مصدر طاقة خطي مزدوج قابل للتعديل: 10 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

سمات:

• تحويل التيار المتردد إلى جهد إخراج مزدوج (موجب - أرضي - سلبي)
• قضبان موجبة وسالبة قابلة للتعديل
• مجرد محول التيار المتردد أحادي الإخراج
• ضوضاء الإخراج (20MHz-BWL ، بدون تحميل): حوالي 1.12mVpp
• ضوضاء منخفضة ومخرجات مستقرة (مثالية لتشغيل Opamps ومضخمات الصوت المسبقة)
• جهد الإخراج: +/- 1.25 فولت إلى +/- 25 فولت أقصى تيار خرج: 300 مللي أمبير إلى 500 مللي أمبير
• رخيصة وسهلة اللحام (جميع حزم المكونات DIP)

يعد مصدر الطاقة مزدوج الإخراج منخفض الضوضاء أداة أساسية لأي متحمس للإلكترونيات. هناك العديد من الظروف التي يكون فيها مصدر طاقة مزدوج الإخراج ضروريًا مثل تصميم مكبرات الصوت المسبقة وتشغيل OPAMPs. في هذه المقالة ، سنقوم ببناء مصدر طاقة خطي يمكن للمستخدم ضبط قضبانه الإيجابية والسلبية بشكل مستقل. علاوة على ذلك ، يتم استخدام محول تيار متردد عادي أحادي الإخراج عند الإدخال.

[1] تحليل الدائرة

يوضح الشكل 1 الرسم التخطيطي للجهاز. D1 و D2 هي صمامات ثنائية المعدل. C1 و C2 يبنيان المرحلة الأولى لفلتر تقليل الضوضاء.

الخطوة 1: الشكل 1 ، رسم تخطيطي لإمدادات الطاقة منخفضة الضوضاء

تقوم R1 و R2 و C1 و C2 و C3 و C4 و C5 و C6 ببناء مرشح RC منخفض التمرير مما يقلل من الضوضاء الصادرة عن القضبان الإيجابية والسلبية. يمكن فحص سلوك هذا المرشح نظريًا وعمليًا. يمكن أن يقوم راسم الذبذبات المزود بميزة مخطط البود بإجراء هذه القياسات ، مثل Siglent SDS1104X-E. IC1 [1] و IC2 [2] هما المكونان التنظيميان الرئيسيان لهذه الدائرة.

وفقًا لورقة بيانات IC1 (LM317): "جهاز LM317 عبارة عن منظم جهد موجب ثلاثي الأطراف قابل للتعديل قادر على توفير أكثر من 1.5 أمبير عبر نطاق جهد خرج يتراوح من 1.25 فولت إلى 37 فولت ، ولا يتطلب سوى مقاومين خارجيين ضبط جهد الخرج. يتميز الجهاز بتنظيم خط نموذجي بنسبة 0.01٪ وتنظيم حمل نموذجي بنسبة 0.1٪. إنه يشمل الحد الحالي ، الحماية من الحمل الزائد الحراري ، وحماية منطقة التشغيل الآمنة. تظل الحماية من الحمل الزائد تعمل حتى في حالة فصل طرف ADJUST ".

كما هو واضح ، يقدم هذا المنظم أرقامًا جيدة لتنظيم الخط والحمل ، وبالتالي يمكننا أن نتوقع الحصول على سكة إخراج مستقرة. هذا مطابق لـ IC2 (LM337). الفرق الوحيد هو أن هذه الشريحة تستخدم لتنظيم الفولتية السالبة. تستخدم D3 و D4 للحماية.

توفر الثنائيات مسار تفريغ ذو مقاومة منخفضة لمنع المكثفات (C9 و C10) من التفريغ في خرج المنظمين. يتم استخدام R4 و R5 لضبط الفولتية الناتجة. يتم استخدام C7 و C8 و C9 و C10 لتصفية ضوضاء الإخراج المتبقية.

[2] تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور

يوضح الشكل 2 تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور للدائرة. إنه مصمم على لوحة PCB أحادية الطبقة وجميع حزم المكونات DIP. من السهل جدًا على الجميع لحام المكون والبدء في استخدام الجهاز.

الخطوة 2: الشكل 2 ، تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور لمصدر الطاقة

لقد استخدمت مكتبات مكونات SamacSys لـ IC1 [3] و IC2 [4]. هذه المكتبات مجانية والأهم من ذلك أنها تتبع معايير بصمة IPC الصناعية. أنا أستخدم Altium ، لذلك قمت بتثبيت المكتبات مباشرة باستخدام المكون الإضافي Altium [5]. يوضح الشكل 3 المكونات المحددة. يمكن استخدام المكونات الإضافية المماثلة لـ KiCad وبرامج CAD الأخرى.

الخطوة 3: الشكل 3 ، مكتبات مكونات SamacSys (إضافة AD) لـ IC1 (LM137) و IC2 (LM337)

يوضح الشكل 4 عرضًا ثلاثي الأبعاد للوحة PCB.

الخطوة 4: الشكل 4 ، عرض ثلاثي الأبعاد للوحة PCB النهائية

[3] التجميع والاختبار يوضح الشكل 5 اللوحة المجمعة. قررت استخدام محول 220 فولت إلى 12 فولت للحصول على أقصى +/- 12 فولت عند الإخراج. يوضح الشكل 6 الأسلاك المطلوبة.

الخطوة 5: الشكل 5 ، لوحة الدوائر المجمعة

الخطوة 6: الشكل 6 ، مخطط الأسلاك المحولات والدائرة

من خلال تدوير مقاييس فرق الجهد متعددة الدورات R4 و R5 ، يمكنك ضبط الفولتية على القضبان الموجبة والسالبة بشكل مستقل. يوضح الشكل 7 مثالاً ، حيث قمت بضبط الإخراج عند +/- 9V.

الخطوة 7: الشكل 7 ، +/- 9V القضبان عند الإخراج

حان الوقت الآن لقياس الضوضاء الناتجة. لقد استخدمت راسم الذبذبات Siglent SDS1104X-E الذي يقدم حساسية 500uV / div عند الإدخال مما يجعله مثاليًا لمثل هذه القياسات. أضع القناة الأولى على 1X ، اقتران AC ، حد عرض النطاق الترددي 20 ميجا هرتز ، ثم اضبط وضع الاستحواذ على اكتشاف الذروة.

ثم أزلت الرصاص الأرضي واستخدمت مسبارًا أرضيًا. لاحظ أن هذا القياس لا يخضع لأي حمل ناتج. يوضح الشكل 8 شاشة راسم الذبذبات ونتائج الاختبار. يبلغ رقم Vpp للضوضاء حوالي 1.12mV. يرجى ملاحظة أن زيادة تيار الخرج سيزيد من مستوى الضوضاء / التموج. هذه قصة حقيقية لجميع مصادر الطاقة.

الخطوة 8: الشكل 8 ، ضوضاء الإخراج لمصدر الطاقة (تحت عدم التحميل)

يحدد معدل الطاقة للمقاومات R1 و R2 تيار الإخراج. لذلك اخترت مقاومات 3 واط. أيضًا ، إذا كنت تنوي رسم تيارات عالية أو كان فرق الجهد بين إدخال وإخراج المنظم مرتفعًا ، فلا تنس تثبيت خافضات حرارة مناسبة على IC1 و IC2. يمكنك توقع الحصول على 500 مللي أمبير (كحد أقصى) باستخدام مقاومات 3 وات. إذا كنت تستخدم مقاومات 2 وات ، فإن هذه القيمة تنخفض بشكل طبيعي إلى 300 مللي أمبير (بحد أقصى).

[4] المواد

يوضح الشكل 9 فاتورة المواد.

الخطوة 9: الشكل 9 ، فاتورة المواد

الخطوة 10: المراجع

المصدر:

[1] ورقة بيانات LM317:

[2] ورقة بيانات LM337:

[3]: رمز تخطيطي وبصمة PCB لـ LM317:

[4]: رمز تخطيطي وبصمة PCB لـ LM337:

[5]: المكون الإضافي Altium: