مصدر طاقة متغير تناظري DIY مع محدد تيار دقيق: 8 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

سأوضح لك في هذا المشروع كيفية استخدام LM317T الشهير مع ترانزستور الطاقة المعزز الحالي ، وكيفية استخدام مضخم الإحساس الحالي للتكنولوجيا الخطية LT6106 لمحدد التيار الدقيق ، وقد تسمح لك هذه الدائرة باستخدام ما يصل إلى 5 أمبير ، ولكن هذه المرة يتم استخدامه لحمل خفيف 2A فقط لأنني اخترت محول 24V 2A صغير نسبيًا وعلبة صغيرة. وأنا أفضل جهد الخرج من 0.0 فولت ، ثم أقوم بإضافة بعض الصمامات الثنائية المتسلسلة لإلغاء جهد الخرج الأدنى LM317 1.25 فولت. هذه المواصفات. كما يسمح لك بحماية ماس كهربائى. يتم دمج هذه الدوائر لإنشاء مصدر طاقة متغير تناظري يولد 0.0V-28V و 0.0A-2A بمحدد تيار دقيق. يعد أداء التنظيم والضوضاء جيدًا مقارنةً بمصادر الطاقة القائمة على محول DC-DC. لذلك من الأفضل استخدام هذا النموذج خاصةً لتطبيقات الصوت التناظرية. هيا بنا نبدأ !

الخطوة 1: قائمة التخطيط والأجزاء

أود أن أريكم المخطط الكامل لهذا المشروع.

لقد قسمت مخطط الفتحة إلى ثلاثة أجزاء لسهولة الشرح. قسم إدخال التيار المتردد ② القسم الأوسط (دوائر التحكم في التيار المستمر) 、 ③ قسم الإخراج.

أرغب في مواصلة شرح قائمة الأجزاء لكل قسم على التوالي.

الخطوة الثانية: التحضير لحفر الهيكل والحفر

يجب أن نجمع الأجزاء الخارجية ونثقب العلبة (العلبة) أولاً.

تم تصميم حالة هذا المشروع باستخدام Adobe Illustrator.

فيما يتعلق بوضع الأجزاء ، لقد قمت بالكثير من التجربة والخطأ في التفكير واتخاذ القرار كأول عرض للصور.

لكني أحب هذه اللحظة لأني أستطيع أن أحلم ماذا سأفعل؟ او ايهما افضل؟

إنها مثل موجة انتظار جيدة. انها حقا tiime الثمين على الاطلاق! مضحك جدا.

على أي حال ، أود إرفاق ملف ai وملف pdf أيضًا.

للتحضير لثقب العلبة ، اطبع التصميم على ورق لاصق بحجم A4 وألصقه بالعلبة.

ستكون علامات عند حفر العلبة ، وسيكون التصميم التجميلي للحاوية.

إذا اتسخ الورق ، فيرجى تقشيره وإلصاقه مرة أخرى.

إذا قمت بالتحضير لحفر الصندوق ، فيمكنك بدء حفر العلبة وفقًا لعلامات المركز الموجودة على العلبة.

أوصيك بشدة أن تصف حجم الثقوب الموجودة على الورق الملصق بـ 8 ، 6 من هذا القبيل.

استخدام الأدوات هو مثقاب كهربائي ، لقم الثقب ، لقم الثقب التدريجي ، وأداة قضم يدوية أو أداة دريميل.

يرجى توخي الحذر وخذ الوقت الكافي لتجنب وقوع حادث.

أمان

نظارات السلامة وقفازات الأمان ضرورية.

الخطوة 3: ① قسم إدخال التيار المتردد

بعد الانتهاء من حفر العلبة والتشطيب ، لنبدأ في صنع الألواح الكهربائية والأسلاك.

فيما يلي قائمة الأجزاء. آسف لبعض الروابط للبائع الياباني.

آمل أن تتمكن من الحصول على أجزاء مماثلة من البائعين القريبين منك.

1. الأجزاء المستعملة من ① قسم إدخال التيار المتردد

البائع: Marutsu parts- 1 x RC-3:

السعر: 1330 ين ياباني (حوالي 12 دولارًا أمريكيًا)

- محول طاقة تيار متردد 1 × 24 فولت 2 أمبير [HT-242]:

السعر: 2 ، 790 (حوالي 26 دولارًا أمريكيًا) إذا كنت تحب إدخال 220 فولت ، فاختر [2H-242] ￥ 2 ، 880

- 1 × كود تيار متردد مع قابس:

السعر: 180 (حوالي 1.5 دولار أمريكي)

- 1 × صندوق مصهر تيار متردد 【F-4000-B】 Sato Parts: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/ السعر: 180 (حوالي 1.5 دولار أمريكي)

- 1 × مفتاح طاقة التيار المتردد (كبير) NKK 【M-2022L / B】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15771/ السعر: 380 (حوالي 3.5 دولار أمريكي)

- مفتاح 1 × 12 فولت / 24 فولت (صغير) Miyama 【M5550K】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/112704/ السعر: 181 ين ياباني (حوالي 1.7 دولار أمريكي)

- 1 × جسر ديود مستقيم (كبير) 400 فولت 15 أمبير 【GBJ1504-BP: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12699673/ السعر: ￥ 318 (حوالي 3.0 دولار أمريكي)

- 1 × جسر ديود مستقيم (صغير) 400V 4A 【GBU4G-BP: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12703750/ السعر: 210 (حوالي 2.0 دولار أمريكي)

- 1 × مكثف كبير 2200 فائق التوهج 50 فولت ESMH500VSN222MP25S】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/52022/ السعر: 440 (حوالي 4.0 دولارات أمريكية)

- 1 × 4p محطة متخلفة L-590-4P: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/17474/ السعر: 80 (حوالي 0.7 دولار أمريكي)

نأسف للارتباط غير الملائم للموقع الياباني ، يرجى البحث عن البائع الذي يتعامل مع أجزاء مماثلة مع الإشارة إلى تلك الروابط.

الخطوة 4: ② القسم الأوسط (دائرة التحكم بالتيار المستمر)

من هنا ، هو جزء التحكم في جهد التيار المستمر لمصدر الطاقة الرئيسي.

سيتم شرح تشغيل هذا الجزء لاحقًا بناءً على نتائج المحاكاة أيضًا.

أنا أستخدم بشكل أساسي LM317T الكلاسيكي مع ترانزستور طاقة كبير لقدرة خرج تيار كبيرة حتى 3A على حد سواء.

ولإلغاء جهد الخرج الأدنى 1.25V LM317T ، أضفت الصمام الثنائي D8 لـ Vf إلى Q2 Vbe.

أعتقد أن Vf لـ D8 تقريبًا. 0.6V و Q2 Vbe أيضًا تقريبًا. 0.65V ثم المجموع هو 1.25V.

(لكن هذا الجهد يعتمد على If و Ibe ، لذا يجب توخي الحذر لاستخدام هذه الطريقة)

الجزء حول Q3 المحاط بخط منقط غير مركب. (اختياري لميزة الإغلاق الحراري في المستقبل.)

الأجزاء المستعملة على النحو التالي ،

0．1Ω 2W أكيزوكي دينشو

المشتت الحراري 【34H115L70】 أجزاء Multsu

الصمام الثنائي المعدل (100V 1A) IN4001 ebay

LM317T Voltage Control IC Akizuki Denshi

General Purose NPN Tr 2SC1815 Akizuki Denshi

U2 LT6106 Current Sense IC Akizuki Denshi

تحويل الملعب PCB لـ LT6106 (SOT23) Akizuki Denshi

U3 Comparator IC NJM2903 Akizuki Denshi

وعاء 10kΩ 、 500Ω 、 ５KΩ Akizuki Denshi

الخطوة 5: قسم الإخراج

الجزء الأخير هو قسم الإخراج.

أنا أحب العدادات التناظرية الرجعية ، ثم اعتمدت العداد التناظري.

واعتمدت مفتاح بولي (فتيل قابل لإعادة الضبط) لحماية المخرجات.

الأجزاء المستعملة على النحو التالي ،

فتيل قابل لإعادة الضبط 2.5Ａ REUF25 Akizuki Denshi

2.2KΩ 2W مسجل نازف Akizuki Denshi

32 فولت تناظري فولت متر (لوحة متر) أكيزوكي دينشي

3A مقياس فولت تناظري (مقياس لوحة) Akizuki Denshi

طرف الإخراج MB-126G الأحمر والأسود Akizuki Denshi

لوح خبز عالمي 210 × 155 مم أكيزوكي دينشي

محطة للوح الخبز (كما تريد) أكيزوكي

الخطوة السادسة: إنهاء التجميع والاختبار

حتى الآن ، أعتقد أن اللوحة الرئيسية الخاصة بك قد اكتملت أيضًا.

يرجى متابعة توصيل الأسلاك بالأجزاء المرفقة بالعلبة مثل الكبسولات ، والعدادات ، والمحطات الطرفية.

إذا انتهيت من صنع المشروع.

الخطوة النهائية هي اختبار المشروع.

هذه المواصفات الأساسية لإمداد الطاقة التناظرية هي

1 ، 0 ～ 30V تعديل الجهد الناتج الخشنة والتعديل الدقيق.

2 ، 0 ～ 2.0A خرج التيار مع المحدد (أوصي باستخدامه تحت مواصفات المحول.)

3 ، مفتاح تغيير الجهد الناتج على اللوحة الخلفية لتقليل الخسارة البيئية

(0 ～ 12 فولت ، 12 30 فولت)

الاختبار الأساسي

اختبار عمل الدائرة.

لقد استخدمت مقاومة 5W 10Ω كحمل وهمي كما هو موضح في الصورة.

عند ضبط 5 فولت ، فإنه يوفر 0.5 أمبير. 10 فولت 1 أمبير ، 20 فولت 2.0 أمبير.

وعندما تقوم بضبط الحد الحالي على مستواك المفضل ، يعمل المحدد الحالي.

في هذه الحالة ، ينخفض جهد الخرج وفقًا لتيار الخرج المضبوط.

اختبار شكل الموجة راسم الذبذبات

أود أن أريكم أشكال موجات راسم الذبذبات أيضًا.

شكل الموجة الأول هو شكل موجة ارتفاع الجهد عند تشغيل طاقة الوحدة.

CH1 (أزرق) بعد المعدل مباشرة ومكثف 2200 فائق التوهج تقريبًا. 35V 5V / div).

CH2 (أزرق سماوي) هو جهد الخرج للوحدة (2V / div). يتم ضبطه على 12 فولت ويقلل من تموج الإدخال.

الشكل الموجي الثاني هو شكل موجة مكبرة.

CH1 و CH2 الآن 100mV / div. لم يتم ملاحظة تموج CH2 بسبب ملاحظات LM317 IC تعمل بشكل صحيح.

الخطوة التالية ، أود أن أختبر عند 11 فولت بحمل تيار 500 مللي أمبير (22Ω 5 واط). هل تتذكر انخفاض أوم I = R / E؟

ثم أصبح تموج جهد الدخل CH1 أكبر إلى 350mVp-p ، ولكن لم يتم ملاحظة تموج على جهد الخرج CH2 أيضًا.

أود المقارنة مع بعض منظم النوع الخلفي DC-DC مع نفس حمولة 500mA.

لوحظ ضوضاء تحويل كبيرة تبلغ 200 مللي أمبير على خرج CH2.

كما ترون،

بصفة عامة ، فإن مصدر الطاقة التناظري يناسب تطبيقات الصوت منخفضة الضوضاء.

ماذا عن ذلك ؟

إذا كان لديك سؤال آخر ، فلا تتردد في سؤالي.

الخطوة 7: الملحق 1: تفاصيل تشغيل الدائرة ونتائج المحاكاة

رائع ، تمت زيارة منشوراتي الأولى للعديد من القراء الذين يزيد عددهم عن 1 كيلو.

أنا ببساطة غراد لرؤية عداد العرض العديدة.

حسنًا ، أود العودة إلى موضوعي.

نتائج محاكاة قسم الإدخال

لقد استخدمت LT Spice simulator للتحقق من تصميم الدائرة.

فيما يتعلق بكيفية التثبيت أو كيفية استخدام LT Spice ، يرجى البحث في google.

إنه محاكاة تمثيلية مجانية وجيدة للتعلم.

التخطيط الأول مبسط لمحاكاة LT Spice وأود إرفاق ملف.asc أيضًا.

التخطيطي الثاني لمحاكاة المدخلات.

لقد حددت مصدر الجهد DC offset 0 ، السعة 36V ، freq 60Hz ، ومقاومة الإدخال 5ohm كمواصفات مقارنة للمحول. كما تعلم ، يتم عرض جهد خرج المحول في جذر متوسط التربيع ، ثم يجب أن يكون خرج 24Vrms 36Vpeak.

الشكل الموجي الأول هو مصدر الجهد + (أخضر) ومعدل الجسر + w / 2200 فائق التوهج (أزرق). سوف يذهب إلى حوالي 36 فولت.

لا يمكن لـ LT Spice استخدام مقياس جهد متغير ، أود تعيين قيمة ثابتة لهذه الدائرة.

انتاج التيار الكهربائي 12V الحد الحالي 1A من هذا القبيل. أود الانتقال إلى الخطوة التالية.

قسم التحكم في الجهد باستخدام LT317T

يوضح الشكل التالي عملية LT317 ، يعمل LT317 أساسًا كما يسمى منظم التحويلة ، وهذا يعني أن دبوس جهد الخرج إلى Adj. دبوس هو دائمًا جهد مرجعي 1.25 فولت بغض النظر عن جهد الدخل.

وهذا يعني أيضًا حدوث نزيف تيار معين في R1 و R2. LM317 الحالي يوجد أيضًا دبوس إلى R2 ، ولكنه صغير جدًا مثل 100uA ، ثم يمكننا إهماله.

حتى الآن ، يمكنك أن تفهم بوضوح أن I1 الحالي الذي يكون النزف في R1 ثابتًا دائمًا.

ثم يمكننا عمل الصيغة R1: R2 = Vref (1.25V): V2. اخترت 220Ω إلى R1 ، و 2.2K إلى R2 ،

ثم يتم تحويل الصيغة V2 = 1.25V x 2.2k / 220 = 12.5V. انتبه إلى جهد الخرج الحقيقي هو V1 و V2.

ثم يظهر 13.75V على دبوس الإخراج LM317 و GND. ونعلم أيضًا أنه عندما يكون R2 صفرًا ، يكون الناتج 1.25 فولت

تظل.

ثم استخدمت حلًا بسيطًا ، فقط استخدم محول الإخراج Vbe والصمام الثنائي Vf لإلغاء 1.25 فولت.

تحدث Vbe و Vf بشكل عام حول 0.6 إلى 0.7V. ولكن عليك أيضًا أن تدرك Ic - Vbe و If - Vf فأكريكوريستكس.

إنه يوضح أن هناك حاجة إلى تيار نازف معين عند استخدام هذه الطريقة لإلغاء 1.25 فولت.

لذلك أقوم بإضافة سجل النزيف R13 2.2K 2W. ينزف تقريبا. 5mA عند إخراج 12V.

حتى الآن ، أنا متعب قليلاً للتوضيح. أحتاج غداء وغداء بيرة. (لول)

بعد ذلك ، أود الاستمرار في الأسبوع المقبل تدريجيًا. لذلك آسف على الإزعاج الخاص بك.

الخطوة التالية أود أن أشرح كيف يعمل المحدد الحالي بدقة ، باستخدام محاكاة خطوة معلمة تحميل التوابل LT.

قسم المحدد الحالي باستخدام LT6106

يرجى زيارة موقع التكنولوجيا الخطية والاطلاع على ورقة البيانات الخاصة بتطبيق LT6106.

www.linear.com/product/LT6106

أود إظهار الرسم لشرح التطبيق النموذجي الذي يصف AV = 10 لمثال 5A.

يوجد سجل استشعار تيار 0.02 أوم والإخراج المحسوس من الخارج هو الآن 200mV / A بعد ذلك

سوف يرتفع دبوس الإخراج حتى 1V عند 5A ، أليس كذلك؟

دعونا نفكر في طلبي مع وضع هذا المثال النموذجي في الاعتبار.

هذه المرة نود استخدام الحد الحالي تحت 2A ، ثم 0.1 أوم مناسب.

في هذه الحالة خارج دبوس ارتفاع 2V في 2A؟ هذا يعني أن الحساسية هي الآن 1000mV / A.

بعد ذلك يتعين علينا القيام بذلك ، ما عليك سوى تشغيل / إيقاف تشغيل دبوس LM317 ADJ باستخدام المقارنة العامة

مثل NJM2903 LM393 أو LT1017 وترانزستور NPN العام مثل 2SC1815 أو BC337؟

التي قطعت مع الجهد المكتشف كعتبة.

حتى الآن ، انتهى شرح الدارة ، ولنبدأ محاكاة الدوائر الكاملة!

الخطوة 8: الملحق 2: محاكاة خطوة الدائرة ونتائج المحاكاة

أود أن أشرح ما يسمى بمحاكاة الخطوة.

تحاكي المحاكاة البسيطة المعتادة شرطًا واحدًا فقط ، ولكن مع محاكاة الخطوة ، يمكننا تغيير الظروف باستمرار.

على سبيل المثال ، يتم عرض تعريف محاكاة الخطوة لسجل التحميل R13 في الصورة التالية وأدناه.

.step param قائمة Rf 1k 100 24 12 6 3

هذا يعني أن قيمة R13 المعروضة مثل {Rf} تختلف من 1 كيلو أوم ، (100 ، 24 ، 12 ، 6) إلى 3 أوم.

كما هو واضح ، عندما يتم سحب تيار 1K أوم لتحميل R يكون ①12mA

(لأن جهد الخرج مضبوط الآن على 12 فولت).

و ②120 مللي أمبير عند 100 أوم ، ③1A عند 12 أوم ، ④2A عند 6 أوم ، ⑤4A عند 3 أوم.

ولكن يمكنك أن ترى أن جهد العتبة مضبوط على 1V بواسطة R3 8k و R7 2k (والجهد للمقارنة هو 5V).

ثم من الشرط ، من المفترض أن تعمل دائرة المحدد الحالية. الرسم التالي هو نتيجة المحاكاة.

ماذا عن ذلك حتى الآن؟

قد يكون من الصعب بعض الشيء فهمه. لأن نتيجة المحاكاة قد تكون صعبة القراءة.

تظهر الخطوط الخضراء جهد الخرج والخطوط الزرقاء تظهر تيار الخرج.

يمكنك أن ترى أن الجهد ثابت نسبيًا حتى 12 أوم 1 أمبير ، ولكن من 6 أوم 2 أمبير ينخفض الجهد إلى 6 فولت للحد من التيار إلى 1 أمبير.

يمكنك أيضًا أن ترى أن جهد خرج التيار المستمر من 12 مللي أمبير إلى 1 أمبير قد انخفض قليلاً.

يكاد يكون بسبب عدم وجود خطية Vbe و Vf كما أوضحت في القسم السابق.

أود إضافة المحاكاة التالية.

إذا حذفت D7 في مخطط المحاكاة كما هو مرفق ، فستكون نتائج جهد الخرج مستقرة نسبيًا.

(لكن جهد الخرج أصبح أعلى من السابق ، خارج المسار.)

لكنه نوع من مقايضة الأشياء ، لأنني أرغب في التحكم في هذا المشروع من 0 فولت حتى لو فقد الاستقرار قليلاً.

إذا بدأت في استخدام المحاكاة التناظرية مثل LT Spice ، فمن السهل التحقق من فكرة الدائرة التناظرية وتجربتها.

أممم ، يبدو في النهاية أنني انتهيت من الشرح الكامل في النهاية.

أحتاج بضع بيرة لعطلة نهاية الأسبوع (لول)

إذا كان لديك أي سؤال حول هذا المشروع ، فلا تتردد في سؤالي.

وآمل أن تستمتعوا جميعًا بحياة DIY جيدة مع مقالتي!

يعتبر،