DIY analoges variable Bench-Netzteil mit Präzisions-Strombegrenzer - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

In diesem Projekt zeige ich Ihnen, wie Sie den berühmten LM317T mit einem Stromverstärker-Leistungstransistor verwenden und wie Sie den Strommessverstärker LT6106 von Linear Technology für einen Präzisionsstrombegrenzer verwenden. Mit dieser Schaltung können Sie möglicherweise bis zu mehr als 5 A verwenden, aber diesmal es wird für nur 2A leichte Last verwendet, weil ich einen relativ kleinen 24V 2A Transformator und ein kleines Gehäuse gewählt habe. Und ich bevorzuge eine Ausgangsspannung von 0,0 V, dann füge ich einige Diode(n) in Reihe hinzu, um die minimale Ausgangsspannung von LM317 von 1,25 V aufzuheben. diese spez. ermöglicht Ihnen auch einen Kurzschlussschutz. Diese Schaltungen werden zu einem analogen, variablen Tischnetzteil kombiniert, das 0,0V-28V und 0,0A-2A mit Präzisionsstrombegrenzer erzeugt. Die Regulierungs- und Rauschunterdrückungsleistung ist im Vergleich zu ähnlichen DC-DC-Wandler-basierten Netzteilen ziemlich gut. Daher ist dieses Modell insbesondere für analoge Audioanwendungen besser zu verwenden. Lass uns anfangen !

Schritt 1: Schaltplan und Teileliste

Ich möchte Ihnen das gesamte Schema dieses Projekts zeigen.

Ich hatte das Lochschema zur einfachen Erklärung in drei Teile geteilt. AC-Eingangsabschnitt Mittlerer Abschnitt (DC-Steuerkreise) 、③ Ausgangsabschnitt.

Ich möchte die Teileliste für jeden Abschnitt jeweils weiter erklären.

Schritt 2: Vorbereitung zum Bohren des Gehäuses und Bohren

Wir sollten zuerst die Außenteile sammeln und das Gehäuse (Gehäuse) bohren.

Das Gehäusedesign dieses Projekts wurde mit Adobe Illustrator erstellt.

Was die Platzierung der Teile angeht, habe ich viel probiert und entschieden, wie ein erstes Foto zeigt.

Aber ich liebe diesen Moment, denn ich kann träumen, was soll ich machen? oder was ist besser?

Es ist wie eine wartende gute Welle. Es ist wirklich kostbare Zeit! lol.

Wie auch immer, ich möchte auch eine.ai-Datei und eine.pdf-Datei anhängen.

Um das Bohren des Gehäuses vorzubereiten, drucken Sie das Design auf Klebepapier im A4-Format aus und kleben Sie es auf das Gehäuse.

Es werden Markierungen beim Bohren des Gehäuses sein, und es wird das kosmetische Design für das Gehäuse sein.

Wenn das Papier verschmutzt ist, ziehen Sie es bitte ab und kleben Sie das Papier wieder auf.

Wenn Sie das Bohren des Gehäuses vorbereitet haben, können Sie das Bohren des Gehäuses anhand der Mittenmarkierungen auf dem Gehäuse beginnen.

Ich empfehle Ihnen dringend, die Größe der Löcher auf dem aufgeklebten Papier als 8 ", 6" zu beschreiben.

Zu den Werkzeugen gehören eine elektrische Bohrmaschine, Bohrer, Stufenbohrer und ein Handknabberwerkzeug oder Dremelwerkzeug.

Bitte seien Sie vorsichtig und nehmen Sie sich genügend Zeit, um Unfälle zu vermeiden.

Sicherheit

Schutzbrille und Schutzhandschuhe sind erforderlich.

Schritt 3: ① AC-Eingangsbereich

Nachdem das Gehäuse gebohrt und fertiggestellt wurde, beginnen wir mit der Herstellung der elektrischen Platinen und der Verkabelung.

Hier ist die Liste der Teile. Entschuldigung für einige Links sind für japanische Verkäufer.

Ich hoffe, Sie können ähnliche Teile von Ihren Händlern in der Nähe erhalten.

1. Gebrauchte Teile von ① AC-Eingangsabschnitt

Verkäufer: Marutsu Teile - 1 x RC-3:

Preis: 1.330 (ca. 12 US-Dollar)

- 1 x 24V 2A AC Leistungstransformator[HT-242]:

Preis: 2, 790 (ca. 26 US-Dollar), wenn Sie einen 220-V-Eingang mögen, wählen Sie [2H-242] ￥ 2,880

- 1 x AC-Code mit Stecker:

Preis: 180 (ca. 1,5 US-Dollar)

- 1 x AC-Sicherungskasten 【F-4000-B】 Sato Parts: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/Preis:￥180 (ca. US$1.5)

- 1 x Wechselstrom-Netzschalter (groß) NKK 【M-2022L/B】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15771/Preis:￥380 (ca. US$3,5)

- 1 x 12V/24V Schalter (klein) Miyama 【M5550K】:https://www.marutsu.co.jp/pc/i/112704/Preis:￥181 (ca. US$1.7)

- 1 x Brückengleichrichterdiode (groß) 400V 15A 【GBJ1504-BP】:https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12699673/Preis:￥318 (ca. US$3.0)

- 1 x Brückengleichrichterdiode (klein) 400V 4A 【GBU4G-BP】:https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12703750/Preis:￥210 (ca. US$2.0)

- 1 x Großer Kondensator 2200uf 50V【ESMH500VSN222MP25S】:https://www.marutsu.co.jp/pc/i/52022/Preis:￥440 (ca. US$4.0)

- 1 x 4p verzögertes Terminal 【L-590-4P】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/17474/Preis:￥80 (ca. US$0,7)

Entschuldigung für den unbequemen Link zur japanischen Website, bitte suchen Sie nach dem Verkäufer, der ähnliche Teile mit Verweis auf diese Links behandelt.

Schritt 4: ② Mittelteil (DC-Steuerkreis)

Von hier aus ist es der Steuerteil der Hauptstromversorgung Gleichspannung.

Der Betrieb dieses Teils wird später auch basierend auf Simulationsergebnissen erläutert.

Grundsätzlich verwende ich den klassischen LM317T mit einem großen Leistungstransistor für eine große Stromausgangsfähigkeit bis 3A.

Und um die minimale Ausgangsspannung von 1,25 V LM317T aufzuheben, habe ich eine D8-Diode für Vf zu Q2 Vbe hinzugefügt.

Ich denke, Vf von D8 ist ca. 0,6V und Q2 Vbe auch ca. 0,65 V, dann ist die Summe 1,25 V.

(Diese Spannung hängt jedoch von If und Ibe ab, daher ist bei der Verwendung dieser Methode Vorsicht geboten.)

Der von einer gestrichelten Linie umgebene Teil um Q3 ist nicht montiert. (für optional für zukünftige thermische Abschaltfunktion.)

Gebrauchte Teile sind wie folgt, 0．1Ω 2W Akizuki Densho

Kühlkörper 【34H115L70】Multsu Parts

Gleichrichterdiode (100V 1A) IN4001 ebay

LM317T Spannungssteuerungs-IC Akizuki Denshi

General Purose NPN Tr 2SC1815 Akizuki Denshi

U2 LT6106 Stromerfassungs-IC Akizuki Denshi

Pitch Convert PCB für LT6106 (SOT23) Akizuki Denshi

U3-Komparator-IC NJM2903 Akizuki Denshi

POT 10kΩ、500Ω、５KΩ Akizuki Denshi

Schritt 5: ③ Ausgabeabschnitt

Der letzte Teil ist der Ausgabebereich.

Ich mag analoge Retro-Meter, dann habe ich analoge Meter angenommen.

Und ich habe einen Poly Switch (rückstellbare Sicherung) für den Ausgangsschutz übernommen.

Gebrauchte Teile sind wie folgt, Rückstellbare Sicherung 2,5Ａ REUF25 Akizuki Denshi

2.2KΩ 2W Entlüftungsregister Akizuki Denshi

Analoges 32V-Voltmeter (Einbaumessgerät) Akizuki Denshi

3A Analoges Voltmeter (Einbaumessgerät) Akizuki Denshi

Ausgangsklemme MB-126G Rot und Schwarz Akizuki Denshi

Universal-Brotbrett 210 x 155 mm Akizuki Denshi

Anschluss für Steckbrett (wie Sie möchten) Akizuki

Schritt 6: Beenden Sie das Zusammenbauen und Testen

Bisher denke ich, dass das Dein Mainboard auch fertiggestellt wurde.

Bitte fahren Sie mit der Verkabelung der am Gehäuse befestigten Teile wie Pods, Messgeräte, Klemmen fort.

Wenn Sie mit dem Projekt fertig sind.

Der letzte Schritt ist das Testen des Projekts.

Die grundlegenden Spezifikationen dieser analogen Stromversorgung sind

1, 0～30V Ausgangsspannung Grobeinstellung und Feineinstellung.

2, 0～2.0A Ausgangsstrom mit Begrenzer (ich empfehle die Verwendung unter Transformatorspezifikation)

3, Ausgangsspannungsänderungsschalter auf der Rückseite zur Verringerung des Umweltverlusts

(0～12V, 12～30V)

Grundlegende Tests

Testen der Schaltungsarbeit.

Ich habe einen 5W 10Ω Widerstand als Dummy Load verwendet, wie auf dem Foto gezeigt.

Wenn Sie 5V einstellen, liefert es 0,5A. 10V 1A, 20V 2,0A.

Und wenn Sie die Strombegrenzung auf Ihr bevorzugtes Niveau einstellen, funktioniert der Strombegrenzer.

In diesem Fall wird die Ausgangsspannung entsprechend dem eingestellten Ausgangsstrom niedriger.

Oszilloskop-Wellenformtesten

Ich möchte Ihnen auch Oszilloskop-Wellenformen zeigen.

Die erste Wellenform ist eine ansteigende Spannung, wenn Sie das Gerät einschalten.

CH1 (Blau) ist gleich nach Gleichrichter und 2200uF Kondensator ca. 35V 5V/Div).

CH2(Himmelblau) ist die Ausgangsspannung des Geräts (2V/div). Er ist auf 12V eingestellt und reduziert die Eingangswelligkeit.

Die zweite Wellenform ist eine vergrößerte Wellenform.

CH1 und CH2 sind jetzt 100mV/div. Die CH2-Welligkeit wird nicht beobachtet, da die IC-Rückkopplung des LM317 korrekt funktioniert.

Im nächsten Schritt möchte ich bei 11V mit 500mA Strombelastung (22Ω 5W) testen. Erinnerst du dich an Ohms niedriges I = R / E ?

Dann wird die Welligkeit der Eingangsspannung von CH1 auf 350 mVp-p größer, aber auch bei der Ausgangsspannung von CH2 wird keine Welligkeit beobachtet.

Ich würde gerne mit einem DC-DC-Rückwärtsregler mit derselben 500-mA-Last vergleichen.

Am CH2-Ausgang wird ein großes Schaltrauschen von 200 mA beobachtet.

Wie du siehst, Im Allgemeinen ist die analoge Stromversorgung für rauscharme Audioanwendungen geeignet.

Wie wär es damit ?

Wenn Sie weitere Fragen haben, können Sie mich gerne fragen.

Schritt 7: Anhang 1: Details zum Schaltungsbetrieb und Simulationsergebnisse

Wow, so viele Leser über 1k wurden zu meinem ersten Beitrag besucht.

Ich bin einfach grad auf die zahlreichen View-Zähler zu sehen.

Nun, ich möchte zu meinem Thema zurückkehren.

Simulationsergebnisse des Eingabebereichs

Ich habe den LT Spice Simulator verwendet, um das Schaltungsdesign zu überprüfen.

Bezüglich der Installation oder Verwendung von LT Spice, googeln Sie es bitte.

Es ist ein kostenloser und guter analoger Simulator zum Erlernen.

Der erste Schaltplan ist eine vereinfachte für LT Spice-Simulation und ich möchte auch eine.asc-Datei anhängen.

Das zweite Schema dient der Eingabesimulation.

Als Vergleichsspezifikationen für den Transformator habe ich eine Spannungsquelle DC-Offset 0, Amplitude 36V, Freq 60Hz und Eingangswiderstand 5 Ohm definiert. Wie Sie wissen, wird die Ausgangsspannung des Transformators in rms angezeigt, dann sollte der 24Vrms-Ausgang 36Vpeak betragen.

Die erste Wellenform ist Spannungsquelle + (grün) und Brückengleichrichter + mit 2200uF (blau). Es wird auf etwa 36V gehen.

Das LT Spice konnte kein variables Potentiometer verwenden, ich würde gerne einen festen Wert für diese Schaltung einstellen.

Ausgangsspannung 12V Strombegrenzung 1A so. Ich möchte mit dem nächsten Schritt fortfahren.

Spannungssteuerabschnitt mit LT317T

Die nächste Abbildung zeigt den LT317-Betrieb, im Grunde arbeitet LT317 als sogenannter Shunt-Regler, das bedeutet, dass der Ausgangsspannungs-Pin auf Adj. Pin ist immer 1,25V Referenzspannung, unabhängig von der Eingangsspannung.

Es bedeutet auch, dass ein bestimmter Strom in R1 und R2 blutet. Die aktuelle LM317-Adj. Pin zu R2 gibt es auch, aber zu klein wie 100uA dann können wir es vernachlässigen.

Bis hierhin können Sie den Strom I1, der in R1 blutet, immer konstant verstehen.

Dann könnten wir die Formel R1: R2=Vref(1,25V): V2 bilden. Ich wähle 220Ω zu R1 und 2,2K zu R2, Dann wird die Formel V2= 1,25V x 2,2k / 220 = 12,5V transformiert. Beachten Sie, dass die tatsächliche Ausgangsspannung V1 und V2 beträgt.

Dann erscheinen die 13,75 V am LM317-Ausgangspin und GND. Und auch bewusst, wenn R2 Null ist, 1,25 V Ausgang

bleiben übrig.

Dann habe ich eine einfache Lösung verwendet, ich verwende nur den Ausgangstransistor Vbe und die Diode Vf, um 1,25 V aufzuheben.

Allgemein gesprochen beträgt Vbe und Vf etwa 0,6 bis 0,7 V. Aber Sie müssen auch die Eigenschaften von Ic - Vbe und If - Vf beachten.

Es zeigt, dass ein bestimmter Ableitstrom benötigt wird, wenn Sie diese Methode zum Aufheben von 1,25 V verwenden.

Daher füge ich ein Bleederregister R13 2.2K 2W hinzu. Es blutet ca. 5mA bei 12V Ausgang.

Bis hierher bin ich ein bisschen müde zu erklären. Ich brauche Mittagessen und Mittagsbier. (lol)

Dann möchte ich bis nächste Woche nach und nach fortfahren. Entschuldigen Sie Ihre Unannehmlichkeiten.

Im nächsten Schritt möchte ich erklären, wie der Strombegrenzer genau funktioniert, indem ich die LT-Spice-Lastparameterschrittsimulation verwende.

Strombegrenzer-Sektion mit LT6106

Bitte besuchen Sie die Linear Technology Site und sehen Sie sich das Datenblatt für die LT6106-Anwendung an.

www.linear.com/product/LT6106

Ich möchte die Zeichnung zeigen, um eine typische Anwendung zu erklären, die AV=10 für ein 5A-Beispiel beschreibt.

Es gibt ein 0,02-Ohm-Stromerfassungsregister und der erfasste Ausgang vom Ausgang beträgt jetzt 200 mV / A

der Out-Pin würde bei 5A auf 1V ansteigen, oder?

Betrachten wir meine Anwendung mit diesem typischen Beispiel im Hinterkopf.

Diesmal möchten wir eine Strombegrenzung unter 2A verwenden, dann ist die 0,1 Ohm geeignet.

In diesem Fall steigt der Pin um 2V bei 2A an? Dies bedeutet, dass die Empfindlichkeit jetzt 1000 mV/A beträgt.

Danach müssen wir nur noch den LM317 ADJ-Pin mit dem generischen Komparator ein- / ausschalten

wie NJM2903 LM393 oder LT1017 und generische NPN-Transistoren wie 2SC1815 oder BC337?

die mit der erkannten Spannung als Schwellenwert abgeschnitten haben.

Bis hierhin ist die Schaltungserklärung vorbei und lasst uns mit kompletten Schaltungssimulationen beginnen!

Schritt 8: Anhang 2: Schaltungsschrittsimulation und Simulationsergebnisse

Ich möchte die sogenannte Stufensimulation erklären.

Die übliche einfache Simulation simuliert nur eine Bedingung, aber mit der Stufensimulation können wir Bedingungen kontinuierlich ändern.

Zum Beispiel wird die Schrittsimulationsdefinition für das Laderegister R13 auf dem nächsten Foto und unten gezeigt.

.step param Rf-Liste 1k 100 24 12 6 3

Dies bedeutet, dass der R13-Wert, der als {Rf} angezeigt wird, von 1K Ohm, (100, 24, 12, 6) bis 3 Ohm variiert.

Wie offensichtlich ist, wenn der 1K Ohm Strom, der zur Last R gezogen wird, ①12mA. ist

(weil die Ausgangsspannung jetzt auf 12V eingestellt ist).

und 120mA bei 100 Ohm, ③1A bei 12 Ohm, ④2A bei 6 Ohm, ⑤4A bei 3 Ohm.

Sie können jedoch sehen, dass die Schwellenspannung von R3 8k und R7 2k auf 1 V eingestellt ist (und die Spannung für den Komparator beträgt 5 V).

Ab der Bedingung ③ soll dann die Strombegrenzerschaltung funktionieren. Die nächste Zeichnung ist das Simulationsergebnis.

Wie wäre es damit bis hierher?

Es kann ein bisschen schwer zu verstehen sein. da das Simulationsergebnis möglicherweise schwer zu lesen ist.

Grüne Linien zeigen die Ausgangsspannung und blaue Linien zeigen den Ausgangsstrom.

Sie können sehen, dass die Spannung bis 12 Ohm 1 A relativ konstant ist, aber von 6 Ohm 2 A sinkt die Spannung auf 6 V, um den Strom auf 1 A zu begrenzen.

Sie können auch sehen, dass die DC-Ausgangsspannung von 12 mA auf 1 A etwas gesunken ist.

Es wird fast durch die Unlinearität von Vbe und Vf verursacht, wie ich im vorherigen Abschnitt erläutert habe.

Ich möchte die nächste Simulation hinzufügen.

Wenn Sie D7 im beigefügten Simulationsschema weglassen, wären die Ergebnisse der Ausgangsspannung relativ stabil.

(Aber die Ausgangsspannung wird natürlich höher als zuvor.)

Aber es ist eine Art Kompromiss, weil ich dieses Projekt gerne von 0V aus steuern möchte, auch wenn die Stabilität etwas verloren geht.

Wenn Sie mit der Verwendung einer analogen Simulation wie LT Spice beginnen, ist es einfach, Ihre analoge Schaltungsidee zu überprüfen und auszuprobieren.

Ähm, irgendwann scheint es, als hätte ich die vollständige Erklärung schließlich abgeschlossen.

Ich brauche ein paar Bier fürs Wochenende (lol)

Wenn Sie Fragen zu diesem Projekt haben, können Sie mich gerne fragen.

Und ich hoffe, Sie alle würden mit meinem Artikel ein gutes DIY-Leben genießen!

Grüße,