ספק כוח ליניארי מתכוונן: 10 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

מאפיינים:

• המרת AC - DC מתח יציאה כפולה (חיובי - קרקע - שלילי)
• מסילות חיוביות ושליליות מתכווננות
• רק שנאי AC יחיד
• רעש פלט (20MHz-BWL, ללא עומס): בסביבות 1.12mVpp
• רעש נמוך ויציאות יציבות (אידיאלי להפעלת אופאמפים ומגברים קדומים)
• מתח יציאה: +/- 1.25V עד +/- 25V זרם פלט מרבי: 300mA עד 500mA
• זול וקל להלחמה (כל חבילות הרכיבים הן DIP)

ספק כוח כפול עם רעש נמוך הוא כלי חיוני לכל חובב אלקטרוניקה. ישנן נסיבות רבות בהן יש צורך באספק פלט כפול כגון תכנון מגברים קדם והפעלת OPAMP. במאמר זה, אנו הולכים לבנות ספק כוח לינארי שמשתמש יכול להתאים את המסילות החיוביות והשליליות שלו באופן עצמאי. יתר על כן, רק שנאי AC רגיל בעל פלט יחיד משמש בכניסה.

[1] ניתוח מעגלים

איור 1 מציג את התרשים הסכימטי של המכשיר. D1 ו- D2 הן דיודות מיישר. C1 ו- C2 בונים את שלב המסנן להפחתת רעש ראשון.

שלב 1: איור 1, תרשים סכמטי של ספק הכוח עם רעש נמוך

R1, R2, C1, C2, C3, C4, C5 ו- C6 בונים מסנן RC נמוך לעבור אשר מפחית רעש ממסילות חיוביות ושליליות כאחד. ניתן לבחון את התנהגותו של מסנן זה הן בתיאוריה והן בפרקטיקה. אוסצילוסקופ בעל תכונת עלילת בודה יכול לבצע מדידות אלה, כגון Siglent SDS1104X-E. IC1 [1] ו- IC2 [2] הם מרכיבי הוויסות העיקריים של מעגל זה.

על פי גיליון הנתונים IC1 (LM317): "מכשיר LM317 הוא ווסת מתח חיובי בעל שלושה מסופים המתאים לספק יותר מ -1.5 A בטווח מתח יציאה של 1.25 V עד 37 V. הוא דורש רק שני נגדים חיצוניים כדי להגדיר את מתח המוצא. המכשיר כולל ויסות קו אופייני של 0.01% ווויסות עומס טיפוסי של 0.1%. הוא כולל הגבלת זרם, הגנה על עומס תרמי והגנה בטוחה על אזור הפעולה. הגנת עומס נשארת פונקציונלית גם אם מסוף ADJUST מנותק ".

כפי שזה ברור, הרגולטור הזה מציג נתוני ויסות קו ועומסים טובים, ולכן אנו יכולים לצפות לקבל מסילת תפוקה יציבה. זה זהה ל- IC2 (LM337). ההבדל היחיד הוא ששבב זה משמש לוויסות המתחים השליליים. D3 ו- D4 משמשים להגנה.

הדיודות מספקות נתיב פריקה בעל עכבה נמוכה למניעת פריקת הקבלים (C9 ו- C10) לפלט הרגולטורים. R4 ו- R5 משמשים להתאמת מתח היציאה. C7, C8, C9 ו- C10 משמשים לסינון רעשי הפלט שנותרו.

[2] פריסת PCB

איור 2 מציג את פריסת ה- PCB של המעגל. הוא מעוצב על לוח PCB חד שכבתי וכל חבילות הרכיבים הן DIP. די קל לכולם להלחם את הרכיב ולהתחיל להשתמש במכשיר.

שלב 2: איור 2, פריסת PCB של ספק הכוח

השתמשתי בספריות רכיבי SamacSys עבור IC1 [3] ו- IC2 [4]. ספריות אלה הן חינמיות וחשוב יותר לעקוב אחר תקני טביעת רגל תעשייתית. אני משתמש באלטיום, אז התקנתי ישירות את הספריות באמצעות התוסף Altium [5]. איור 3 מציג את הרכיבים שנבחרו. ניתן להשתמש בתוספים דומים עבור KiCad ותוכנות CAD אחרות.

שלב 3: איור 3, ספריות רכיבי SamacSys (תוסף AD) עבור IC1 (LM137) ו- IC2 (LM337)

איור 4 מציג מבט תלת -ממדי של לוח ה- PCB.

שלב 4: איור 4, תצוגה תלת -ממדית של לוח ה- PCB הסופי

[3] הרכבה ובדיקה איור 5 מציג את הלוח המורכב. החלטתי להשתמש בשנאי 220V עד 12V כדי לקבל מקסימום +/- 12V ביציאה. איור 6 מציג את החיווט הנדרש.

שלב 5: איור 5, לוח מעגלים מורכב

שלב 6: איור 6, תרשים שנאי וחיווט מעגל

על ידי סיבוב פוטנציומטרים רב -טווח R4 ו- R5, אתה יכול להתאים את המתחים על המסילות החיוביות והשליליות באופן עצמאי. איור 7 מציג דוגמה שבה התאמתי את הפלט ב- +/- 9V.

שלב 7: איור 7, +/- 9V מסילות בפלט

עכשיו הגיע הזמן למדוד את רעש הפלט. השתמשתי באוסילוסקופ Siglent SDS1104X-E המציג רגישות של 500uV/div בכניסה מה שהופך אותו לאידיאלי למדידות כאלה. שמתי את הערוץ-אחד על 1X, צימוד AC, מגבלת רוחב פס של 20MHz, ואז הגדרתי את מצב הרכישה על שיא זיהוי.

לאחר מכן הסרתי את עופרת הקרקע והשתמשתי במעיין קרקע. שים לב כי מדידה זו אינה עומס פלט. איור 8 מציג את מסך האוסילוסקופ ואת תוצאת הבדיקה. נתון ה- Vpp של הרעש הוא סביב 1.12mV. שימו לב כי הגדלת זרם הפלט תעלה את רמת הרעש/אדוות. זהו סיפור אמיתי לכל ספקי הכוח.

שלב 8: איור 8, רעש פלט של ספק הכוח (תחת אין עומס)

קצב ההספק של נגדי R1 ו- R2 מגדיר את זרם הפלט. אז בחרתי נגדים 3W. כמו כן, אם אתה מתכוון לצייר זרמים גבוהים או שהפרש המתח בין הכניסה והיציאה של הרגולטור גבוה, אל תשכח להתקין קירור קירור מתאים ב- IC1 ו- IC2. אתה יכול לצפות לקבל 500mA (מקסימום) באמצעות נגדים של 3W. אם אתה משתמש בנגדים של 2W, ערך זה יורד באופן טבעי למקום כלשהו של 300mA (מקסימום).

[4] חומרים

איור 9 מציג את שטר החומרים.

שלב 9: איור 9, שטר החומרים

שלב 10: הפניות

מקור:

[1] LM317 גליון הנתונים:

[2] LM337 גליון הנתונים:

[3]: סמל סכמטי וטביעת רגל PCB עבור LM317:

[4]: סמל סכמטי וטביעת רגל PCB עבור LM337:

[5]: תוסף Altium: