DIY Analog variabel bänkströmförsörjning m/ precisionsströmbegränsare: 8 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

I det här projektet kommer jag att visa dig hur du använder den berömda LM317T med en strömförstärkare för strömförstärkare och hur du använder Linear Technology LT6106 strömavkänningsförstärkare för precisionsströmbegränsare. Denna krets kan tillåta dig att använda upp till mer än 5A, men den här gången den används för bara 2A lätt belastning eftersom jag väljer en 24V 2A relativt liten transformator och ett litet hölje. Och jag föredrar utspänning från 0,0V, sedan lägger jag till några dioder i serie för att avbryta LM317 minsta utspänning 1,25V. denna spec. låter dig också kortslutningsskydd. Dessa kretsar kombineras för att skapa en analog variabel bänkströmförsörjning som genererar 0,0V-28V och 0,0A-2A med precisionsströmbegränsare. Regleringen och bullergolvets prestanda är ganska bra i jämförelse med liknare DC-DC-omvandlarbaserade strömförsörjningar. Därför är denna modell bättre att använda speciellt för analoga ljudprogram. Låt oss börja !

Steg 1: Schematisk och delar lista

Jag skulle vilja visa dig hela schemat över detta projekt.

Jag hade delat hålschemat i tre delar för enkel förklaring. ① AC -ingångssektion 、 ② Mellansektion (DC -styrkretsar) 、 ③ Utgångssektion.

Jag skulle vilja fortsätta förklara dellistan för respektive avsnitt.

Steg 2: Förberedelse för att borra höljet och borra

Vi bör samla de yttre delarna och borra höljet (höljet) först.

Projektets falldesign gjordes med Adobe illustrator.

När det gäller placeringen av delar gjorde jag en hel del försök och fel med att överväga och bestämma mig som ett första foto visar.

Men jag älskar det här ögonblicket eftersom jag kan drömma vad ska jag göra? eller vilket är bättre?

Det är som en väntande god våg. Det är verkligen dyrbar tid alls! LOL.

Hur som helst skulle jag vilja bifoga en.ai -fil och.pdf -fil också.

För att förbereda för hålborrning, skriv ut motivet på självhäftande papper i A4 -storlek och klistra fast det på höljet.

Det kommer att vara märken när du borrar höljet, och det kommer att vara den kosmetiska designen för höljet.

Om papperet blev smutsigt ska du ta bort det och fästa papperet igen.

Om du förberett dig för hålborrning kan du börja borra höljet enligt centrummärkena på höljet.

Jag rekommenderar dig starkt att beskriva storleken på hålen på det fastklistrade pappret som 8Φ, 6Φ så.

Använda verktyg är en elektrisk borr, borr, steg borr, och en hand nibbler verktyg eller dremel verktyg.

Var försiktig och ta tillräckligt med tid för att undvika olyckor.

Säkerhet

Skyddsglasögon och skyddshandskar är nödvändiga.

Steg 3: ① AC -ingångssektion

Efter att ha avslutat borrningen och efterbehandlingen, låt oss börja göra elektriska brädor och ledningar.

Här är listan över delar. Förlåt för några länkar är för japansk säljare.

Jag hoppas att du kan få liknande delar från dina närliggande säljare.

1. Använda delar av ① AC -ingångssektion

Säljare: Marutsu parts- 1 x RC-3:

Pris: ￥ 1, 330 (ungefär 12 USD)

- 1 x 24V 2A växelströmstransformator [HT-242]:

Pris: ￥ 2, 790 (ungefär 26 USD) om du gillar 220V ingång, välj [2H-242] ￥ 2, 880

- 1 x AC -kod med en kontakt:

Pris: ￥ 180 (cirka 1,5 USD)

-1 x AC-säkringsdosa 【F-4000-B】 Sato-delar: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/Pris:￥180 (cirka 1,5 USD)

- 1 x nätströmbrytare (stor) NKK 【M-2022L/B】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15771/Pris: ￥ 380 (cirka 3,5 USD)

- 1 x 12V/24V omkopplare (liten) Miyama 【M5550K https: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/112704/Pris: ￥ 181 (cirka 1,7 USD)

- 1 x Bridge-likriktningsdiod (stor) 400V 15A, GBJ1504-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12699673/Pris: ￥ 318 (cirka 3,0 US $)

- 1 x Bridge-likriktardiod (liten) 400V 4A 【GBU4G-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12703750/Pris: ￥ 210 (ungefär 2,0 USD)

- 1 x Stor kondensor 2200uf 50V 【ESMH500VSN222MP25S https: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/52022/Pris: ￥ 440 (ungefär 4,0 US $)

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

Ursäkta för obekväm länk till japansk webbplats, vänligen sök säljare som hanterar liknande delar med hänvisning till dessa länkar.

Steg 4: ② Mellansektion (DC -styrkrets)

Härifrån är det styrdelen av huvudspänningens likspänning.

Funktionen av denna del kommer att förklaras senare utifrån simuleringsresultat också.

I grund och botten använder jag den klassiska LM317T med en stor effekttransistor för stor strömutgångsförmåga fram till 3A lika.

Och för att avbryta 1.25V LM317T minsta utspänning lade jag till D8 -diod för Vf till Q2 Vbe.

Jag antar att Vf för D8 är ca. 0,6V och Q2 Vbe också ca. 0,65V då är summan 1,25V.

(Men denna spänning beror på If och Ibe, så det är nödvändigt att vara försiktig för att använda denna metod)

Delen runt Q3 omgiven av prickad linje är inte monterad. (för tillval för framtida termisk avstängningsfunktion.)

Begagnade delar är som nedan, 0．1Ω 2W Akizuki Densho

kylfläns 【34H115L70】 Multsu Parts

Likriktardiod (100V 1A) IN4001 ebay

LM317T Spänningskontroll IC Akizuki Denshi

General Purose NPN Tr 2SC1815 Akizuki Denshi

U2 LT6106 Current Sense IC Akizuki Denshi

Pitch convert PCB för LT6106 (SOT23) Akizuki Denshi

U3-komparator IC NJM2903 Akizuki Denshi

POT 10kΩ 、 500Ω 、 ５KΩ Akizuki Denshi

Steg 5: ③ Utmatningsavsnitt

Den sista delen är Output Section.

Jag gillar retro analoga mätare, sedan antog jag analog mätare.

Och jag antog en Poly Switch (återställbar säkring) för utgångsskydd.

Begagnade delar är som nedan, Återställbar säkring 2.5Ａ REUF25 Akizuki Denshi

2.2KΩ 2W avlastningsregistor Akizuki Denshi

32V analog voltmätare (panelmätare) Akizuki Denshi

3A Analog voltmätare (panelmätare) Akizuki Denshi

Utgångsterminal MB-126G Röd och svart Akizuki Denshi

Universalbrödbräda 210 x 155 mm Akizuki Denshi

Terminal för brödbräda (som du vill) Akizuki

Steg 6: Slutför montering och testning

Hittills tror jag att din huvudstyrelse också var klar.

Vänligen fortsätt med kabeldragning till delar som är fästa på fodralet, som skida, mätare, terminaler.

Om du har gjort projektet klart.

Sista steget är att testa projektet.

Denna analoga strömförsörjning grundläggande specifikationer är

1, 0 ～ 30V utspänning grov justering och finjustering.

2, 0 ～ 2.0A utgångsström med begränsare (jag rekommenderar att använda under transformatorspec.)

3, omkopplare för utgångsspänning på bakpanelen för att minska miljöförlusten

(0 ～ 12V, 12 ～ 30V)

Grundläggande testning

Testar kretsarbetet.

Jag använde en 5W 10Ω resister som en dummy -belastning som visas på bilden.

När du ställer in 5V ger den 0,5A. 10V 1A, 20V 2.0A.

Och när du justerar strömgränsen till din favoritnivå, fungerar strömbegränsaren.

I detta fall blir utspänningen lägre beroende på din justerande utström.

Oscilloskopvågformstestning

Jag skulle också vilja visa dig oscilloskopvågformer.

Den första vågformen är spänningsökande vågform när du slår på enhetens ström.

CH1 (blå) är strax efter likriktare och 2200uF kondensator ca. 35V 5V/div).

CH2 (Sky blue) är enhetens utspänning (2V/div). Den justeras till 12V och reducerar ingångsskrapan.

Den andra vågformen är förstorad vågform.

CH1 och CH2 är nu 100mV/div. CH2 -krusning observeras inte på grund av att LM317 IC -feedback fungerar korrekt.

Nästa steg, jag skulle vilja testa vid 11V med 500mA strömbelastning (22Ω 5W). Kommer du ihåg Ohms låga I = R / E?

Då blir ingångsspänningen för CH1 större till 350mVp-p, men ingen krusning observeras också på utgångsspänningen CH2.

Jag skulle vilja jämföra med någon DC-DC-bakre regulator med samma 500mA belastning.

Stort 200mA omkopplingsbrus observeras på CH2 -utgången.

Som du kan se, Generellt sett är den analoga strömförsörjningen lämplig för applikationer med låg ljudnivå.

Hur låter det ?

Om du har ytterligare frågor är du välkommen att fråga mig.

Steg 7: Bilaga 1: Kretsdriftsinformation och simuleringsresultat

Wow, så många läsare över 1k besökte mitt första inlägg.

Jag är helt enkelt grad för att se de många visningsräknaren.

Jag skulle vilja återgå till mitt ämne.

Inmatningsavsnitt Simuleringsresultat

Jag har använt LT Spice simulator för att verifiera kretsens design.

Om hur du installerar eller hur du använder LT Spice, vänligen googla det.

Det är gratis och bra analog simulator att lära sig.

Den första schemat är en förenklad för LT Spice -simulering och jag vill också bifoga.asc -fil.

Det andra schemat är för ingångssimulering.

Jag definierade en spänningskälla DC -förskjutning 0, amplitud 36V, frekvens 60Hz och ingångsmotstånd 5ohm som jämförande specifikationer för transformatorn. Som du vet visas transformatorns utspänning i rms, då bör 24Vrms -utgången vara 36Vpeak.

Den första vågformen är spänningskälla + (grön) och brygglikriktare + w/ 2200uF (blå). Den kommer att gå till runt 36V.

LT Spice kunde inte använda variabel potentiometer, jag skulle vilja sätta fast värde till denna krets.

Utgångsspänning 12V strömgräns 1A så. Jag skulle vilja gå vidare till nästa steg.

Spänningskontrollsektion med LT317T

Nästa bild visar LT317 -drift, i princip fungerar LT317 som så kallad shuntregulator, det betyder att utgångsspänningsstift till Adj. stift är alltid 1,25V referensspänning oavsett ingångsspänning.

Det betyder också att en viss ström blöder i R1 och R2. Den nuvarande LM317 adj. pin till R2 finns också, men för liten som 100uA då kan vi försumma det.

Fram tills nu kan du tydligt förstå att den nuvarande I1 som blöder i R1 alltid är konstant.

Då kunde vi göra formeln R1: R2 = Vref (1.25V): V2. Jag väljer 220Ω till R1 och 2,2K till R2, Sedan transformeras formeln V2 = 1,25V x 2,2k / 220 = 12,5V. Var medveten om att den verkliga utspänningen är V1 och V2.

Då visas 13,75V på LM317 -utgångsstiftet och GND. Och också medveten om när R2 är noll, 1,25V utgång

förbli.

Sedan använde jag en enkel lösning, jag använder bara utgångstransisitorn Vbe och diod Vf för att avbryta 1,25V.

Generellt sett är Vbe och Vf cirka 0,6 till 0,7V. Men du måste också vara medveten om att Ic - Vbe och If - Vf -karaktärer.

Det visar att en viss avluftningsström behövs när du använder den här metoden för att avbryta 1,25V.

Därför lägger jag till ett blödningsregister R13 2.2K 2W. Det blöder ca. 5mA vid 12V utgång.

Fram tills nu är jag lite trött på att förklara. Jag behöver lunch och lunch öl. (Lol)

Sedan skulle jag vilja fortsätta gradvis till nästa vecka. Så ledsen för din olägenhet.

Nästa steg Jag skulle vilja förklara hur strömbegränsaren fungerar exakt, med hjälp av LT Spice load parameter stegsimulering.

Strömbegränsningssektion med LT6106

Besök Linear Technology Site och se databladet för LT6106 -applikationen.

www.linear.com/product/LT6106

Jag skulle vilja visa ritningen för att förklara Typisk applikation som beskriver AV = 10 för 5A -exempel.

Det finns ett 0,02 ohm strömavkänningsregister och den avkända utgången från utpinnen är nu 200mV/A då

utpinnen skulle stiga till 1V vid 5A, eller hur?

Låt oss tänka på min ansökan med detta typiska exempel i åtanke.

Den här gången skulle vi vilja använda strömgränsen under 2A, då är 0,1 ohm lämplig.

I det här fallet stiger stift 2V vid 2A? Det betyder att känsligheten nu är 1000mV/A.

Efter det måste vi bara slå på / av LM317 ADJ -stiftet med den generiska komparatorn

som NJM2903 LM393 eller LT1017 och generisk NPN -transistor som 2SC1815 eller BC337?

som avbröts med den detekterade spänningen som tröskel.

Tills så långt är kretsförklaringen över, och låt oss börja slutföra kretssimuleringar!

Steg 8: Bilaga 2: Kretsstegssimulering och simuleringsresultat

Jag skulle vilja förklara så kallad stegsimulering.

Vanlig enkel simulering simulerar bara ett villkor, men med stegsimulering kan vi ändra villkor kontinuerligt.

Exempelvis visas stegsimuleringsdefinition för lastregister R13 nästa foto och nedan.

.steg param Rf lista 1k 100 24 12 6 3

Det betyder att R13 -värdet som visas som {Rf} varierar från 1K ohm, (100, 24, 12, 6) till 3 ohm.

Som uppenbart förstås, när 1K ohm ström som dras till last R är ①12mA

(eftersom utspänningen nu är inställd på 12V).

och ②120mA vid 100 ohm, ③1A vid 12 ohm, ④2A vid 6 ohm, ⑤4A vid 3 ohm.

Men du kan se att tröskelspänningen är inställd på 1V med R3 8k och R7 2k (och spänningen för jämföraren är 5V).

Från tillståndet supposed ska strömbegränsarkretsen fungera. Nästa ritning är simuleringsresultat.

Vad sägs om det tills dess?

Det kan vara lite svårt att förstå. eftersom simuleringsresultatet kan vara svårt att läsa.

Gröna linjer visar utspänning och blå linjer visar utström.

Du kan se att spänningen är relativt stabil tills 12 ohm 1A, men från 6 ohm 2A minskar spänningen till 6V för att begränsa strömmen till 1A.

Du kan också se att DC -utspänningen från 12mA till 1A sjunker lite.

Det är nästan orsakat av Vbe och Vf olinje som jag förklarade i tidigare avsnitt.

Jag skulle vilja lägga till nästa simulering.

Om du utelämnar D7 på simuleringsschemat som bifogat skulle utspänningsresultaten vara relativt stabila.

(men utspänningen blir naturligtvis högre än föregående.)

Men det är en slags avvägning, för jag skulle vilja styra detta projekt från 0V även om stabiliteten är lite förlorad.

Om du börjar använda analog simulering som LT Spice är det enkelt att kontrollera och testa din analoga kretsidé.

Ummm, så småningom verkar det som om jag har slutfört fullständig förklaring så småningom.

Jag behöver ett par öl till helgen (lol)

Om du har några frågor om detta projekt är du välkommen att fråga mig.

Och jag hoppas att ni alla skulle njuta av ett bra DIY -liv med min artikel!

Hälsningar,