En strømforsyning er utvivlsomt et absolut nødvendigt udstyr til ethvert elektroniklab eller enhver, der ønsker at lave elektronikprojekter, især en variabel strømforsyning. I denne vejledning viser jeg dig, hvordan jeg lavede en LM317 lineær positiv regulatorbaseret variabel 1,2-30V (1,2V til input spænding-2.7V faktisk) strømforsyning.

Dette er de funktioner, jeg ønskede, at min PSU skulle have.

• Én variabel udgang med minimumstrøm 2 A.
• Fast 12 V udgang med 2A.
• Fast 5 V udgang med 2 A.
• Faste 3,3 V udgang med 1A.
• To USB-porte til opladningstelefoner ved 1A.

Strømforsyningen bruger ikke nogen transformer i stedet reducerer den konstant indgangsspænding i intervallet 15-35V til mange forskellige spændinger ved udgangen. Så du kan strømforsyne denne enhed med enhver SMPS med en nominel spænding på 15-35V og nuværende 2-5A ELLER en transformator forsyning med samme specifikationer.

forsyninger:

Trin 1: Gør klar

1. Gå til http://www.autodesk.com/products/eagle/free-download og download Eagle skematisk capture software til dit operativsystem.
2. Gå til http://www.sketchup.com/download og download den nyeste version af SketchUp og installer den.
3. Find en god SMPS med en spænding på mellem 15-36V ELLER lav en transformatorbaseret forsyning med 15-36V DC udgangsspænding.

Trin 2: Skematisk

Skematisk vil give dig et indblik i min plan. Men det var ikke designet til at generere en PCB-fil, som jeg plejer at perfonte for mine one-off designs. Så jeg var ligeglad med komponentpakkerne. Du skal vælge de rigtige pakker, hvis du vil oprette et printkortlayout. Der er tre LM317s og tre TIP2955 PNP passerer transistorer for hver. Hver af disse LM317'er vil reducere 36V-indgangen til programmerede spændinger. U2 vil udgive en konstant 12V, U3 udsender en variabel spænding, og U1 vil producere en ekstra 12V til andre 5V og 3,3 regulatorer for at reducere den varme, der forringes af dem.

LM317 kan give udgangsstrøm på mere end 1,5A. Men i dette tilfælde må LM317 med stor forskel i indgangs- og udgangsspændinger aflevere overskydende effekt som varme; så meget varme. Så vi bruger pass elementer. Her har jeg brugt TIP2955 strømtransistor som passelement på den positive side. Du kunne bruge TIP3055 eller 2N3055 som passelement på den negative side eller udgangssiden. Men grunden til, at jeg valgte PNP, er, fordi de ikke ændrer udgangsspændingen, som NPN-transistorer ville gøre (output vil være + 0,7V højere, når NPN bruges). PNP transistorer bruges som passelementer i lav dropout og ultra-low dropout regulatorer. Men de udviser nogle problemer med udgangsstabilitet, som kan formindskes ved at tilføje kondensatorer til udgangen.

2W modstandene R5, R7 og R9 vil producere nok spænding til at forspænde passetransistorerne ved lave strømme. Den ekstra 12V udgang er tilsluttet til indgange på tre LM2940 ultra-low dropout 5V 1A regulatorer, hvoraf to bruges til USB-udgange, og den anden er til frontpanel udgang. En af 5V-udgangen er forbundet til a AMS1117 regulator for 3.3V output. Så det er et serie netværk af forskellige regulatorer.

Den variable udgang er taget fra U3 som vist i skematisk. Jeg brugte et 5K potentiometer i serie med en 1K pot til grov og fin justering af udgangsspændingen. En DSN DVM-368 (tutorial på min hjemmeside) voltmeter modul er forbundet til variabel output for at vise spændingen på frontpanelet. Se afsnittet "Ledningsføring" for at se de ændringer, der skal foretages på voltmetermodulet. Du kan bruge andre V eller A moduler uden mange ændringer.

Download høj opløsning PNG billede af skematisk her.

Eller download forskellige størrelser fra Instructables: http://www.instructables.com/file/F278MX2J4IQ00GW/

Trin 3: SketchUp 3D Model

For at planlægge forbindelsenes placering, skifte osv. Og for at få korrekte dimensioner til at skære MDF bord, aluminiumkanal osv., Lavede jeg først en 3D-model af PSU-boksen i SketchUp. Jeg havde allerede alle komponenter med mig. Så design af modellen var let. Jeg brugte MDF bord af tykkelse 6 mm og aluminiumprofiler (vinkel) af størrelse 25 mm og tykkelse 2 mm. Du kan downloade SketchUp-modelfilen ved at bruge linket nedenfor.

LM317 PSU SketchUp 2014-fil: Download filen nedenfor. Du kan downloade, ændre og omfordele dette materiale.

Trin 4: Indsamle værktøjer og dele

Disse er de nødvendige materialer, værktøjer og komponenter.

Til PSU-boks,

• MDF bord af tykkelse 6 mm.
• Aluminium vinklet ekstruderinger - størrelse 25 mm, tykkelse 2 mm.
• 25 mm maskinskruer med slidset, rund hoved og kompatible møtrikker og skiver.
• Akryl- eller ABS-ark med tykkelse 3-4 mm.
• Old CPU Aluminium kølebøjle og ventilator.
• PVC fødder af størrelse 1,5 cm.
• Matte sort spray maling.
• MDF primer.

Til printkort,

• 3x TIP2955 (TO-247 pakke)
• Glimmerisolatorer til TO-247 transistorer
• 3x LM317T
• 3x LM2940
• 1x AMS1117-3.3
• 3x 2W, 100 ohm modstande
• 10x 100 nF keramiske kondensatorer
• 6x 1N4007 dioder
• 470 uF, 40V elektrolytiske hætter
• 1x 6A4 diode
• 3x 1K modstande
• 3x 200 ohm modstande
• 1x 3-4A sikringer og sikringsholdere
• 100 uF, 10V elektrolytiske kapper
• 1x 1K lineært potentiometer
• 1x 5K lineært potentiometer
• 2x Potentiometer knapper
• 2-polede klemblokke
• Køleskabe til TO220 pakker
• Varmepumpe pasta
• 4x SPST Toggle / Lever switche
• Kabler og ledninger fra gamle pc-strømforsyninger
• Varmekrympeslanger på 3 mm og 5 mm
• Perforeret matrix PCB
• Mand-pin headers
• 2x Female USB type A receptorer
• 4x højttalerkontakter ELLER 8x bindende indlæg
• 1x SPST / DPDT rocker switch
• 4x 3mm / 5mm LED'er
• 1x DSN-DVM-368 voltmeter
• 5x Female DC tønde stik (skrues)
• Plastic standoffs

Værktøj

• Hacksaw knive
• Boremaskine
• Næsespiller
• Forskellige typer af filer
• Forskellige typer af nøgler
• Målebånd
• Sort permanent CD-mærke
• Mange typer af Philips og slotted screw drivers (køb et kit)
• Indtrækbar kniv og knive
• Rotary værktøj (ikke nødvendigt hvis du har dygtighed)
• 300 og 400 gritstørrelsespapirer
• Nipper (til kobberledninger)
• Multimeter
• Loddekolbe
• Loddetråd og flux
• Wire strippere
• Pincet
• Og ethvert værktøj, du kan finde.
• Forurenings / støvmaske for at beskytte mod maling.

Trin 5: Opbygning af kredsløbskortet

Skær paraplyen efter dine krav. Derefter placeres og loddes komponenter som vist i skematisk. Jeg lavede ikke en PCB-fil til ætsning. Men du kan bruge den skematiske Eagle-fil nedenfor til at lave et printkort alene. Ellers brug din opfindsomhed til at planlægge placeringer og routing og lodde alt fint. Vask printkortet med IPA (isopropylalkohol) opløsning for at rense alle loddematerialer.

Trin 6: Opbygning af boksen

Alle de dimensioner, som MDF bordet, aluminiumskanalerne skal skære, hulmål, hulplaceringer og alle er i SketchUp-modellen. Bare åbn filen i SketchUp. Jeg har grupperet dele sammen, så du nemt kan gemme dele af modellen og bruge måleværktøjet til at måle målene. Alle dimensioner er i mm eller cm. Brug 5 mm bits til boring af huller. Kontroller altid, at huller og andre dele er justeret for at sikre, at alt sammen nemt matcher hinanden. Brug sandpapir til at udjævne overfladen af ​​MDF- og aluminiumkanaler.

Du får ideen om, hvordan du bygger boksen, når du har undersøgt 3D-modellen. Du kan ændre det efter dine behov. Dette er et sted, hvor du kan sætte din kreativitet og fantasi til maksimal brug.

Til frontpanelet skal du bruge akryl- eller ABS-ark og skære huller i det ved hjælp af en laserskærer, hvis du kan få adgang til en. Men desværre havde jeg ikke en lasermaskine, og det var en kedelig opgave at finde en. Så jeg besluttede at holde fast i den traditionelle tilgang. Jeg fandt plastikrammer og kasser fra gamle køleskabe fra en skrotbutik. Faktisk købte jeg dem for en urimelig pris. En af rammen var tyk og flad nok til at blive brugt som frontpanel; det var ikke for tykt eller for tyndt. Jeg skar det med korrekte målinger og boret og skår huller i den for at rumme alle kontakter og udgangskontakter. En hacksav og en boremaskine var mine vigtigste redskaber.

På grund af boxens specifikke design kan du få problemer med at fastgøre frontpanelet til resten af ​​kassen. Jeg limede plastikstykker af ABS plast bag de forreste vinkler og skruet direkte til dem uden at have brug for møtrikker. Du bliver nødt til at gøre noget som dette eller noget bedre.

Til køleskabet brugte jeg en fra en gammel CPU-køler. Jeg har boret huller i det og fastgjort alle tre pass transistorer med glimmer isolatorer (DETTE ER VIGTIGT!) mellem dem til elektrisk isolering. At realisere køleskabet alene ville ikke gøre jobbet, jeg tilføjede senere en køleblæser fra ydersiden af ​​heatsinken og tilsluttede den til ekstra 12V.

Trin 7: Maling af boksen

Først skal du sande MDF'en med 300 eller 400 sandpapir. Påfør derefter tyndt, ensartet lag af træprimer eller MDF-primer. Påfør et andet lag, efter at det første lag er tørret nok. Gentag dette efter dine krav og lad det tørre i 1 eller 2 dage. Du skal sænke primerlaget, før du kan sprøjte malingen. Maleri er nemt ved hjælp af komprimerede maling dåser.

Trin 8: Ledninger

Fastgør brættet, du loddet i midten af ​​bundpladen, og skru det ved hjælp af små maskinskruer og afstand mellem dem. Jeg brugte ledninger fra gamle computer strømforsyninger, da de er af god kvalitet. Du kan enten lodde ledninger direkte til bordet eller bruge stik eller pin headers. Jeg gjorde PSU'en i en fart, så jeg ikke brugte nogen stik. Men det anbefales at bruge stik, når og hvor det er muligt, for at gøre alt modulært og nemt at montere og demontere.

Jeg havde stødt på nogle temmelig mærkelige problemer under ledningsføring og den første test. Den første var ustabiliteten af ​​produktionen. Da vi bruger PNP-passelementer, vil udgangen oscillere, hvilket giver reduceret effektiv DC-spænding på måleren. Jeg var nødt til at forbinde elektrolytkondensatorer med høj værdi for at rette op på dette problem. Næste problem var forskellen i udgangsspænding i brættet og på udgangsstikkene! Jeg ved stadig ikke præcis, hvad problemet er, men jeg løst dette ved at lodde nogle højværdier modstande, 1K, 4.7K osv. Direkte på udgangsterminalerne. Jeg brugte 2K (1K + 1K) modstandsværdi til at programmere Aux 12V og hoved 12V udgange.

Vi har kun brug for DSN-DVM-368 voltmeter til variabel output, da alle andre udgange er fast. Først skal du afbryde (VIGTIG!) Jumperen (Jumper 1) som vist i figuren, brug derefter de tre ledninger som i skematisk. Voltmeteret har allerede en 5V regulator inde. Feeder 12V direkte til det vil forårsage uønsket opvarmning. Så vi bruger en 7809, 9V regulator mellem AUX 12V og Vcc-indgangen på voltmeteret. Jeg var nødt til at gøre 7809 til en "flydende" komponent, som den blev tilføjet, efter at jeg lod loddet brede.

Trin 9: Testning

Tilslut en SMPS med en spænding på mellem 15-35V og strøm på minimum 2A, til input af brættet, selvom en DC-tromle-stik. Jeg brugte 36V 2A SMPS med overstrømsbeskyttelse (shutdown) indbygget. Se over målebordet fra belastningstesten.

Belastningsregulering her er ikke så god på grund af udgangseffektbegrænsningen af ​​SMPS'en, jeg bruger. Det vil begrænse strømmen og nedlukning ved høje strømme. Så jeg kunne ikke udføre surge nuværende tests. Upto 14V syntes belastningsreguleringen godt. Men over 15V spænding (# 8, # 9, # 10), når jeg forbinder belastningen, vil udgangsspændingen falde til omkring 15V med en konstant strøm på 3,24A. Ved # 10 er den spændte spænding halvdelen af ​​den indstillede spænding ved 3,24A strøm! Så det så ud som om min SMPS ikke leverede nok strøm til at holde spændingen til det, der er sat. Den maksimale effekt, jeg kunne få, var ved # 11, på 58W. Så så længe du holder strømmen lav, vil udgangsspændingen forblive, hvor den skal. Hold altid øje med spændingen, strømmen og temperaturen på køleanlægget, da en betydelig mængde strøm vil blive spredt der.

Trin 10: Efterbehandling

Når du er færdig med testene, skal du samle alt og mærke frontpanelet som du vil. Jeg malede frontpanelet med sølvmaling og brugte en permanent markør til at mærke ting (ikke en god måde at gøre). Jeg sætte en DIY klistermærke jeg fik med min første Arduino, på forsiden.

Trin 11: Fordele og ulemper

Der er mange fordele og ulemper med dette strømforsyningsdesign. Det er altid værd at studere dem.

Fordele

• Let at designe, bygge og modificere, da det er en lineær reguleret strømforsyning.
• Mindre uønskede ripples ved output sammenlignet med almindelige SMPS enheder.
• Mindre EM / RF interferens produceret.

Ulemper

• Dårlig effektivitet - det meste af strømmen bliver spildt som varme på kølefladerne.
• Dårlig belastning regulering i forhold til SMPS strømforsyning design.
• Stor i størrelse sammenlignet med lignende power SMPS'er.
• Ingen aktuelle måling eller begrænsning.

Trin 12: Fejlfinding

Et digitalt multimeter er det bedste værktøj til fejlfinding af strømforsyningsproblemer. Tjek alle regulatorer inden lodning ved hjælp af et brødbræt. Hvis du har to DMM'er, så er det muligt at måle strømmen og spændingen samtidig.

1. Hvis der ikke er strøm på udgangen, skal du kontrollere spændingerne fra indgangsstiften ved regulatorindgangsstifterne og kontrollere om PCB-tilslutningerne er korrekte.
2. Hvis du finder udgangen oscillerende, skal du tilføje en elektrolytkondensator med en værdi på mindst 47uF nær udgangsterminalerne. Du kan lodde dem direkte til udgangsterminalerne.
3. Udskær ikke udgangene eller tilslut lavimpedansbelastningen ved udgange. Det kunne få regulatorerne til at mislykkes, da der ikke er nogen nuværende begrænsning i vores design. Brug en passende værdi sikring ved hovedindgangen.

Trin 13: Forbedringer

Dette er en grundlæggende lineær strømforsyning. Så der er meget du kan forbedre. Jeg byggede dette i en fart, fordi jeg havde brug for en slags variabel strømforsyning så dårligt. Ved hjælp af dette kan jeg bygge en bedre "Precision Digital Power Supply"i fremtiden. Nu er der nogle måder, du kan forbedre det nuværende design,

1. Vi brugte lineære regulatorer som LM317, LM2940 osv. Som jeg sagde før, er disse så ineffektive og kan ikke bruges til batteridrevet installation. Så hvad du kan gøre er at finde en af ​​de billige DC-DC buck moduler fra enhver online butik og erstatte de lineære regulatorer med dem. De er mere effektive (> 90%), har bedre belastningsregulering, mere aktuelle kapacitet, nuværende begrænsning, kortslutningsbeskyttelse og alt. LM2596 er en af ​​den slags. Buck-modulerne har et præcisionspotentiometer på toppen. Du kan erstatte det med en "multi-turn potentiometer"og brug den på frontpanelet i stedet for normale lineære potter. Det giver dig mere kontrol over udgangsspændingen.
2. Vi har kun brugt et voltmeter her, så vi er blinde om den nuværende, vores PSU leverer. Der er tilgængelige billige "Voltage and Current" målemoduler. Køb en og tilføj til udgangen, kan være en for hver udgang.
3. Der er ingen nuværende begrænsende funktion i vores design. Så prøv at forbedre det ved at tilføje en nuværende begrænsende funktion.
4. Hvis din heatsink fan er støjende, så prøv at tilføje en temperaturfølsom fan controller kan være med hastighedsregulering.
5. En batteriopladningsfunktion kan nemt tilføjes.
6. Separate udgange til LED-test.

Første pris i

Strømforsyningskonkurrence