Alimentatore da banco variabile analogico fai-da-te con limitatore di corrente di precisione: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

In questo progetto ti mostrerò come utilizzare il famoso LM317T con un transistor di potenza Current Booster e come utilizzare l'amplificatore di rilevamento di corrente Linear Technology LT6106 per il limitatore di corrente di precisione. Questo circuito potrebbe consentire di utilizzare fino a più di 5 A, ma questa volta viene utilizzato per soli 2A di carico leggero perché scelgo un trasformatore da 24V 2A relativamente piccolo e un piccolo involucro. E preferisco la tensione di uscita da 0,0 V, quindi aggiungo alcuni diodi in serie per annullare la tensione di uscita minima LM317 1,25 V. questa specifica. permette anche di protezione da cortocircuito. Questi circuiti sono combinati per creare un alimentatore da banco variabile analogico che genera 0,0V-28V e 0,0A-2A con limitatore di corrente di precisione. La regolazione e le prestazioni di rumore di fondo sono piuttosto buone rispetto a simili alimentatori basati su convertitori DC-DC. Pertanto questo modello è migliore da usare soprattutto per applicazioni audio analogiche. Iniziamo !

Passaggio 1: elenco schematico e delle parti

Vorrei mostrarvi l'intero schema di questo progetto.

Avevo diviso lo schema del foro in tre parti per una facile spiegazione.① Sezione di ingresso CA、② Sezione centrale (circuiti di controllo CC)、③ Sezione di uscita.

Vorrei continuare a spiegare l'elenco delle parti per ciascuna sezione rispettivamente.

Passaggio 2: preparazione alla perforazione della cassa e alla perforazione

Dovremmo raccogliere le parti esterne e forare prima la custodia (recinto).

Il design del case di questo progetto è stato realizzato con Adobe Illustrator.

Per quanto riguarda il posizionamento delle parti, ho fatto molte prove ed errori considerando e decidendo come mostra la prima foto.

Ma amo questo momento perché posso sognare cosa farò? o quale è meglio?

È come un'onda buona in attesa. È davvero tempo prezioso! LOL.

Ad ogni modo, vorrei allegare un file.ai e anche un file.pdf.

Per preparare la foratura della custodia, stampa il disegno su carta adesiva in formato A4 e incollalo sulla custodia.

Saranno segni quando forerai la custodia e sarà il design estetico per la custodia.

Se la carta si sporca, staccala e incollala di nuovo.

Se ti sei preparato per la foratura della custodia, puoi iniziare a forare la custodia in base ai segni del centro sulla custodia.

Ti consiglio vivamente di descrivere la dimensione dei fori sulla carta adesiva come 8Φ, 6Φ in questo modo.

Gli strumenti utilizzati sono un trapano elettrico, punte da trapano, punte da trapano a gradino e uno strumento per roditrice manuale o strumento Dremel.

Si prega di fare attenzione e prendere abbastanza tempo per evitare incidenti.

Sicurezza

Sono necessari occhiali di sicurezza e guanti di sicurezza.

Passaggio 3: Sezione di ingresso CA

Dopo aver terminato la foratura e la finitura della cassa, iniziamo a realizzare i quadri elettrici e il cablaggio.

Ecco l'elenco delle parti. Ci scusiamo per alcuni link sono per il venditore giapponese.

Spero che tu possa ottenere parti simili dai tuoi venditori vicini.

1. Parti usate di Sezione di ingresso CA

Venditore: Marutsu Parts- 1 x RC-3:

Prezzo: ￥ 1, 330 (circa US $ 12)

- 1 trasformatore di alimentazione CA da 24 V 2 A [HT-242]:

Prezzo: ￥2, 790 (circa US $ 26) se ti piace l'ingresso 220V, scegli [2H-242] ￥2, 880

- 1 x codice AC con spina:

Prezzo: ￥ 180 (circa US $ 1,5)

- 1 x scatola dei fusibili CA 【F-4000-B】 Parti Sato: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/Prezzo: ￥ 180 (circa US $ 1,5)

- 1 x interruttore di alimentazione CA (grande) NKK 【M-2022L/B】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15771/Prezzo: ￥ 380 (circa 3,5 USD)

- 1 x interruttore 12V/24V (piccolo) Miyama 【M5550K】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/112704/Prezzo: ￥ 181 (circa US $ 1,7)

- 1 x diodo raddrizzatore a ponte (grande) 400V 15A 【GBJ1504-BP】:https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12699673/Prezzo:￥318 (circa US $ 3,0)

- 1 x diodo raddrizzatore a ponte (piccolo) 400V 4A 【GBU4G-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12703750/Prezzo: ￥ 210 (circa US $ 2.0)

- 1 x condensatore grande 2200uf 50V 【ESMH500VSN222MP25S】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/52022/Prezzo: ￥ 440 (circa US $ 4.0)

- 1 x terminale ritardato 4p 【L-590-4P】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/17474/Prezzo: ￥ 80 (circa US $ 0,7)

Ci scusiamo per il collegamento scomodo al sito giapponese, per favore cerca il venditore che gestisce parti simili facendo riferimento a quei collegamenti.

Passaggio 4: ② Sezione centrale (circuito di controllo CC)

Da qui, è la parte di controllo della tensione CC dell'alimentatore principale.

Il funzionamento di questa parte verrà spiegato in seguito anche sulla base dei risultati della simulazione.

Fondamentalmente sto usando il classico LM317T con un grande transistor di potenza per una grande capacità di uscita di corrente fino a 3A allo stesso modo.

E per annullare la tensione di uscita minima di 1,25 V LM317T, ho aggiunto il diodo D8 per Vf a Q2 Vbe.

Immagino che Vf di D8 sia ca. 0,6V e Q2 Vbe anche ca. 0,65 V quindi il totale è 1,25 V.

(Ma questa tensione dipende da If e Ibe, quindi è necessario prestare attenzione per utilizzare questo metodo)

La parte intorno a Q3 circondata dalla linea tratteggiata non è montata. (come optional per la futura funzione di spegnimento termico.)

Le parti usate sono le seguenti, 0．1Ω 2W Akizuki Densho

dissipatore di calore 【34H115L70】Multsu Parts

Diodo raddrizzatore (100V 1A) IN4001 ebay

LM317T CI di controllo della tensione Akizuki Denshi

Generale Purose NPN Tr 2SC1815 Akizuki Denshi

U2 LT6106 Circuito integrato di rilevamento della corrente Akizuki Denshi

PCB conversione passo per LT6106 (SOT23) Akizuki Denshi

Comparatore U3 IC NJM2903 Akizuki Denshi

POT 10kΩ、500Ω、５KΩ Akizuki Denshi

Passaggio 5: Sezione di output

L'ultima parte è Sezione Output.

Mi piacciono i misuratori analogici retrò, quindi ho adottato il misuratore analogico.

E ho adottato un Poly Switch (fusibile ripristinabile) per la protezione dell'uscita.

Le parti usate sono le seguenti, Fusibile ripristinabile 2,5Ａ REUF25 Akizuki Denshi

Registro di spurgo 2.2KΩ 2W Akizuki Denshi

Voltmetro analogico 32V (misuratore da pannello) Akizuki Denshi

Voltmetro analogico 3A (misuratore da pannello) Akizuki Denshi

Terminale di uscita MB-126G Rosso e nero Akizuki Denshi

Tagliere per pane universale 210 x 155 mm Akizuki Denshi

Terminale per breadboard (come preferisci) Akizuki

Passaggio 6: terminare l'assemblaggio e il test

Finora, penso che anche la tua scheda madre sia stata completata.

Si prega di procedere con il cablaggio alle parti attaccate alla custodia come pod, misuratori, terminali.

Se hai finito di realizzare il progetto.

Il passo finale è testare il progetto.

Le specifiche di base di questo alimentatore analogico sono

1, regolazione grossolana della tensione di uscita 0~30V e regolazione fine.

2, 0～2.0A di corrente di uscita con limitatore (consiglio di utilizzare sotto le specifiche del trasformatore.)

3, interruttore di modifica della tensione di uscita sul pannello posteriore per ridurre la perdita ambientale

(0～12V, 12～30V)

Test di base

Testare il funzionamento del circuito.

Ho usato una resistenza da 5W 10Ω come carico fittizio come mostrato nella foto.

Quando imposti 5 V, fornisce 0,5 A. 10V 1A, 20V 2.0A.

E quando regoli il limite di corrente al tuo livello preferito, il limitatore di corrente funziona.

In questo caso, la tensione di uscita si riduce in base alla corrente di uscita di regolazione.

Test della forma d'onda dell'oscilloscopio

Vorrei mostrarvi anche le forme d'onda dell'oscilloscopio.

La prima forma d'onda è la forma d'onda che aumenta la tensione quando si accende l'unità.

CH1 (blu) è subito dopo il raddrizzatore e il condensatore da 2200uF circa. 35V 5V/div).

CH2 (azzurro cielo) è la tensione di uscita dell'unità (2V/div). È regolato a 12V e ha ridotto il ripple di ingresso.

La seconda forma d'onda è una forma d'onda ingrandita.

CH1 e CH2 ora sono 100 mV/div. L'ondulazione CH2 non viene osservata a causa del corretto funzionamento del feedback dell'IC LM317.

Il prossimo passo, vorrei testare a 11V con un carico di corrente di 500mA (22Ω 5W). Ricordi la I bassa di Ohm = R / E ?

Quindi l'ondulazione della tensione di ingresso CH1 diventa più grande fino a 350 mVp-p, ma non si osserva alcuna ondulazione anche sulla tensione di uscita CH2.

Vorrei fare un confronto con alcuni regolatori di tipo posteriore DC-DC con lo stesso carico di 500 mA.

Si osserva un rumore di commutazione di 200 mA sull'uscita CH2.

Come potete vedere, In generale, l'alimentatore analogico è adatto per applicazioni audio a basso rumore.

Che ne dici di quello ?

Se hai ulteriori domande, non esitare a chiedermele.

Passaggio 7: Appendice 1: dettagli sul funzionamento del circuito e risultati della simulazione

Wow, così tanti lettori oltre 1k sono stati visitati al mio primo post.

Sono semplicemente laureato per vedere il contatore di numerose visualizzazioni.

Bene, vorrei tornare al mio argomento.

Inserimento dei risultati della simulazione della sezione

Ho usato il simulatore LT Spice per verificare il design del circuito.

Per quanto riguarda come installare o come utilizzare LT Spice, cercalo su Google.

È un simulatore analogico gratuito e buono da imparare.

Il primo schema è una simulazione semplificata per LT Spice e vorrei allegare anche il file.asc.

Il secondo schema è per la simulazione di input.

Ho definito una sorgente di tensione DC offset 0, ampiezza 36V, freq 60Hz e resistore di ingresso 5ohm come specifiche comparative per il trasformatore. Come sapete, la tensione di uscita del trasformatore viene visualizzata in rms, quindi l'uscita 24Vrms dovrebbe essere 36Vpeak.

La prima forma d'onda è la sorgente di tensione + (verde) e il raddrizzatore a ponte + con 2200uF (blu). Andrà a circa 36V.

L'LT Spice non può utilizzare il potenziometro variabile, vorrei impostare un valore fisso su questo circuito.

Tensione di uscita 12V limite di corrente 1A così. Vorrei procedere al passaggio successivo.

Sezione di controllo della tensione utilizzando LT317T

La figura successiva mostra il funzionamento di LT317, fondamentalmente LT317 funziona come un cosiddetto regolatore shunt, significa che il pin della tensione di uscita su Adj. il pin è sempre una tensione di riferimento di 1,25 V indipendentemente dalla tensione di ingresso.

Significa anche che una certa corrente sanguina in R1 e R2. L'attuale LM317 agg. esiste anche il pin per R2, ma troppo piccolo come 100uA quindi possiamo trascurarlo.

Fino a questo punto, puoi chiaramente capire l'attuale I1 che sanguina in R1 è sempre costante.

Quindi potremmo creare la formula R1: R2=Vref(1.25V): V2. Scelgo da 220Ω a R1 e da 2.2K a R2, Quindi la formula viene trasformata V2 = 1,25 V x 2,2 k / 220 = 12,5 V. Tieni presente che la tensione di uscita reale è V1 e V2.

Quindi il 13,75 V viene visualizzato sul pin di uscita LM317 e GND. E anche consapevole di quando R2 è zero, uscita 1,25 V

rimanere.

Quindi ho usato una soluzione semplice, uso solo il transistor di uscita Vbe e il diodo Vf per annullare 1,25 V.

In generale, Vbe e Vf sono tra 0,6 e 0,7 V. Ma devi anche conoscere le caratteristiche Ic - Vbe e If - Vf.

Mostra che è necessaria una certa corrente di dispersione quando si utilizza questo metodo per annullare 1,25 V.

Quindi aggiungo un registro di spurgo R13 2.2K 2W. Sanguina ca. 5mA quando uscita 12V.

Fino a questo punto, sono un po' stanco di spiegare. Ho bisogno di pranzo e birra per pranzo. (lol)

Poi, mi piacerebbe continuare gradualmente fino alla prossima settimana. Mi dispiace per il tuo inconveniente.

Passaggio successivo Vorrei spiegare come funziona con precisione il limitatore di corrente, utilizzando la simulazione del passo del parametro di carico di LT Spice.

Sezione limitatore di corrente utilizzando LT6106

Visitare il sito della tecnologia lineare e consultare la scheda tecnica per l'applicazione LT6106.

www.linear.com/product/LT6106

Vorrei mostrare il disegno per spiegare l'applicazione tipica che descrive AV=10 per l'esempio 5A.

C'è un registro di rilevamento della corrente da 0,02 ohm e l'uscita rilevata dal pin out è ora 200 mV/A quindi

il pin out salirebbe fino a 1V a 5A, giusto?

Pensiamo alla mia applicazione con questo tipico esempio in mente.

Questa volta vorremmo utilizzare il limite di corrente inferiore a 2 A, quindi lo 0,1 ohm è adatto.

In questo caso il pin sale di 2V a 2A ? Significa che la sensibilità è ora 1000 mV/A.

Fatto ciò non ci resta che accendere/spegnere il pin ADJ LM317 con il comparatore generico

come NJM2903 LM393, o LT1017 e transistor NPN generici come 2SC1815 o BC337?

che si interrompe con la tensione rilevata come soglia.

Fino a questo punto, la spiegazione del circuito è finita e iniziamo le simulazioni complete del circuito!

Fase 8: Appendice 2: Simulazione della fase del circuito e risultati della simulazione

Vorrei spiegare la cosiddetta simulazione a gradini.

La solita simulazione semplice simula solo una condizione, ma con la simulazione a gradini possiamo cambiare le condizioni continuamente.

Ad esempio, la definizione della simulazione del passo per il registro di carico R13 è mostrata nella foto successiva e sotto.

.step param Lista Rf 1k 100 24 12 6 3

Significa che il valore R13 mostrato come {Rf} varia da 1K ohm, (100, 24, 12, 6) a 3 ohm.

Come ovviamente capito, quando la corrente di 1K ohm assorbita per caricare R è ①12mA

(perché la tensione di uscita è ora impostata su 12V).

e 120mA a 100 ohm, 1A a 12 ohm, 2A a 6 ohm, 4A a 3 ohm.

Ma puoi vedere che la tensione di soglia è impostata su 1V da R3 8k e R7 2k (e la tensione per il comparatore è 5V).

Quindi dalla condizione, il circuito del limitatore di corrente dovrebbe funzionare. Il prossimo disegno è il risultato della simulazione.

Che ne dici di questo fino a questo punto?

Potrebbe essere un po' difficile da capire. perché il risultato della simulazione potrebbe essere difficile da leggere.

Le linee verdi mostrano la tensione di uscita e le linee blu mostrano la corrente di uscita.

Puoi vedere che la tensione è relativamente stabile fino a 12 ohm 1A, ma da 6 ohm 2A la tensione diminuisce a 6V per limitare la corrente a 1A.

Puoi anche vedere che la tensione di uscita CC da 12 mA a 1 A è leggermente diminuita.

È quasi causato dalla non linearità di Vbe e Vf come ho spiegato nella sezione precedente.

Vorrei aggiungere la prossima simulazione.

Se si omette D7 sullo schema di simulazione come allegato, i risultati della tensione di uscita sarebbero relativamente stabili.

(ma la tensione di uscita sta diventando più alta del precedente, ovviamente.)

Ma è una specie di compromesso, perché mi piacerebbe controllare questo progetto da 0V anche se la stabilità è un po' persa.

Se inizi a utilizzare la simulazione analogica come LT Spice, è facile verificare e provare la tua idea di circuito analogico.

Ummm, alla fine sembra che alla fine abbia finito la spiegazione completa.

Ho bisogno di un paio di birre per il fine settimana (lol)

Se hai qualche domanda su questo progetto, non esitare a chiedermelo.

E spero che tutti voi possiate godervi una buona vita fai-da-te con il mio articolo!

Saluti,