Come realizzare un alimentatore da banco: 20 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Un alimentatore da banco è un kit estremamente utile da avere in giro per gli appassionati di elettronica, ma può essere costoso se acquistato dal mercato. In questo Instructable, ti mostrerò come realizzare un alimentatore da banco variabile con un budget limitato. È un ottimo progetto fai-da-te per principianti e per chiunque sia interessato all'elettronica.

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L'obiettivo principale del progetto è imparare come funziona un alimentatore lineare. All'inizio, per spiegare il principio di funzionamento di un alimentatore lineare, ho preso un esempio di alimentatore basato su LM 317. Per realizzare l'alimentatore finale, ho acquistato un kit di alimentazione da Banggood e l'ho assemblato.

Si tratta di un'alimentazione di tensione stabilizzata di alta qualità con la quale la tensione può essere regolata in modo continuo e l'intervallo in cui regolare la tensione è 0-30 V. Contiene anche un circuito di limitazione della corrente che può controllare efficacemente la corrente di uscita da 2mA a 3A con la capacità di regolare la corrente in modo continuo, e questa caratteristica unica rende questo dispositivo uno strumento indispensabile nel laboratorio di circuiti.

Caratteristica:

Tensione di ingresso: 24 V CA

Corrente di ingresso: 3A massimo

Tensione di uscita: da 0 a 30 V continua regolabile

Corrente di uscita: 2mA - 3A regolabile in continuo

Ondulazione della tensione di uscita: minimo 0,01%

Passaggio 1: strumenti e parti necessarie

Elenco delle parti:

1. Trasformatore riduttore - 24V, 3A (Jaycar)

2. Kit di alimentazione fai da te (Banggood / Amazon)

3. Dissipatore di calore e ventola (Banggood)

Misuratore da pannello 4. Volt-Amp (Amazon)

5. Manopola del potenziometro (Banggood)

6. Convertitore buck (Amazon)

7. Porta USB (Amazon)

8. Spina a banana per montante di rilegatura (Amazon)

9. Presa di alimentazione IEC3 (Banggood)

10. Interruttore a bilanciere (Banggood)

11. LED verde (Amazon)

12. Supporto LED (Banggod)

13. Tubo termoretraibile (Banggood)

14. Piedini in gomma autoadesivi (Amazon)

15. Filamento di stampa 3D-PLA (GearBest)

Strumenti/Macchina utilizzata

1. Stampante 3D - Creality CR-10 (Creality CR10S) o Creality CR-10 Mini

2. Saldatore (Amazon)

3. DSO-RIGOL (Amazon)

4. Pistola per colla (Amazon)

Passaggio 2: diagramma a blocchi di base

Prima di iniziare il processo di creazione, dovresti conoscere i componenti di base di un alimentatore lineare.

Gli elementi principali dell'alimentatore lineare sono:

Trasformatore: il trasformatore modifica la tensione di rete CA al valore desiderato. Viene utilizzato per ridurre la tensione. Questo serve anche per isolare l'alimentazione dall'ingresso di rete per motivi di sicurezza.

Raddrizzatore: l'uscita di potenza del trasformatore è in CA, questo deve essere convertito in CC. Il raddrizzatore a ponte converte CA in CC.

Condensatore/filtro di livellamento in ingresso: la tensione rettificata dal raddrizzatore è una tensione CC pulsante con un contenuto di ripple molto elevato. Ma questo non è ciò che vogliamo, vogliamo una forma d'onda CC pura senza ripple. Il circuito del filtro viene utilizzato per livellare le variazioni CA (ripple) dalla tensione rettificata. Per questo vengono utilizzati grandi condensatori di riserva.

Regolatore lineare: la tensione o la corrente di uscita oscillerà quando si verifica una variazione nell'ingresso dalla rete CA oa causa della variazione della corrente di carico all'uscita dell'alimentatore. Questo problema può essere eliminato utilizzando un regolatore di tensione. Manterrà l'uscita costante anche quando si verificano cambiamenti all'ingresso o altri cambiamenti.

Carico: caricamento dell'applicazione

Passaggio 3: trasformatore

Ingresso CA ad alta tensione che va in un trasformatore che di solito riduce la CA ad alta tensione dalla rete alla CA a bassa tensione richiesta per la nostra applicazione. Per la progettazione dell'alimentatore, la tensione secondaria del trasformatore viene selezionata considerando la tensione di uscita dell'alimentatore, perdite nel ponte di diodi e nel regolatore lineare. Sopra è mostrata una tipica forma d'onda del trasformatore da 24 V. In generale, consentiamo una caduta di circa 2 V - 3 V per la configurazione del raddrizzatore a ponte. Quindi la tensione secondaria del trasformatore può essere calcolata come di seguito

Esempio:

Supponiamo di voler realizzare un alimentatore con tensione di uscita di 30V e 3A.

Prima del raddrizzatore a ponte la tensione deve essere = 30 + 3 = 33V (Picco)

Quindi la tensione RMS = 33 /sq root (2) = 23,33 V

Il trasformatore di tensione nominale più vicino disponibile sul mercato è 24V. Quindi la nostra valutazione del trasformatore è 230V/24V, 3A.

Nota: il calcolo di cui sopra è una stima approssimativa per l'acquisto di un trasformatore. Per un calcolo accurato è necessario considerare anche la caduta di tensione sui diodi, la caduta di tensione del regolatore, la tensione di ripple e l'efficienza del raddrizzatore.

Passaggio 4: raddrizzatore a ponte

Il ponte raddrizzatore converte una tensione o corrente alternata nella corrispondente quantità di corrente continua (DC). L'ingresso a un raddrizzatore è ac mentre la sua uscita è unidirezionale pulsante DC.

La caduta di tensione su un diodo generico è di circa 0,7 V e il diodo Schottky è di 0,4 V. In ogni istante due dei diodi nel ponte raddrizzatore sono in funzione. Ma poiché il diodo conduce pesantemente, potrebbe effettivamente essere più alto. Un buon valore di sicurezza è il doppio dello standard o 0,7 x 2 = 1,4 V.

L'uscita CC dopo il raddrizzatore a ponte è approssimativamente uguale alla tensione secondaria moltiplicata per 1,414 meno la caduta di tensione attraverso i due diodi conduttori.

Vcc = 24 x 1,414 - 2,8 = 31,13 V

Passaggio 5: condensatore/filtro di livellamento

La tensione raddrizzata dal raddrizzatore è una tensione continua pulsante con un contenuto di ondulazione molto elevato. Le grandi increspature presenti nell'uscita ne rendono quasi impossibile l'utilizzo in qualsiasi applicazione di alimentazione. Quindi viene utilizzato un filtro. Il filtro più comune è l'utilizzo di un grande condensatore.

La forma d'onda di uscita risultante dopo il condensatore di livellamento è mostrata sopra.

Passaggio 6: regolatore

La tensione o la corrente di uscita cambierà o fluttuerà quando si verifica una variazione nell'ingresso dalla rete CA oa causa della variazione della corrente di carico all'uscita dell'alimentatore regolato oa causa di altri fattori come le variazioni di temperatura. Questo problema può essere eliminato utilizzando un IC regolatore o mediante un'opportuna circuiteria costituita da pochi componenti. Un regolatore manterrà l'uscita costante anche quando si verificano cambiamenti all'ingresso o altri cambiamenti.

IC come 78XX e 79XX vengono utilizzati per ottenere valori fissi di tensioni in uscita. Dove come IC come LM 317 possiamo regolare la tensione di uscita su un valore costante richiesto. L'LM317T è un regolatore di tensione positivo a 3 terminali regolabile in grado di fornire diversi Uscite di tensione CC diverse dall'alimentatore a tensione fissa. Il circuito di esempio sopra utilizza un regolatore di tensione LM3 17 IC. L'uscita raddrizzata dal raddrizzatore a ponte a onda intera viene alimentata a un IC regolatore LM317. Modificando il valore del potenziometro utilizzato in questo circuito, la tensione di uscita può essere controllata facilmente.

Fino ad ora ho spiegato come funziona un alimentatore lineare. Nei passaggi successivi spiegherò la costruzione di un alimentatore da banco assemblando un kit fai da te.