LM317 негізіндегі DIY айнымалы үстелдің қуат көзі: 13 қадам (суреттермен)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2025-01-23 14:51

Электрмен жабдықтау - бұл кез -келген электроника зертханасы немесе электроника жобаларын жасағысы келетіндер үшін, әсіресе ауыспалы қуат көзі үшін, өте қажет жабдық. Бұл оқулықта мен LM317 желілік позитивті реттегішке негізделген айнымалы 1.2-30В (кіріс кернеуіне -2.7В шын мәнінде 1.2В) қуат көзін қалай құрғанымды көрсетемін.

Бұл менің PSU -да болғанын қалайтын мүмкіндіктер.

• Минималды ток 2 А болатын айнымалы шығыс.
• 2А бар 12 В шығысы бекітілген.
• 2 А кернеуі бар 5 В шығысы бекітілген.
• 1А бар 3,3 В шығысы бекітілген.
• Телефондарды 1А зарядтауға арналған екі USB порты.

Қуат көзі ешқандай трансформаторды пайдаланбайды, керісінше 15-35В диапазонындағы тұрақты кіріс кернеуін шығудағы көптеген кернеулерге дейін төмендетеді. Сондықтан сіз бұл қондырғыны кернеуі 15-35В және ток күші 2-5А НЕМЕСЕ сол сипаттамалары бар трансформаторлы кез келген SMPS арқылы қуаттай аласыз.

1 -қадам: Дайындық

1. Https://www.autodesk.com/products/eagle/free-download сайтына өтіп, операциялық жүйеге арналған Eagle схемалық түсірілім бағдарламасын жүктеп алыңыз.
2. Https://www.sketchup.com/download сайтына өтіп, SketchUp соңғы нұсқасын жүктеп алып, оны орнатыңыз.
3. 15-36 В арасындағы кернеу рейтингісі бар жақсы SMPS табыңыз немесе 15-36В тұрақты ток кернеуі бар трансформаторлық жеткізілім жасаңыз.

2 -қадам: схемалық

Схема сізге менің жоспарым туралы түсінік береді. Бірақ ол ПХД файлын құруға арналмаған, себебі мен әдетте бір реттік конструкцияларға арналған. Сондықтан мен компоненттер пакеттеріне мән бермедім. Егер сіз ПХД макетін жасағыңыз келсе, сәйкес пакеттерді таңдауыңыз керек. Әрқайсысында үш LM317 және үш TIP2955 PNP өту транзисторы бар. Осы LM317 -дің әрқайсысы 36В кернеуді бағдарламаланған кернеуге дейін төмендетеді. U2 тұрақты 12В шығарады, U3 айнымалы кернеуді шығарады, ал U1 олар шығаратын жылуды азайту үшін басқа 5В және 3.3 реттегіштер үшін қосалқы 12В шығарады.

LM317 1,5А асатын шығыс токты қамтамасыз ете алады. Бірақ бұл жағдайда кіріс және шығыс кернеулерінің үлкен айырмашылығымен LM317 артық қуатты жылу ретінде таратуға мәжбүр болады; сонша жылу. Сондықтан біз өту элементтерін қолданамыз. Мұнда мен оң жақта өту элементі ретінде TIP2955 қуат транзисторын қолдандым. Теріс немесе шығыс жағында өту элементі ретінде TIP3055 немесе 2N3055 қолдануға болады. Бірақ мен PNP -ді таңдаған себебім, олар шығыс кернеуін NPN транзисторлары сияқты өзгертпейді (NPN қолданылған кезде шығыс +0,7В жоғары болады). PNP транзисторлары төмен түсу және өте төмен түсу реттегіштерінде өту элементтері ретінде қолданылады. Бірақ олар шығыс тұрақтылығының кейбір мәселелерін көрсетеді, оларды шығысқа конденсаторларды қосу арқылы азайтуға болады.

2 Вт R5, R7 және R9 резисторлары төмен ток кезінде өтпелі транзисторларды бұру үшін жеткілікті кернеу береді. 12В қосалқы шығыс LM2940 5В 1А өте төмен түсетін үш реттегіштің кірісіне қосылады, олардың екеуі USB шығысы үшін, екіншісі алдыңғы панель шығысы үшін. 5В шығыс біреуі 3.3В шығысы үшін AMS1117 реттегішіне қосылған. Бұл әр түрлі реттеушілердің тізбекті желісі.

Айнымалы шығыс U3 -тен схемада көрсетілгендей алынады. Мен шығыс кернеуін дөрекі және дәл реттеу үшін 5K потенциометрін 1К кастрюльмен қатар қолдандым. Алдыңғы панельдегі кернеуді көрсету үшін айнымалы шығысқа DSN DVM-368 (менің веб-сайтымдағы нұсқаулық) модулі қосылған. Вольтметр модуліне енгізілетін өзгертулерді көру үшін «Сымдар» бөлімін қараңыз. Сіз кез келген басқа V немесе A модульдерін көп өзгертусіз қолдана аласыз.

Схеманың-p.webp

3 -қадам: SketchUp 3D моделі

Коннекторларды, қосқыштарды және т. Менде барлық компоненттер болды. Сондықтан модельді құру оңай болды. Мен қалыңдығы 6 мм MDF тақтасын және өлшемі 25 мм және қалыңдығы 2 мм алюминий экструзиясын (бұрышын) қолдандым. Сіз SketchUp модельдік файлын төмендегі сілтеме бойынша жүктей аласыз.

LM317 PSU SketchUp 2014 файлы: төмендегі файлды жүктеңіз. Сіз бұл материалды жүктей аласыз, өзгерте аласыз және қайта таратасыз.

4 -қадам: Құралдар мен бөлшектерді жинаңыз

Бұл қажетті материалдар, құралдар мен компоненттер.

PSU қорапшасы үшін,

• Қалыңдығы 6 мм MDF тақтасы.
• Алюминий бұрыштық экструзиялар - өлшемі 25 мм, қалыңдығы 2 мм.
• Саңылаулы, дөңгелек басы мен үйлесімді гайкалар мен шайбалары бар 25 мм машиналық бұрандалар.
• Акрил немесе ABS қалыңдығы 3-4 мм парақ.
• Ескі процессор Алюминий радиаторы мен желдеткіш.
• ПВХ табандары өлшемі 1,5 см.
• Қара күңгірт спрей бояуы.
• МДФ праймері.

Электр тақтасы үшін,

• 3x TIP2955 (TO-247 пакеті)
• TO-247 транзисторларына арналған слюда оқшаулағыштары
• 3x LM317T
• 3x LM2940
• 1x AMS1117-3.3
• 3x 2W, 100 Ом резисторлары
• 10х100 нФ керамикалық конденсаторлар
• 6x 1N4007 диодтары
• 470 uF, 40В электролиттік қақпақтар
• 1х 6А4 диод
• 3x 1K резисторлары
• 3x 200 Ом резисторлары
• 1х 3-4А сақтандырғыштар мен сақтандырғыш ұстағыштары
• 100 uF, 10В электролиттік қақпақтар
• 1х 1K сызықтық потенциометр
• 1х 5К сызықтық потенциометр
• 2x потенциометр тұтқалары
• 2 істікшелі терминал блоктары
• TO220 пакеттеріне арналған радиаторлар
• Жылу қабылдағыш пастасы
• 4x SPST қосқыш/рычаг қосқыштары
• ДК -дің ескі қуат көзінен алынған кабельдер мен сымдар
• 3мм және 5мм жылу қысқыш түтіктер
• Перфорацияланған матрицалық ПХД
• Еркек түйреуіш тақырыптары
• 2x А типті әйел USB рецепторлары
• 4x Динамик коннекторлары НЕМЕСЕ 8x байланыстырушы тіректер
• 1x SPST/DPDT рокер қосқышы
• 4х 3мм/5мм жарықдиодты шамдар
• 1x DSN-DVM-368 вольтметр
• 5х Тұрақты DC баррель қосқыштары (бұрандалы)
• Пластикалық кедергілер

Құралдар

• Пышақтар
• Бұрғылау машинасы
• Мұрын ойнатқышы
• Әр түрлі файл түрлері
• Кілттердің әр түрлі түрлері
• Өлшеу таспасы
• Қара тұрақты CD маркері
• Philips пен саңылаулы бұрағыштардың көптеген түрлері (жинақ сатып алыңыз)
• Қайтарылатын пышақ пен пышақтар
• Айналмалы құрал (егер сізде дағды болса, қажет емес)
• 300 және 400 құмды қағаздар
• Ниппер (мыс сымдар үшін)
• Мультиметр
• Пісіру темірі
• Дәнекерлеу сымы мен ағын
• Сымды тазартқыштар
• Пинцет
• Және сіз таба алатын кез келген құрал.
• Бояудан қорғау үшін ластану/шаң маскасы.

5 -қадам: Электронды тақтаны құру

Перфронды тақтаны сіздің қажеттіліктеріңізге сәйкес кесіңіз. Содан кейін компоненттерді схемаға сәйкес орналастырыңыз және дәнекерлеңіз. Мен өңдеуге арналған ПХД файлын жасаған жоқпын. Бірақ сіз дербес ПХД жасау үшін төмендегі Eagle схемалық файлын пайдалана аласыз. Әйтпесе, барлығын орналастыру мен маршруттауды жоспарлау үшін тапқырлығыңызды қолданыңыз. Дәнекер қалдығын тазарту үшін ПХД -ны IPA (изопропил спирті) ерітіндісімен жуыңыз.

6 -қадам: қорапты құру

MDF тақтасы, алюминий арналары кесілетін барлық өлшемдер, тесіктердің өлшемдері, тесіктердің орналасуы және барлығы SketchUp үлгісінде. Файлды SketchUp -те ашыңыз. Мен бөліктерді топтастырдым, сондықтан сіз модельдің бөліктерін оңай жасыра аласыз және өлшемдерді өлшеу үшін Өлшеу құралын қолдана аласыз. Барлық өлшемдер мм немесе см. Тесіктерді бұрғылау үшін 5 мм биіктігін қолданыңыз. Әрқашан бір -біріне оңай сәйкес келетініне көз жеткізу үшін тесіктер мен басқа бөліктердің туралануын тексеріңіз. МДФ және алюминий арналарының бетін тегістеу үшін құм қағаздарын пайдаланыңыз.

Сіз 3D моделін зерттегеннен кейін қорапты қалай салу керектігі туралы идея аласыз. Сіз оны қажеттіліктеріңізге қарай өзгерте аласыз. Бұл сіздің шығармашылық қабілеттеріңіз бен қиялыңызды барынша пайдалануға болатын орын.

Алдыңғы панель үшін акрил немесе ABS парағын қолданыңыз және егер сіз оған қол жеткізе алсаңыз, лазерлік кескішті пайдаланып тесіктерді кесіңіз. Бірақ, өкінішке орай, менде лазерлік аппарат болмады, оны табу қиын жұмыс болар еді. Сондықтан мен дәстүрлі әдісті ұстануды шештім. Мен сынық дүкенінен пластикалық жақтаулар мен ескі тоңазытқыштардың қораптарын таптым. Мен оларды негізсіз бағамен сатып алдым. Бұл жақтаудың бірі қалың және тегіс болды, олар алдыңғы панель ретінде пайдаланылды; ол тым қалың да, жұқа да емес еді. Мен оны барлық өлшеуіштер мен шығыс қосқыштарын орналастыру үшін дұрыс өлшемдермен кесіп, тесіктерді бұрғылап, кесіп алдым. Арматура мен бұрғылау машинасы менің негізгі құралым болды.

Қораптың нақты дизайнына байланысты, алдыңғы панельді қораптың қалған бөлігіне бекітуде кейбір қиындықтар туындауы мүмкін. Мен ABS пластиктен жасалған пластикалық кесектерді алдыңғы бұрыштардың артына жабыстырып, жаңғақтарсыз тікелей бұрап қойдым. Сізге осындай нәрсені немесе одан да жақсысын жасау қажет болады.

Жылытқыш үшін мен ескі процессордың салқындатқышын қолдандым. Мен оған тесіктер бұрғылап, олардың арасына слюда оқшаулағыштары бар үш өту транзисторын (БҰЛ МАҢЫЗДЫ!) Электрлік оқшаулау үшін қостым. Жылытқыштың жалғыз жұмыс істемейтінін түсініп, мен кейінірек радиатордың сыртынан салқындатқыш желдеткішті қосып, оны 12В қосалқыға жалғадым.

7 -қадам: қорапты бояу

Алдымен сіз МДФ -ны 300 немесе 400 гранттық өлшемдегі тегістеу қағазымен сүртуіңіз керек. Содан кейін ағаш праймердің немесе MDF праймерінің жұқа, біркелкі қабатын қолданыңыз. Бірінші қабат жеткілікті кептірілгеннен кейін басқа қабатты жағыңыз. Мұны сіздің талаптарыңызға сәйкес қайталаңыз және оны 1 немесе 2 күн құрғатыңыз. Бояуды шашпас бұрын праймер қабатын тегістеу керек. Сығылған бояу банкаларын қолданып бояу оңай.

8 -қадам: Сымдарды жалғау

Дәнекерленген тақтаны астыңғы парақтың ортасына бекітіп, кішкене машиналық бұрандалар мен олардың арасындағы бекіткіштерді пайдаланып бұраңыз. Мен ескі компьютерлік қуат көздерінің сымдарын қолдандым, себебі олар жақсы. Сіз сымдарды тікелей тақтаға дәнекерлей аласыз немесе қосқыштарды немесе түйреуіштерді қолдана аласыз. Мен PSU -ды асығыс жасадым, сондықтан мен ешқандай қосқышты пайдаланбадым. Бірақ коннекторларды мүмкіндігінше және барлық жерде модульдік және жинау мен бөлшектеуді жеңіл ету үшін пайдалану ұсынылады.

Мен сымдар мен алғашқы тестілеу кезінде таңқаларлық мәселелерге тап болдым. Біріншісі - шығыстың тұрақсыздығы. Біз PNP өту элементтерін қолданған кезде, шығыс тербеліске түсіп, есептегіште тұрақты кернеудің төмендеуін береді. Бұл мәселені шешу үшін жоғары құнды электролиттік конденсаторларды қосу керек болды. Келесі мәселе тақтадағы және шығыс коннекторларындағы шығыс кернеуінің айырмашылығы болды! Мен әлі де мәселенің не екенін білмеймін, бірақ мен оны шығыс терминалдарында жоғары мәнді резисторларды, 1K, 4.7K және т.б. дәнекерлеу арқылы шештім. Мен 2K (1K+1K) резистор мәнін Aux 12V және негізгі 12V шығысын бағдарламалау үшін қолдандым.

Бізге айнымалы шығыс үшін тек DSN-DVM-368 вольтметр қажет, себебі барлық басқа шығыс бекітілген. Алдымен суретте көрсетілгендей секіргішті (МАҢЫЗДЫ!) Ажырату керек, содан кейін схемадағыдай үш сымды қолданыңыз. Вольтметрдің ішінде 5В реттегіш бар. 12 вольтты оған тікелей беру қажет емес қыздыруды тудырады. Сондықтан біз AUX 12V мен вольтметрдің Vcc кірісі арасындағы 7809, 9V реттегішті қолданамыз. Мен тақтаны дәнекерлегеннен кейін қосылған 7809 -ды «өзгермелі» компонентке айналдыруым керек болды.

9 -қадам: тестілеу

Қуат кернеуі 15-35В және минималды 2А кернеуі бар SMPS-ті тақтаның тұрақты кернеу ұясы арқылы кіруіне қосыңыз. Мен кірістірілген шамадан тыс қорғанысымен 36V 2A SMPS қолдандым. Жүктеме сынағынан алынған өлшеулер кестесінің үстінен қараңыз.

Бұл жерде жүктемені реттеу мен қолданатын SMPS шығыс қуатының шектелуіне байланысты жақсы емес. Ол жоғары ток кезінде ток пен өшіруді шектейді. Сондықтан мен ағымдағы сынақтарды жүргізе алмадым. 14 В дейін жүктемені реттеу жақсы болып көрінді. Бірақ 15 В кернеуінен жоғары (#8, #9, #10), мен жүктемені қосқанда, шығыс кернеуі шамамен 3,24А тұрақты токпен 15В шамасына дейін төмендейді. #10 кезінде жүктелген кернеу 3,24А ток кезінде орнатылған кернеудің жартысына тең! Менің SMPS кернеуді белгіленген күйде ұстап тұру үшін жеткілікті ток бермейтін сияқты болды. Мен алатын максималды қуат 58 Вт #11 болды. Осылайша, сіз шығыс токын төмен ұстап тұрсаңыз, шығыс кернеуі қажет жерде қалады. Әрқашан кернеуді, токты және радиатордың температурасын қадағалаңыз, өйткені онда энергияның едәуір бөлігі кетеді.

10 -қадам: Аяқтау

Сынақтарды аяқтағаннан кейін, бәрін жинап, алдыңғы панельді өзіңіз қалағандай белгілеңіз. Мен алдыңғы панельді күміс бояумен боядым және заттарды таңбалау үшін тұрақты маркер қолдандым (бұл жақсы әдіс емес). Мен бірінші Arduino -мен алған DIY стикерін алдыңғы жағына қойдым.

11 -қадам: Артықшылықтары мен кемшіліктері

Бұл электрмен жабдықтаудың көптеген артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Оларды үнемі зерттеуге тұрарлық.

Артықшылықтары

• Жобалауға, құрастыруға және өзгертуге оңай, себебі бұл желілік реттелетін қуат көзі.
• Қарапайым SMPS қондырғыларымен салыстырғанда шығуда қажет емес толқулар.
• EM/RF кедергісі аз шығарылады.

Кемшіліктері

• Нашар тиімділік - энергияның көп бөлігі радиаторларда жылу ретінде босқа кетеді.
• SMPS электрмен жабдықтау дизайнымен салыстырғанда жүктеменің нашар реттелуі.
• Ұқсас қуатты SMPS -пен салыстырғанда көлемі үлкен.
• Ағымдағы өлшеу немесе шектеу жоқ.

12 -қадам: ақауларды жою

Сандық мультиметр - электрмен жабдықтау ақауларын жоюдың ең жақсы құралы. Пісіру тақтасын қолданар алдында барлық реттегіштерді тексеріңіз. Егер сізде екі DMM болса, онда ток пен кернеуді бір уақытта өлшеуге болады.

1. Егер шығуда қуат болмаса, кернеуді кіріс түйреуішінен, реттегіштің кіріс түйреуіштерінен тексеріңіз және ПХД қосылымдарының дұрыстығын екі рет тексеріңіз.
2. Егер шығыс тербеліп жатқанын байқасаңыз, шығыс терминалдарының жанына мәні 47uF кем емес электролиттік конденсаторды қосыңыз. Сіз оларды тікелей шығыс терминалдарына дәнекерлей аласыз.
3. Шығуды қысқартпаңыз немесе шығыстарға төмен импеданс жүктемесін қоспаңыз. Бұл реттеушілердің істен шығуына әкелуі мүмкін, себебі біздің дизайнда шектеу жоқ. Негізгі кірістегі сәйкес сақтандырғышты қолданыңыз.

13 -қадам: жақсартулар

Бұл негізгі желілік қуат көзі. Сондықтан жақсартуға болатын көп нәрсе бар. Мен бұл құрылғыны асығыс жасадым, себебі маған айнымалы қуат көзі қажет болды. Осының көмегімен мен болашақта жақсырақ «Precision Digital Power Supply» құра аламын. Енді қазіргі дизайнды жақсартудың бірнеше жолдары бар,

1. Біз LM317, LM2940 сияқты сызықтық реттегіштерді қолдандық. Жоғарыда айтқанымдай, олар өте тиімсіз және батареямен жұмыс жасайтын қондырғыда қолдануға болмайды. Сіз жасай алатын нәрсе-кез келген интернет-дүкеннен DC-DC арзан модульдерінің бірін тауып, олармен сызықтық реттегіштерді ауыстырыңыз. Олар тиімдірек (> 90%), жүктемені реттеу жақсы, ток қабілеттілігі, ток шектеуі, қысқа тұйықталудан қорғаныс және басқалары. LM2596 - осындай түрлердің бірі. Бак (төмен түсу) модульдерінің жоғарғы жағында дәл потенциометр болады. Сіз оны «көп айналымды потенциометрге» ауыстыра аласыз және оны қалыпты сызықтық кастрөлдердің орнына алдыңғы тақтада қолдана аласыз. Бұл сізге шығыс кернеуін бақылауға мүмкіндік береді.
2. Біз мұнда тек вольтметрді қолдандық, сондықтан біздің PSU беретін ток туралы білмейміз. Қол жетімді арзан «кернеу мен ток» өлшеу модульдері бар. Біреуін сатып алып, өнімге қосыңыз, әр шығарылым үшін бір болуы мүмкін.
3. Біздің дизайнда қазіргі шектеулі мүмкіндік жоқ. Сондықтан оны ағымдағы шектеу функциясын қосу арқылы жақсартуға тырысыңыз.
4. Егер сіздің радиатор желдеткішіңіз шулы болса, температураны реттейтін желдеткіш реттегішін қосып көріңіз, мүмкін жылдамдықты реттейді.
5. Батареяны зарядтау функциясын оңай қосуға болады.
6. Жарықдиодты тестілеу үшін бөлек шығулар.

Электрмен жабдықтау байқауының бірінші жүлдесі