LM317 asosidagi DIY o'zgaruvchan stol usti quvvat manbai: 13 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:28

Elektr ta'minoti, shubhasiz, har qanday elektronika laboratoriyasi yoki elektronika loyihalarini amalga oshirishni istagan har bir kishi uchun, ayniqsa, o'zgaruvchan quvvat manbai uchun mutlaqo zarur uskunadir. Ushbu qo'llanmada men sizga LM317 chiziqli musbat regulyatorga asoslangan o'zgaruvchan 1.2-30V (1,2V kirish kuchlanishiga -2.7V) quvvat manbasini qanday qurganimni ko'rsataman.

Bu men PSUga ega bo'lishni xohlagan xususiyatlar.

• Minimal oqim 2 A bo'lgan bitta o'zgaruvchan chiqish.
• 2A bilan 12 V kuchlanish aniqlandi.
• Ruxsat etilgan 5 V kuchlanish 2 A bilan.
• 1A bilan 3,3 V kuchlanish aniqlandi.
• Telefonlarni 1A zaryadlash uchun ikkita USB port.

Quvvat manbai hech qanday transformatorni ishlatmaydi, buning o'rniga 15-35V oralig'ida doimiy kirish voltajini chiqishda turli xil kuchlanishlarga kamaytiradi. Shunday qilib, siz ushbu qurilmani nominal zo'riqishida 15-35V va oqimi 2-5A bo'lgan har qanday SMPS yoki shu xususiyatlarga ega bo'lgan transformator manbai bilan quvvatlantirishingiz mumkin.

1 -qadam: Tayyorgarlik

1. Https://www.autodesk.com/products/eagle/free-download saytiga o'ting va operatsion tizimingiz uchun Eagle sxematik yozib olish dasturini yuklab oling.
2. Https://www.sketchup.com/download saytiga o'ting va SketchUp -ning so'nggi versiyasini yuklab oling va o'rnating.
3. 15-36V kuchlanishli yaxshi SMPSni toping yoki 15-36V DC chiqish voltajiga ega transformatorga asoslangan ta'minot qiling.

2 -qadam: sxematik

Sxema sizga mening rejam haqida tushuncha beradi. Lekin u PCB faylini yaratish uchun mo'ljallanmagan, chunki men odatda bir martalik dizaynlarim uchun taxtadan yasalganman. Shunday qilib, men komponentlar to'plamiga ahamiyat bermadim. Agar siz PCB sxemasini yaratmoqchi bo'lsangiz, to'g'ri paketlarni tanlashingiz kerak. Har biri uchun uchta LM317 va uchta TIP2955 PNP o'tish tranzistorlari mavjud. Ushbu LM317 -larning har biri 36V kirishni dasturlashtirilgan kuchlanishlarga kamaytiradi. U2 doimiy 12V, U3 o'zgarmaydigan kuchlanishni chiqaradi va U1 ular chiqaradigan issiqlikni kamaytirish uchun boshqa 5V va 3.3 regulyatorlar uchun 12V yordamchi ishlab chiqaradi.

LM317 1,5A dan yuqori chiqish oqimini ta'minlay oladi. Ammo bu holda, kirish va chiqish voltajidagi katta farq bilan, LM317 ortiqcha quvvatni issiqlik sifatida tarqatishi kerak bo'ladi; shuncha issiqlik. Shunday qilib, biz pass elementlaridan foydalanamiz. Bu erda men ijobiy tomonda o'tish elementi sifatida TIP2955 quvvat tranzistoridan foydalandim. TIP3055 yoki 2N3055 -ni salbiy yoki chiqish tomonidagi o'tish elementi sifatida ishlatishingiz mumkin. Lekin men PNP ni tanlaganimning sababi shundaki, ular NPN tranzistorlari kabi chiqish voltajini o'zgartirmaydi (NPN ishlatilganda chiqish +0,7V yuqori bo'ladi). PNP tranzistorlari past darajadagi va juda past darajadagi regulyatorlarda o'tish elementlari sifatida ishlatiladi. Ammo ular chiqindilarga kondansatkichlarni qo'shish orqali yumshatilishi mumkin bo'lgan ba'zi barqarorlik muammolarini ko'rsatadi.

2 vattli R5, R7 va R9 rezistorlar past oqimlarda o'tish tranzistorlarini yondirish uchun etarli kuchlanishni ishlab chiqaradi. Yordamchi 12V chiqishi uchta LM2940 ultra past 5V 1A regulyatorining kirishlariga ulanadi, ulardan ikkitasi USB chiqishi uchun, ikkinchisi old panel chiqishi uchun. 5V kuchlanishdan biri 3.3V chiqish uchun AMS1117 regulyatoriga ulangan. Shunday qilib, bu turli xil regulyatorlarning ketma -ket tarmog'i.

O'zgaruvchan chiqish U3 dan sxemada ko'rsatilganidek olinadi. Chiqish kuchlanishining qo'pol va nozik sozlanishi uchun men 5K potentsiometrni 1K pot bilan ketma -ket ishlatardim. Old paneldagi kuchlanishni ko'rsatish uchun o'zgaruvchan chiqishga DSN DVM-368 voltmetr moduli ulangan. Voltmetr moduliga kiritiladigan o'zgartirishlarni ko'rish uchun "Ulanish" bo'limiga qarang. Siz har qanday boshqa V yoki A modullarini ko'p o'zgarishsiz ishlatishingiz mumkin.

Sxemaning yuqori aniqlikdagi-p.webp

3 -qadam: SketchUp 3D modeli

Ulagichlarni, kalitlarni va boshqalarni joylashtirishni rejalashtirish va MDF taxtasi, alyuminiy kanal va boshqalarni kesish uchun to'g'ri o'lchamlarni olish uchun men avval SketchUp -da PSU qutisining 3D modelini ishlab chiqdim. Menda allaqachon barcha komponentlar bor edi. Shunday qilib, modelni loyihalash oson edi. Men qalinligi 6 mm bo'lgan MDF taxtasidan va 25 mm va qalinligi 2 mm bo'lgan alyuminiy ekstruziyalardan foydalanardim. Siz SketchUp model faylini quyidagi havola orqali yuklab olishingiz mumkin.

LM317 PSU SketchUp 2014 fayli: Quyidagi faylni yuklab oling. Siz ushbu materialni yuklab olishingiz, o'zgartirishingiz va qayta tarqatishingiz mumkin.

4 -qadam: asboblar va ehtiyot qismlarni yig'ing

Bu kerakli materiallar, asboblar va komponentlar.

PSU qutisi uchun,

• MDF qalinligi 6 mm.
• Alyuminiy burchakli ekstruziyalar - o'lchami 25 mm, qalinligi 2 mm.
• Yivli, dumaloq boshli va mos keladigan yong'oq va yuvish mashinasi bo'lgan 25 mmli mashina vintlari.
• Qalinligi 3-4 mm bo'lgan akril yoki ABS varaq.
• Eski CPU alyuminiy sovutgich va fan.
• PVX oyoqlari 1,5 sm.
• Mat qora spreyi bo'yoq.
• MDF astar.

Elektron platalar uchun,

• 3x TIP2955 (TO-247 to'plami)
• TO-247 tranzistorlari uchun slyuda izolyatorlari
• 3x LM317T
• 3x LM2940
• 1x AMS1117-3.3
• 3x 2W, 100 Ohm qarshilik
• 10x100 nF seramika kondansatkichlari
• 6x 1N4007 diodlari
• 470 uF, 40V elektrolitik qopqoq
• 1x 6A4 diodli
• 3x 1K rezistorlar
• 3x 200 Ohm rezistorlar
• 1x 3-4A sigortalar va sug'urta ushlagichlari
• 100 uF, 10V elektrolitik qopqoq
• 1x 1K chiziqli potansiyometr
• 1x 5K chiziqli potansiyometr
• 2x potentsiometr tugmalari
• 2 pinli terminal bloklari
• TO220 paketlar uchun sovutgichlar
• Isitgich pastasi
• 4x SPST o'tish/qo'l tugmachalari
• Eski kompyuter quvvat manbalaridan kabellar va simlar
• 3 mm va 5 mm gacha bo'lgan issiqlik qisqaradigan quvurlar
• Teshikli matritsali PCB
• Erkak pin sarlavhalari
• 2x A tipli USB -ayolli retseptorlari
• 4x Karnay ulagichlari yoki 8x bog'lovchi ustunlar
• 1 x SPST/DPDT rok -kaliti
• 4x3 mm/5 mm LED
• 1x DSN-DVM-368 voltmetr
• 5x ayol DC barreli ulagichlari (vidalanadigan)
• Plastik ziddiyatlar

Asboblar

• Temir arra pichoqlar
• Burg'ulash mashinasi
• Burun o'yinchisi
• Har xil turdagi fayllar
• Har xil turdagi kalitlar
• O'lchov tasmasi
• Qora doimiy CD belgisi
• Ko'p turdagi Philips va yivli tornavidalar (to'plam sotib oling)
• Qaytib olinadigan pichoqlar va pichoqlar
• Aylanadigan asbob (agar sizda mahorat bo'lsa, kerak emas)
• 300 va 400 dona qumli qog'ozlar
• Nipper (mis simlar uchun)
• Multimetr
• Lehimlash temir
• Lehim sim va oqim
• Tel -chiziqlar
• Cımbızlar
• Va siz topa oladigan har qanday vosita.
• Bo'yoqdan himoya qilish uchun ifloslanish/chang niqobi.

5 -qadam: O'chirish kartasini yaratish

Sizning talabingizga binoan perforatorni kesib oling. Keyin komponentlarni sxemaga muvofiq joylashtiring va lehimlang. Men chizish uchun PCB faylini yaratmadim. Ammo siz o'zingiz PCB yaratish uchun quyidagi Eagle sxematik faylidan foydalanishingiz mumkin. Aks holda, hamma narsani chiroyli tarzda joylashtirish va yo'naltirishni rejalashtirish va lehimlash uchun mohirligingizdan foydalaning. Lehim qoldiqlarini tozalash uchun tenglikni IPA (izopropil spirti) eritmasi bilan yuvib tashlang.

6 -qadam: qutini qurish

MDF taxtasi, alyuminiy kanallari kesilishi kerak bo'lgan barcha o'lchamlar, teshik o'lchamlari, teshiklarni joylashtirish va barchasi SketchUp modelida. Faqat faylni SketchUp -da oching. Men qismlarni bir joyga to'pladim, shuning uchun siz modelning qismlarini osongina yashirishingiz va o'lchov vositasidan foydalanib o'lchamlarni o'lchashingiz mumkin. Barcha o'lchamlar mm yoki sm. Teshiklarni burg'ilash uchun 5 millimetrli bitlardan foydalaning. Har bir narsa osongina bir -biriga mos kelishiga ishonch hosil qilish uchun har doim teshiklar va boshqa qismlarning hizalanishini tekshiring. MDF va alyuminiy kanallarining sirtini tekislash uchun qumli qog'ozlardan foydalaning.

Siz 3D modelni o'rganib chiqqandan so'ng, qutini qanday qurish haqida fikrga ega bo'lasiz. Siz uni ehtiyojlaringizga qarab o'zgartirishingiz mumkin. Bu erda siz ijodkorlik va tasavvurni maksimal darajada ishlatishingiz mumkin.

Old panel uchun akril yoki ABS qatlamini ishlating va agar siz unga kira olsangiz, uning teshiklarini lazer bilan kesing. Ammo, afsuski, menda lazer mashinasi yo'q edi va uni topish zerikarli ish bo'lardi. Shuning uchun men an'anaviy yondashuvga rioya qilishga qaror qildim. Men plastik muzlatgichlar va eski muzlatgichlardan qutilar topdim. Aslida men ularni asossiz narxga sotib oldim. Bu ramkalardan biri qalin va tekis bo'lib, old panel sifatida ishlatilgan; u juda qalin yoki juda nozik emas edi. Men uni to'g'ri o'lchovlar bilan kesib tashladim va barcha kalitlarni va chiqish ulagichlarini joylashtirish uchun teshiklarni burg'uladim va kesib oldim. Temir arra va burg'ulash mashinasi mening asosiy asboblarim edi.

Qutining o'ziga xos dizayni tufayli old panelni qutining qolgan qismiga ulashda ba'zi muammolarga duch kelishingiz mumkin. Men ABS plastmassa plastmassa bo'laklarini old burchak burchaklarining orqasiga yopishtirdim va yong'oqqa ehtiyoj sezmasdan ularni to'g'ridan -to'g'ri burab qo'ydim. Siz shunga o'xshash biror narsani yoki yaxshiroq narsani qilishingiz kerak bo'ladi.

Sovutgich uchun men eski CPU sovutgichidan foydalanardim. Men teshiklarni burg'uladim va slyuda izolyatorlari bo'lgan uchta o'tish tranzistorini (BU MUHIM!) Elektr izolyatsiyasi uchun biriktirdim. Sovutgichning o'zi bu ishni bajara olmasligini tushunib, keyin sovutgichning tashqarisidan sovutgichni qo'shib, uni 12V yordamchi qurilmaga uladim.

7 -qadam: qutini bo'yash

Avval MDFni 300 yoki 400 dona qumli zımpara bilan silliqlashingiz kerak. Keyin yupqa, bir xil yog'och astar yoki MDF astarini qo'llang. Birinchi qatlam etarlicha quriganidan keyin boshqa qatlamni qo'llang. Buni sizning talabingizga binoan takrorlang va 1 yoki 2 kun quriting. Bo'yoqni püskürtmeden oldin, astar qatlamini zımparalamalısınız. Siqilgan bo'yoq qutilari yordamida rasm chizish oson.

8 -qadam: simlarni ulash

Pastki varaqning o'rtasiga lehimlangan taxtani mahkamlang va kichik vintlardek vintlar bilan vintlardek burab qo'ying. Men eski kompyuter quvvat manbalaridan simlarni ishlatardim, chunki ular sifatli. Siz simlarni to'g'ridan -to'g'ri taxtaga lehimlashingiz yoki ulagichlardan yoki pin sarlavhalaridan foydalanishingiz mumkin. Men PSUni shoshildim, shuning uchun hech qanday ulagichni ishlatmadim. Har bir narsani modulli va oson yig'ish va demontaj qilish uchun imkon qadar va xohlagan vaqtda ulagichlardan foydalanish tavsiya etiladi.

Men simlarni ulash va dastlabki sinov paytida juda g'alati muammolarga duch keldim. Birinchisi, chiqishning beqarorligi edi. Biz PNP o'tish elementlaridan foydalanayotganimizda, chiqish tebranib, hisoblagichda samarali DC kuchlanishini kamaytiradi. Bu muammoni bartaraf etish uchun yuqori qiymatli elektrolitik kondansatkichlarni ulashim kerak edi. Keyingi muammo taxtada va chiqish ulagichlarida chiqish voltajining farqi edi! Men hali ham muammo nimada ekanligini bilmayman, lekin men buni to'g'ridan -to'g'ri chiqish terminallarida yuqori qiymatli qarshiliklarni, 1K, 4.7K va boshqalarni lehimlash orqali hal qildim. Aux 12V va asosiy 12V chiqishlarini dasturlash uchun men 2K (1K+1K) qarshilik qiymatidan foydalandim.

O'zgaruvchan chiqish uchun bizga faqat DSN-DVM-368 voltmetr kerak, chunki boshqa barcha chiqishlar aniqlangan. Avval rasmda ko'rsatilgandek (MUHIM!) O'tish moslamasini (Jumper 1) ajratib olishingiz kerak, keyin sxemada bo'lgani kabi uchta simni ishlating. Voltmetrda allaqachon 5V regulyator mavjud. 12 V to'g'ridan -to'g'ri unga kiruvchi isitishga olib keladi. Shunday qilib, biz AUX 12V va voltmetrning Vcc kirishi o'rtasida 7809, 9V regulyatoridan foydalanamiz. Men 7809 -ni taxtani lehimlagandan so'ng qo'shilgani kabi "suzuvchi" komponentga aylantirishim kerak edi.

9 -qadam: sinov

15-35V kuchlanishli va minimal 2A tokli SMPS-ni platani DC barreli uyasi orqali ulash uchun ulang. Men o'rnatilgan 36V 2A SMPS-ni haddan tashqari oqim himoyasi (o'chirish) bilan ishlatardim. Yuk sinovidan o'lchovlar jadvalining yuqorisiga qarang.

Bu erda yukni tartibga solish, men foydalanayotgan SMPSning chiqish quvvati cheklanganligi sababli unchalik yaxshi emas. Bu yuqori oqimlarda oqim va o'chirishni cheklaydi. Shuning uchun men joriy sinovlarni o'tkaza olmadim. 14V gacha, yukni tartibga solish yaxshi ko'rinardi. Lekin 15V kuchlanishdan yuqori (#8, #9, #10), yukni ulaganimda, chiqish voltaji 3.24A doimiy tok bilan 15V atrofida kamayadi. #10 da, yuklangan kuchlanish 3,24A oqimdagi o'rnatilgan kuchlanishning yarmiga teng! Shunday qilib, mening SMPS o'rnatilgan voltajni ushlab turish uchun etarli oqim bermaganga o'xshardi. Men oladigan maksimal quvvat 58 Vt #11 da edi. Shunday qilib, siz chiqish oqimini past darajada ushlab tursangiz, chiqish voltaji kerakli joyda qoladi. Har doim sovutgichning kuchlanishini, oqimini va haroratini kuzatib turing, chunki u erda katta miqdordagi quvvat tarqaladi.

10 -qadam: tugatish

Sinovlarni tugatgandan so'ng, hamma narsani yig'ing va old panelni xohlaganingizcha belgilang. Men old panelni kumush bo'yoq bilan bo'yadim va narsalarni markirovka qilish uchun doimiy markerdan foydalandim (yaxshi usul emas). Men oldimda birinchi Arduino bilan qo'lga kiritgan DIY stikerini qo'ydim.

11 -qadam: ijobiy va salbiy tomonlari

Ushbu elektr ta'minoti dizaynining ko'plab afzalliklari va kamchiliklari bor. Ularni o'rganishga har doim arziydi.

Afzalliklar

• Dizaynlash, qurish va o'zgartirish oson, chunki u chiziqli tartibga solinadigan quvvat manbai.
• Oddiy SMPS birliklariga qaraganda, chiqishda kamroq kiruvchi to'lqinlar.
• Kamroq EM/RF aralashuvi.

Kamchiliklari

• Kam samaradorlik - issiqlik energiyasidagi issiqlikning katta qismi isrof qilinadi.
• SMPS quvvat manbai dizayni bilan solishtirganda yukni yomon tartibga solish.
• O'xshash quvvatli SMPSlarga qaraganda kattaligi katta.
• Hozirgi o'lchov yoki cheklov yo'q.

12 -qadam: Muammolarni bartaraf etish

Raqamli multimetr - elektr ta'minoti bilan bog'liq muammolarni bartaraf etishning eng yaxshi vositasi. Non paneli yordamida lehimlashdan oldin barcha regulyatorlarni tekshiring. Agar sizda ikkita DMM bo'lsa, u holda oqim va kuchlanishni bir vaqtning o'zida o'lchash mumkin.

1. Agar chiqishda quvvat bo'lmasa, kirish pinidan, regulyator kirish pimidagi kuchlanishlarni tekshiring va tenglikni ulanishlarining to'g'riligini ikki marta tekshiring.
2. Agar chiqish tebranayotganini ko'rsangiz, chiqish terminallari yoniga qiymati 47uF dan kam bo'lmagan elektrolitik kondansatör qo'shing. Siz ularni to'g'ridan -to'g'ri chiqish terminallariga lehimlashingiz mumkin.
3. Chiqishlarni qisqartirmang yoki chiqishda kam empedansli yukni ulang. Bu regulyatorlarning ishdan chiqishiga olib kelishi mumkin, chunki bizning dizaynimizda hech qanday cheklov yo'q. Asosiy kirishda mos qiymatli sug'urta ishlating.

13 -qadam: yaxshilanishlar

Bu asosiy chiziqli quvvat manbai. Shunday qilib, ko'p narsalarni yaxshilashingiz mumkin. Men buni shoshilinch qurdim, chunki menga juda o'zgaruvchan quvvat manbai kerak edi. Buning yordamida men kelajakda yaxshiroq "aniq raqamli quvvat manbasini" qura olaman. Mana, hozirgi dizaynni yaxshilashning ba'zi usullari.

1. Biz chiziqli regulyatorlardan foydalanardik. Xo'sh, nima qila olsangiz, har qanday onlayn-do'konlardan DC-DC arzon modullaridan birini toping va ular bilan chiziqli regulyatorlarni almashtiring. Ular samaraliroq (> 90%), yukni tartibga solish, tok kuchini oshirish, tokni cheklash, qisqa tutashuvdan himoya va boshqalar. LM2596 - bulardan biri. Bo'lak (pastga tushish) modullari tepada aniq potentsiometrga ega bo'ladi. Siz uni "ko'p burilishli potansiyometr" bilan almashtirishingiz va oddiy chiziqli idishlar o'rniga old panelda ishlatishingiz mumkin. Bu sizga chiqish voltajini ko'proq nazorat qilish imkonini beradi.
2. Biz bu erda faqat voltmetrdan foydalanganmiz, shuning uchun biz PSU etkazib berayotgan oqim haqida ko'r emasmiz. Arzon "kuchlanish va oqim" o'lchash modullari mavjud. Bitta sotib oling va chiqishga qo'shing, har bir chiqish uchun bitta bo'lishi mumkin.
3. Bizning dizaynimizda hech qanday cheklov mavjud emas. Shunday qilib, joriy cheklash funktsiyasini qo'shib, uni yaxshilashga harakat qiling.
4. Agar sovutgich fanati shovqinli bo'lsa, tezlikni nazorat qilish uchun harorat sezgir fan boshqaruvchisini qo'shishga harakat qiling.
5. Batareyani zaryadlash funksiyasini osongina qo'shish mumkin.
6. LEDni sinash uchun alohida chiqish.

Elektr ta'minoti tanlovida birinchi sovrin