ספסל משתנה אנלוגי משתנה DIY/ מגביל זרם מדויק: 8 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

בפרויקט זה אראה לך כיצד להשתמש ב- LM317T מפורסם עם טרנזיסטור כוח זרם הנוכחי, וכיצד להשתמש במגבר תחושת זרם LT6106 לינארי למגביל זרם דיוק. מעגל זה עשוי לאפשר לך להשתמש ביותר מ -5A, אך הפעם הוא משמש לעומס קל 2A בלבד מכיוון שאני בוחר שנאי 24V 2A יחסית קטן ומארז קטן. ואני מעדיף מתח יציאה מ- 0.0V, ואז אני מוסיף כמה דיודות בסדרה כדי לבטל את מתח המוצא המינימלי של LM317 1.25V. המפרט הזה מאפשר לך גם הגנה על קצר חשמלי. מעגלים אלה משולבים ליצירת ספק כוח ספסל משתנה אנלוגי המייצר 0.0V-28V ו- 0.0A-2A עם מגביל זרם דיוק. הרגולציה וביצועי רצפת הרעש די טובים בהשוואה לספקי כוח מבוססי ממיר DC-DC. לכן עדיף להשתמש במודל זה במיוחד ליישומי שמע אנלוגיים. בואו נתחיל!

שלב 1: רשימת סכמטים וחלקים

אני רוצה להראות לך את כל הסכימה של הפרויקט הזה.

חילקתי את סכמת החורים לשלושה חלקים להסבר קל. Section קטע כניסת AC section section קטע אמצעי (מעגלי בקרת DC) section קטע פלט.

ברצוני להמשיך להסביר את רשימת החלקים לכל חלק בהתאמה.

שלב 2: הכנה לקדוח המארז וקידוח

עלינו לאסוף תחילה את החלקים החיצוניים ולקדוח את המארז (מארז).

עיצוב המארז של פרויקט זה נעשה באמצעות Adobe illustrator.

בנוגע למיקום החלקים, עשיתי הרבה ניסוי וטעייה בהתחשב ובהחלטה כתמונה ראשונית.

אבל אני אוהב את הרגע הזה כי אני יכול לחלום מה אעשה? או מה עדיף?

זה כמו גל טוב שמחכה. זה באמת זמן יקר בכלל! חחח.

בכל מקרה, אני רוצה לצרף קובץ an.ai וקובץ.pdf גם.

כדי להתכונן לקידוח המארז, הדפיסו את העיצוב לנייר דבק בגודל A4 והדביקו אותו למארז.

זה יהיה סימנים בעת קידוח המקרה, וזה יהיה העיצוב הקוסמטי למארז.

אם הנייר הלכלך, אנא קלף אותו והדבק שוב את הנייר.

אם התכוננתם לקידוחי מארז, תוכלו להתחיל את קידוח המארז בהתאם לסימני המרכז שעל המארז.

אני ממליץ לך בחום לתאר את גודל החורים על הנייר המודבק כ- 8Φ, 6Φ ככה.

שימוש בכלים הוא מקדחה חשמלית, מקדחים, מקדחי צעד וכלי כף יד או כלי דרמל.

אנא היזהר וקח מספיק זמן כדי למנוע תאונה.

בְּטִיחוּת

יש צורך במשקפי מגן וכפפות בטיחות.

שלב 3: Section מדור קלט AC

לאחר שסיימנו את הקידוח והגימור של המארז, נתחיל לייצר לוחות חשמליים וחיווט.

להלן רשימת החלקים. סליחה שכמה קישורים מיועדים למוכר יפני.

אני מקווה שתוכל לקבל חלקים דומים מהמוכרים הסמוכים שלך.

1. חלקים משומשים בסעיף כניסת AC

מוכר: Marutsu parts- 1 x RC-3:

מחיר: ￥ 1, 330 (בערך 12 $)

- 1 x 24V 2A שנאי מתח AC [HT-242]:

מחיר: ￥ 2, 790 (כ 26 $) אם אתה אוהב קלט 220V, בחר [2H-242] ￥ 2, 880

- קוד AC אחד עם תקע:

מחיר: ￥ 180 (כ -1.5 דולר ארה ב)

-1 x תיבת נתיכים AC 【F-4000-B Parts חלקי Sato: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/Price:￥180 (בערך 1.5 $)

- 1 x מתג מתח AC (גדול) NKK 【M-2022L/B】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15771/ מחיר: ￥ 380 (בערך 3.5 $)

- מתג 1 x 12V/24V (קטן) Miyama 【M5550K https: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/112704/ מחיר: ￥ 181 (בערך 1.7 $)

- 1 x דיודה מיישר גשר (גדולה) 400V 15A, GBJ1504-BP https: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12699673/ מחיר: ￥ 318 (כ -3.0 $)

- 1 x דיודה לתיקון גשר (קטן) 400V 4A, GBU4G-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12703750/ מחיר: ￥ 210 (כ -2.0 $)

- 1 x מעבה גדול 2200uf 50V 【ESMH500VSN222MP25S https: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/52022/ מחיר: ￥ 440 (בערך 4.0 $)

-1 x 4p פיגור terminal L-590-4P】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/17474/ מחיר: ￥ 80 (בערך 0.7 $)

סליחה על הקישור הלא נוח לאתר היפני, אנא חפש מוכר המטפל בחלקים דומים עם הפניה לקישורים אלה.

שלב 4: Section קטע אמצעי (מעגל בקרה DC)

מכאן, זהו חלק השליטה במתח DC החשמלי הראשי.

הפעולה של חלק זה תוסבר בהמשך גם על סמך תוצאות סימולציה.

בעיקרון אני משתמש ב- LM317T הקלאסי עם טרנזיסטור כוח גדול ליכולת פלט זרם גדול עד 3A כאחד.

וכדי לבטל את מתח המוצא המינימלי 1.25V LM317T, הוספתי דיודה D8 עבור Vf ל- Q2 Vbe.

אני מניח ש- Vf של D8 הוא בערך. 0.6V ו- Q2 Vbe גם בערך. 0.65V ואז הסכום הוא 1.25V.

(אך מתח זה תלוי ב- If ו- Ibe, לכן יש להקפיד על שימוש בשיטה זו)

החלק סביב Q3 המוקף בקו מנוקד אינו מותקן. (אופציונלי לתכונת כיבוי תרמי עתידי.)

חלקים משומשים הם להלן, 0．1Ω 2W Akizuki Densho

גוף קירור 【34H115L70 Parts חלקי Multsu

דיודה מיישר (100V 1A) IN4001 ebay

LM317T בקרת מתח IC Akizuki Denshi

מטרה כללית NPN Tr 2SC1815 Akizuki Denshi

U2 LT6106 Sense IC הנוכחי Akizuki Denshi

Pitch convert PCB עבור LT6106 (SOT23) Akizuki Denshi

U3 Comparator IC NJM2903 Akizuki Denshi

POT 10kΩ 、 500Ω 、 ５KΩ Akizuki Denshi

שלב 5: Section סעיף פלט

החלק האחרון הוא סעיף פלט.

אני אוהב מדי רטרו אנלוגיים, ואז אימצתי מד אנלוגי.

ואימצתי מתג פולי (נתיך הניתן לאפס) להגנה על הפלט.

חלקים משומשים הם להלן, נתיך שניתן להחזר 2.5Ａ REUF25 Akizuki Denshi

2.2KΩ רגיסטור לדמם 2W Akizuki Denshi

מד מתח אנלוגי 32V (מד לוח) Akizuki Denshi

מד וולט אנלוגי 3A (מד לוח) Akizuki Denshi

מסוף פלט MB-126G אדום ושחור Akizuki Denshi

לוח לחם אוניברסלי 210 x 155 מ מ אקיזוקי דנשי

מסוף ללוח לחם (כרצונך) אקיזוקי

שלב 6: סיים הרכבה ובדיקה

עד כה, אני חושב שגם הלוח הראשי שלך הושלם.

אנא המשך בחיווט לחלקים המחוברים למארז כמו תרמילים, מטרים, מסופים.

אם סיימת לבצע את הפרויקט.

השלב האחרון הוא בדיקת הפרויקט.

מפרטים בסיסיים של ספק כוח אנלוגי זה

1, 0 ～ 30V מתח פלט התאמה גסה והתאמה עדינה.

2, 0 ～ 2.0A זרם פלט עם מגביל (אני ממליץ להשתמש תחת מפרט שנאי)

3, מתג שינוי מתח פלט בלוח האחורי להפחתת ההפסד הסביבתי

(0 ～ 12V, 12 ～ 30V)

בדיקה בסיסית

בדיקת עבודת המעגלים.

השתמשתי במנגנון 5W 10Ω כעומס דמה כפי שמוצג בתמונה.

כאשר אתה מגדיר 5V, הוא מספק 0.5A. 10V 1A, 20V 2.0A.

וכאשר אתה מתאים את מגבלת הזרם לרמה המועדפת עליך, מגביל הזרם פועל.

במקרה זה, מתח המוצא יורד בהתאם לזרם הפלט המתאים שלך.

בדיקת צורות גל של אוסצילוסקופ

אני רוצה להראות לך גם צורות גל של אוסצילוסקופ.

צורת הגל הראשונה היא צורת גל עולה מתח כאשר אתה מפעיל את כוח היחידה.

CH1 (כחול) נמצא ממש אחרי מיישר וקבלים של 2200uF בקירוב. 35V 5V/div).

CH2 (שמיים כחולים) הוא מתח המוצא של היחידה (2V/div). הוא מותאם ל- 12V והקטין את אדוות הכניסה.

צורת הגל השנייה היא צורת גל מוגדלת.

CH1 ו- CH2 הם כעת 100mV/div. אדווה CH2 אינה נצפתה בגלל משוב IC LM317 פועל כראוי.

השלב הבא, אני רוצה לבדוק ב 11V עם עומס הנוכחי של 500mA (22Ω 5W). אתה זוכר את I = R / E הנמוך של Ohm?

אז אדווה מתח הכניסה CH1 הולכת וגדלה ל -350 mVp-p, אך לא נראה אדוה גם על מתח המוצא של CH2.

אני רוצה להשוות לאיזה ווסת מסוג DC-DC עם אותו עומס 500mA.

רעש מיתוג גדול של 200mA נצפה בפלט CH2.

כמו שאתה רואה, באופן כללי, אספקת אנלוגי מתאימה ליישום שמע בעל רעש נמוך.

מה לגבי זה ?

אם יש לך עוד שאלה אתה מוזמן לשאול אותי.

שלב 7: נספח 1: פרטי פעולת המעגלים ותוצאות סימולציה

וואו, כל כך הרבה קוראים של יותר מ -1,000 ביקרו בהודעה הראשונה שלי.

אני פשוט גראד לראות את מונה הצפייה הרבים.

ובכן, אני רוצה לחזור לנושא שלי.

תוצאות סימולציה של מדור קלט

השתמשתי בסימולטור LT Spice כדי לאמת את עיצוב המעגל.

לגבי אופן ההתקנה או אופן השימוש ב- LT Spice, אנא חפש בגוגל.

זה סימולטור אנלוגי חינמי וטוב ללמידה.

הסכימה הראשונה היא פשוטה להדמיית LT Spice ואני רוצה לצרף גם קובץ.asc.

הסכימה השנייה מיועדת לסימולציית קלט.

הגדרתי מקור מתח DC 0, משרעת 36V, תדר 60Hz ונגד כניסה 5ohm כמפרט השוואתי לשנאי. כידוע, מתח יציאת השנאי מוצג ב- rms, ואז פלט 24Vrms צריך להיות 36Vpeak.

צורת הגל הראשונה היא מקור מתח + (ירוק) ומיישר גשר + w/ 2200uF (כחול). הוא יגיע לסביבות 36V.

ה- LT Spice לא יכול היה להשתמש בפוטנציומטר משתנה, אני רוצה להגדיר ערך קבוע למעגל זה.

מתח יציאה 12V מגבלת זרם 1A ככה. אני רוצה להמשיך לשלב הבא.

סעיף בקרת מתח באמצעות LT317T

האיור הבא מראה את פעולת LT317, בעצם LT317 פועל כפי שנקרא רגולטור shunt זה אומר שסיכת מתח פלט ל- Adj. סיכה היא תמיד מתח התייחסות של 1.25V ללא קשר למתח הכניסה.

זה אומר גם זרם מסוים מדמם ב- R1 ו- R2. ההתאמה הנוכחית של LM317 pin to R2 קיימים גם כן, אך קטנים מדי כמו 100uA ואז נוכל להזניח אותו.

עד כאן, אתה יכול להבין בבירור את I1 הנוכחי אשר מדמם ב- R1 הוא תמיד קבוע.

אז נוכל ליצור את הנוסחה R1: R2 = Vref (1.25V): V2. אני בוחר 220Ω ל- R1 ו- 2.2K ל- R2, ואז הנוסחה הופכת V2 = 1.25V x 2.2k / 220 = 12.5V. שים לב למתח היציאה האמיתי הוא V1 ו- V2.

אז מופיע 13.75V בסיכת הפלט LM317 ו- GND. וגם מודע לכך כאשר R2 הוא אפס, פלט 1.25V

לְהִשָׁאֵר.

ואז השתמשתי בפתרון פשוט, אני פשוט משתמש במעבר הפלט Vbe ובדיודה Vf כדי לבטל 1.25V.

Vbe ו- Vf באופן כללי נעים סביב 0.6 עד 0.7V. אבל אתה צריך גם לדעת ל- Ic - Vbe ו- If - Vf caractoristcs.

זה מראה שצריך זרם דימום מסוים בעת שימוש בשיטה זו לביטול 1.25V.

לכן אני מוסיף רשם דימום R13 2.2K 2W. מדמם כ- 5mA כאשר פלט 12V.

עד כאן, אני קצת עייף להסביר. אני צריך בירה צהריים וארוחת צהריים. (חחח)

לאחר מכן, אני רוצה להמשיך לשבוע הבא בהדרגה. אז סליחה על אי הנוחות שלך.

השלב הבא ברצוני להסביר כיצד עובד מגביל הזרם בצורה מדויקת, באמצעות סימולציה של פרמטר עומס LT Spice.

קטע מגביל זרם באמצעות LT6106

בקר באתר הטכנולוגיה הלינארית וראה את גליון הנתונים של יישום LT6106.

www.linear.com/product/LT6106

אני רוצה להציג את הציור כדי להסביר יישום טיפוסי המתאר AV = 10 עבור דוגמא 5A.

יש רשם חושים נוכחי של 0.02 אוהם והפלט המורגש מהפין החוצה הוא כעת 200mV/A

הסיכה החוצה תעלה ל- 1V ב 5A, נכון?

בואו נחשוב על היישום שלי עם דוגמה אופיינית זו בחשבון.

הפעם נרצה להשתמש במגבלה הנוכחית מתחת ל- 2A, אז 0.1 אוהם מתאים.

במקרה זה סיכת החוצה עולה 2V ב 2A? פירוש הדבר שהרגישות היא כעת 1000mV/A.

לאחר מכן עלינו לעשות, פשוט הפעל / כבה את סיכת ה- ADJ LM317 עם המשווה הגנרי

כמו NJM2903 LM393, או LT1017 וטרנזיסטור NPN גנרי כמו 2SC1815 או BC337?

המתנתק עם המתח שזוהה כסף.

עד כאן, הסבר המעגל הסתיים, ונתחיל בסימולציות מעגל מלאות!

שלב 8: נספח 2: סימולציית שלב המעגלים ותוצאות סימולציה

אני רוצה להסביר מה שנקרא סימולציית צעדים.

סימולציה פשוטה רגילה מדמה תנאי אחד בלבד, אך בעזרת הדמיית צעדים, אנו יכולים לשנות תנאים ברציפות.

לדוגמה, הגדרת סימולציית צעדים לרשם העומסים R13 מוצגת בתמונה הבאה ומתחת.

.stap param Rf list 1k 100 24 12 6 3

המשמעות היא ערך R13 המוצג כמו {Rf} משתנה בין 1K אוהם, (100, 24, 12, 6) ל -3 אוהם.

כפי שמובן מאליו, כאשר הזרם של 1K אוהם שנמשך לעומס R הוא ①12mA

(כי מתח המוצא מוגדר כעת ל- 12V).

ו- ②120mA ב 100 אוהם, ③1A ב 12 אוהם, ④2A ב 6 אוהם, ⑤4A ב 3 אוהם.

אבל אתה יכול לראות את מתח הסף מוגדר ל- 1V על ידי R3 8k ו- R7 2k (והמתח עבור המשווה הוא 5V).

ואז ממצב ③ מעגל המגביל הנוכחי אמור לפעול. הציור הבא הוא תוצאת סימולציה.

מה עם זה עד כאן?

אולי קצת קשה להבין. מכיוון שתוצאת הסימולציה עשויה להיות קשה לקריאה.

קווים ירוקים מציגים מתח יציאה וקווים כחולים מציגים זרם פלט.

אתה יכול לראות שהמתח יציב יחסית עד 12 ohm 1A, אך מ -6 ohm מתח 2A יורד ל- 6V כדי להגביל את הזרם ל- 1A.

אתה יכול גם לראות את מתח המוצא של DC מ 12mA עד 1A מעט ירד.

זה כמעט נגרם על ידי חוסר לינאריות של Vbe ו- Vf כפי שהסברתי בחלק הקודם.

אני רוצה להוסיף סימולציה הבאה.

אם תשמיט D7 על סכמטי סימולציה כפי שהוא מצורף, תוצאות מתח המוצא יהיו יציבות יחסית.

(אך מתח המוצא הולך וגדל מהקודם, כמובן).

אבל זה סוג של החלפת דברים, כי אני רוצה לשלוט בפרויקט הזה מ- 0V גם אם היציבות קצת אבודה.

אם אתה מתחיל להשתמש בסימולציה אנלוגית כמו LT Spice, קל לבדוק ולנסות את רעיון המעגל האנלוגי שלך.

אממ, בסופו של דבר נראה שסיימתי בסופו של דבר הסבר מלא.

אני צריך כמה בירה לסוף שבוע (חחח)

אם יש לך שאלה בנוגע לפרויקט זה, אנא אל תהסס לשאול אותי.

ואני מקווה שכולכם תהנו מחיי DIY טובים עם המאמר שלי!

בברכה,