunea reală de ieșire este V1 și V2.

Apoi, apare 13.75V pe pinul de ieșire LM317 și GND. Și, de asemenea, conștient de când R2 este zero, ieșire 1,25V

rămâne.

Apoi am folosit o soluție simplă, folosesc doar tranzitorul de ieșire Vbe și dioda Vf pentru a anula 1.25V.

În general, Vbe și Vf sunt în jur de 0,6 - 0,7V. Dar trebuie să conștientizați și caracteristicile Ic - Vbe și If - Vf.

Arată că este necesar un anumit curent de purjare atunci când utilizați această metodă pentru a anula 1.25V.

Prin urmare, adaug un registru de purjare R13 2.2K 2W. Sângerează cca. 5mA la ieșire de 12V.

Până aici, sunt puțin obosit să explic. Am nevoie de prânz și bere de prânz. (Lol)

Apoi, aș vrea să continuăm treptat săptămâna viitoare. Îmi pare rău pentru neplăcerile dvs.

Pasul următor aș dori să explic cum funcționează cu precizie limitatorul de curent, folosind simularea pasului parametrului de încărcare LT Spice.

Secțiunea Limitator de curent utilizând LT6106

Vă rugăm să vizitați site-ul Linear Technology și să consultați fișa tehnică pentru aplicația LT6106.

www.linear.com/product/LT6106

Aș dori să arăt desenul pentru a explica aplicația tipică care descrie AV = 10 pentru exemplu 5A.

Există un registru de detectare a curentului de 0,02 ohm și ieșirea detectată de la pinul exterior este acum de 200mV / A atunci

pinul de ieșire ar crește până la 1V la 5A, nu?

Să ne gândim la aplicația mea, având în vedere acest exemplu tipic.

De data aceasta am dori să folosim limita de curent sub 2A, atunci 0.1 ohm este potrivit.

În acest caz, pinul crește 2V la 2A? Înseamnă că sensibilitatea este acum de 1000mV / A.

După aceasta trebuie să facem, doar porniți / opriți pinul LM317 ADJ cu comparatorul generic

cum ar fi NJM2903 LM393 sau LT1017 și tranzistorul NPN generic precum 2SC1815 sau BC337?

care se întrerup cu tensiunea detectată ca prag.

Până în prezent, explicația circuitului s-a încheiat și să începem simulări complete de circuite!

Pasul 8: Anexa 2: Simularea pasului de circuit și rezultatele simulării

Aș dori să explic așa-numita simulare în trepte.

Simularea simplă obișnuită simulează o singură condiție, dar cu simularea în trepte, putem schimba condițiile continuu.

De exemplu, definiția simulației pasului pentru registrul de încărcare R13 este prezentată în fotografia următoare și mai jos.

.step param Rf list 1k 100 24 12 6 3

Înseamnă că valoarea R13 afișată ca {Rf} variază de la 1 K ohm, (100, 24, 12, 6) la 3 ohmi.

După cum se înțelege în mod evident, atunci când curentul de 1K ohm tras la încărcare R este ①12mA

(deoarece tensiunea de ieșire este acum setată la 12V).

și ②120mA la 100 ohmi, ③1A la 12 ohmi, ④2A la 6 ohmi, ⑤4A la 3 ohmi.

Dar puteți vedea că tensiunea pragului este setată la 1V de R3 8k și R7 2k (iar tensiunea pentru comparator este de 5V).

Apoi, din condiția ③, circuitul limitator de curent ar trebui să funcționeze. Următorul desen este rezultatul simulării.

Ce zici de asta până aici?

Poate fi puțin dificil de înțeles. deoarece rezultatul simulării ar putea fi dificil de citit.

Liniile verzi arată tensiunea de ieșire, iar liniile albastre arată curentul de ieșire.

Puteți vedea că tensiunea este relativ constantă până la 12 ohmi 1A, dar de la 6 ohmi 2A tensiunea scade la 6V pentru a limita curentul la 1A.

Puteți vedea, de asemenea, că tensiunea de ieșire DC de la 12mA la 1A este puțin scăzută.

Este aproape cauzat de neliniaritatea Vbe și Vf, așa cum am explicat în secțiunea anterioară.

Aș dori să adaug următoarea simulare.

Dacă omiteți D7 pe schema de simulare așa cum este atașat, rezultatele tensiunii de ieșire ar fi relativ stabile.

(dar tensiunea de ieșire devine mai mare decât cea anterioară, fără curs.)

Dar este un fel de schimb de lucruri, pentru că aș vrea să controlez acest proiect de la 0V, chiar dacă stabilitatea este puțin pierdută.

Dacă începeți să utilizați simulare analogică, cum ar fi LT Spice, este ușor să verificați și să încercați ideea circuitului analogic.

Ummm, în cele din urmă se pare că am terminat explicația completă în cele din urmă.

Am nevoie de câteva beri pentru weekend (lol)

Dacă aveți întrebări despre acest proiect, vă rugăm să nu ezitați să mă întrebați.

Și sper că toți vă veți bucura de o bună viață DIY cu articolul meu!

Salutari,