Justerbar dubbel utgång linjär strömförsörjning: 10 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:41

Funktioner:

• AC - DC -omvandling Dubbla utspänningar (positiva - jord - negativa)
• Justerbara positiva och negativa skenor
• Bara en AC-transformator med en utgång
• Utgångsbrus (20MHz-BWL, ingen belastning): Cirka 1,12 mVpp
• Lågt brus och stabila utgångar (perfekt för att driva Opamps och förförstärkare)
• Utgångsspänning: +/- 1,25V till +/- 25V Maximal utström: 300mA till 500mA
• Billigt och lätt att löda (alla komponentpaket är DIP)

En låg utgång med låg ljudnivå är ett viktigt verktyg för alla elektronikentusiaster. Det finns många omständigheter att en dubbel utgång är nödvändig, till exempel att designa förförstärkare och driva OPAMP. I den här artikeln kommer vi att bygga en linjär strömförsörjning som en användare kan justera sina positiva och negativa skenor oberoende av. Dessutom används bara en vanlig AC-transformator med en utgång vid ingången.

[1] Kretsanalys

Figur 1 visar det schematiska diagrammet över anordningen. D1 och D2 är likriktardioder. C1 och C2 bygger det första brusreduceringsfiltersteget.

Steg 1: Figur 1, schematisk diagram över strömförsörjningen med låg ljudnivå

R1, R2, C1, C2, C3, C4, C5 och C6 bygger ett lågpass RC -filter som reducerar buller från både positiva och negativa skenor. Beteendet hos detta filter kan undersökas både i teori och praktik. Ett oscilloskop med en budplot-funktion kan utföra dessa mätningar, till exempel en Siglent SDS1104X-E. IC1 [1] och IC2 [2] är huvudregleringskomponenterna i denna krets.

Enligt databladet IC1 (LM317):”LM317-enheten är en justerbar tre-terminal positivspänningsregulator som kan leverera mer än 1,5 A över ett utspänningsintervall på 1,25 V till 37 V. Det krävs endast två externa motstånd för att ställ in utspänningen. Enheten har en typisk linjereglering på 0,01% och en typisk lastreglering på 0,1%. Det inkluderar strömbegränsning, termiskt överbelastningsskydd och säkert skydd för arbetsområdet. Överbelastningsskyddet förblir funktionellt även om ADJUST -terminalen är frånkopplad”.

Som det är klart introducerar denna regulator bra siffror för last- och lastreglering, därför kan vi förvänta oss att få en stabil utgångsskena. Detta är identiskt med IC2 (LM337). Den enda skillnaden är att detta chip används för att reglera de negativa spänningarna. D3 och D4 används för skydd.

Dioderna tillhandahåller en urladdningsväg med låg impedans för att förhindra att kondensatorerna (C9 och C10) laddas ur till regulatorernas utgång. R4 och R5 används för att justera utspänningarna. C7, C8, C9 och C10 används för att filtrera kvarvarande utgångsljud.

[2] PCB -layout

Figur 2 visar kretskortets layout. Den är utformad på ett enkelsidigt kretskort och alla komponentpaket är DIP. Ganska enkelt för alla att lödda komponenten och börja använda enheten.

Steg 2: Figur 2, PCB -layout för strömförsörjningen

Jag använde SamacSys komponentbibliotek för IC1 [3] och IC2 [4]. Dessa bibliotek är gratis och ännu viktigare följer industriella IPC -fotavtrycksstandarder. Jag använder Altium, så jag installerade biblioteken direkt med hjälp av Altium -plugin [5]. Figur 3 visar de valda komponenterna. Liknande plugins kan användas för KiCad och annan CAD -programvara.

Steg 3: Figur 3, SamacSys komponentbibliotek (AD Plugin) för IC1 (LM137) och IC2 (LM337)

Figur 4 visar en 3D -vy av kretskortet.

Steg 4: Figur 4, en 3D -vy av det sista kretskortet

[3] Montering och test Figur 5 visar det monterade kortet. Jag bestämde mig för att använda en 220V till 12V transformator för att få max +/- 12V vid utgången. Figur 6 visar den nödvändiga ledningen.

Steg 5: Figur 5, monterad kretskort

Steg 6: Figur 6, transformator- och kretskopplingsschema

Genom att vrida multiturn -potentiometrarna R4 och R5 kan du justera spänningarna på de positiva och negativa skenorna oberoende av varandra. Figur 7 visar ett exempel, där jag har justerat uteffekten till +/- 9V.

Steg 7: Figur 7, +/- 9V skenor vid utgången

Nu är det dags att mäta utgångsbruset. Jag använde Siglent SDS1104X-E-oscilloskop som introducerar 500uV/div-känslighet vid ingången vilket gör den idealisk för sådana mätningar. Jag satte channel-one på 1X, AC-koppling, 20MHz bandbreddsgräns, och ställde sedan in förvärvsläget på peak-detect.

Sedan tog jag bort markledningen och använde en sondjordfjäder. Observera att denna mätning inte har någon utgående belastning. Figur 8 visar oscilloskopskärmen och testresultatet. Vpp -siffran för bruset är cirka 1,12 mV. Observera att ökad utström kommer att öka brus-/krusningsnivån. Detta är en sann historia för alla strömförsörjningar.

Steg 8: Figur 8, utgångsljud från strömförsörjningen (under ingen belastning)

Effekthastigheten för R1 och R2 motstånd definierar utströmmen. Så jag valde 3W motstånd. Om du också tänker dra höga strömmar eller spänningsskillnaden mellan regulatorns ingång och utgång är hög, glöm inte att installera lämpliga kylflänsar på IC1 och IC2. Du kan förvänta dig att få 500mA (max) genom att använda 3W motstånd. Om du använder 2W -motstånd minskar detta värde naturligtvis till någonstans 300mA (max).

[4] Material

Figur 9 visar materialräkningen.

Steg 9: Figur 9, Materialförteckning

Steg 10: Referenser

Källa:

[1] LM317 Datablad:

[2] LM337 Datablad:

[3]: Schematisk symbol och PCB -fotavtryck för LM317:

[4]: Schematisk symbol och PCB -fotavtryck för LM337:

[5]: Altium Plugin: