Ein Bench-Netzteil herstellen – wikiHow

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Ein Tischnetzteil ist ein äußerst praktischer Bausatz für Elektronik-Bastler, aber sie können teuer sein, wenn sie auf dem Markt gekauft werden. In diesem Instructable zeige ich Ihnen, wie Sie mit einem begrenzten Budget ein variables Labortisch-Netzteil herstellen können. Es ist ein großartiges DIY-Projekt für Anfänger und alle, die sich für Elektronik interessieren.

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Das Hauptziel des Projekts ist es zu lernen, wie ein lineares Netzteil funktioniert. Um das Funktionsprinzip eines linearen Netzteils zu erklären, habe ich am Anfang ein Beispiel eines LM 317-basierten Netzteils genommen. Für die Herstellung des endgültigen Netzteils, ich habe ein Netzteil-Kit von Banggood gekauft und zusammengebaut.

Dies ist eine hochwertige stabilisierte Spannungsversorgung, mit der die Spannung stufenlos geregelt werden kann und der Bereich, in dem die Spannung geregelt werden soll, 0-30 V beträgt. Es enthält sogar eine Strombegrenzungsschaltung, die den Ausgangsstrom von 2 mA bis 3 A effektiv steuern kann und den Strom stufenlos regulieren kann, und diese einzigartige Funktion macht dieses Gerät zu einem unverzichtbaren leistungsstarken Werkzeug im Schaltungslabor.

Besonderheit:

Eingangsspannung: 24V AC

Eingangsstrom: maximal 3A

Ausgangsspannung: 0 bis 30V stufenlos einstellbar

Ausgangsstrom: 2mA - 3A stufenlos einstellbar

Ausgangsspannungswelligkeit: mindestens 0,01%

Schritt 1: Erforderliche Werkzeuge und Teile

Liste der Einzelteile:

1. Abwärtstransformator - 24V, 3A (Jaycar)

2. DIY-Netzteil-Kit (Banggood / Amazon)

3. Kühlkörper und Lüfter (Banggood)

4. Volt-Amp-Panel-Messgerät (Amazon)

5. Potentiometerknopf (Banggood)

6. Buck-Konverter (Amazon)

7. USB-Anschluss (Amazon)

8. Binding Post Bananenstecker (Amazon)

9. IEC3-Steckdose (Banggood)

10. Wippschalter (Banggood)

11. Grüne LED (Amazon)

12. LED-Halter (Banggott)

13. Schrumpfschlauch (Banggood)

14. Selbstklebende Gummifüße (Amazon)

15. 3D-Druck Filament-PLA (GearBest)

Werkzeuge/ Maschine verwendet

1. 3D-Drucker - Creality CR-10 (Creality CR10S) oder Creality CR-10 Mini

2. Lötkolben (Amazon)

3. DSO-RIGOL (Amazon)

4. Klebepistole (Amazon)

Schritt 2: Grundlegendes Blockdiagramm

Bevor Sie mit dem Herstellungsprozess beginnen, sollten Sie die grundlegenden Komponenten eines linearen Netzteils kennen.

Die Hauptelemente der linearen Stromversorgung sind:

Transformator: Der Transformator ändert die Netzwechselspannung auf einen gewünschten Wert. Er dient zum Heruntersetzen der Spannung. Dies dient auch dazu, die Stromversorgung aus Sicherheitsgründen vom Netzeingang zu trennen.

Gleichrichter: Die Leistung des Transformators erfolgt in Wechselstrom, dieser muss in Gleichstrom umgewandelt werden. Der Brückengleichrichter wandelt Wechselstrom in Gleichstrom um.

Eingangsglättungskondensator / Filter: Die gleichgerichtete Spannung vom Gleichrichter ist eine pulsierende Gleichspannung mit sehr hohem Welligkeitsgehalt. Aber das wollen wir nicht, wir wollen eine reine welligkeitsfreie DC-Wellenform. Die Filterschaltung dient zum Glätten der Wechselstromschwankungen (Welligkeit) aus der gleichgerichteten Spannung. Dafür werden große Speicherkondensatoren verwendet.

Linearregler: Die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom schwankt, wenn sich der Eingang vom Wechselstromnetz ändert oder sich der Laststrom am Ausgang des Netzteils ändert. Dieses Problem kann durch Verwendung eines Spannungsreglers beseitigt werden auch bei Änderungen am Eingang oder anderen Änderungen konstant.

Last: Anwendungslast

Schritt 3: Transformator

Geben Sie Hochspannungs-Wechselstrom in einen Transformator ein, der normalerweise den Hochspannungs-Wechselstrom vom Netz auf den für unsere Anwendung erforderlichen Niederspannungs-Wechselstrom herabsetzt. Für die Auslegung des Netzteils wird die Sekundärspannung des Transformators unter Berücksichtigung der Ausgangsspannung des Netzteils ausgewählt. Verluste in der Diodenbrücke und dem Linearregler. Eine typische Wellenform eines 24-V-Transformators ist oben gezeigt. Im Allgemeinen erlauben wir einen Abfall von etwa 2 V - 3 V für die Brückengleichrichterkonfiguration. Die Sekundärspannung des Transformators kann also wie folgt berechnet werden

Beispiel:

Angenommen, wir möchten ein Netzteil mit einer Ausgangsspannung von 30 V und 3 A herstellen.

Vor dem Brückengleichrichter muss die Spannung = 30 + 3 = 33V (Peak) sein

Also die Effektivspannung = 33 /sq root (2) = 23,33 V

Der nächstgelegene auf dem Markt erhältliche Nennspannungstransformator ist 24 V. Unsere Transformatorleistung beträgt also 230V/24V, 3A.

Hinweis: Die obige Berechnung ist eine grobe Schätzung für den Kauf eines Transformators. Für eine genaue Berechnung müssen Sie auch den Spannungsabfall über den Dioden, den Spannungsabfall des Reglers, die Welligkeitsspannung und den Gleichrichterwirkungsgrad berücksichtigen.

Schritt 4: Brückengleichrichter

Die Gleichrichterbrücke wandelt eine Wechselspannung oder einen Wechselstrom in eine entsprechende Gleichstromgröße (DC) um. Der Eingang zu einem Gleichrichter ist Wechselstrom, während sein Ausgang ein unidirektionaler pulsierender Gleichstrom ist.

Der Spannungsabfall an einer Allzweckdiode beträgt etwa 0,7 V und eine Schottky-Diode beträgt 0,4 V. Zu jedem Zeitpunkt sind zwei der Dioden in der Gleichrichterbrücke in Betrieb. Da die Diode jedoch stark leitet, kann sie effektiv höher sein. Ein guter sicherer Wert ist das Doppelte des Standards oder 0,7 x 2 = 1,4 V.

Der Gleichstromausgang nach dem Brückengleichrichter ist ungefähr gleich der Sekundärspannung multipliziert mit 1,414 minus dem Spannungsabfall an den beiden leitenden Dioden.

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

Schritt 5: Glättungskondensator / Filter

Die gleichgerichtete Spannung vom Gleichrichter ist eine pulsierende Gleichspannung mit sehr hohem Welligkeitsgehalt. Die großen Welligkeiten, die im Ausgang vorhanden sind, machen es fast unmöglich, ihn in irgendeiner Stromversorgungsanwendung zu verwenden. Daher wird ein Filter verwendet. Der gebräuchlichste Filter ist die Verwendung eines großen Kondensators.

Die resultierende Ausgangswellenform nach dem Glättungskondensator ist oben gezeigt.

Schritt 6: Regler

Die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom ändert sich oder schwankt, wenn sich der Eingang vom Wechselstromnetz ändert oder aufgrund einer Änderung des Laststroms am Ausgang des geregelten Netzteils oder aufgrund anderer Faktoren wie Temperaturänderungen. Dieses Problem kann durch die Verwendung eines Regler-ICs oder durch eine geeignete Schaltung aus wenigen Komponenten beseitigt werden. Ein Regler hält den Ausgang konstant, auch wenn Änderungen am Eingang oder andere Änderungen auftreten.

ICs wie 78XX und 79XX werden verwendet, um feste Spannungswerte am Ausgang zu erhalten. Während ICs wie LM 317 die Ausgangsspannung auf einen erforderlichen konstanten Wert einstellen können. Der LM317T ist ein einstellbarer positiver Spannungsregler mit 3 Anschlüssen, der verschiedene Gleichspannungsausgänge außer der Festspannungsversorgung. Die obige Beispielschaltung verwendet einen LM3 17 Spannungsregler-IC. Der gleichgerichtete Ausgang des Vollwellen-Brückengleichrichters wird einem LM317-Regler-IC zugeführt. Durch Ändern des in dieser Schaltung verwendeten Potentiometerwertes kann die Ausgangsspannung einfach gesteuert werden.

Bisher habe ich erklärt, wie ein Linear-Netzteil funktioniert.