Catu Daya Tegangan Variabel USB: 7 Langkah (dengan Gambar)

2025 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2025-01-23 14:49

Saya sudah punya ide untuk catu daya variabel bertenaga USB untuk beberapa waktu. Saat saya mendesainnya, saya membuatnya sedikit lebih fleksibel yang memungkinkan tidak hanya input USB, tetapi apa pun dari 3 VDC hingga 8 VDC melalui colokan USB atau melalui jack colokan pisang. Outputnya menggunakan jenis jack yang akan Anda lihat di kutil dinding dan dua jack banana plug. Jika Anda memasukkan 5 volt ke dalamnya, Anda dapat memvariasikan output dari 1,3 Volt hingga 20 Volt dengan beban ringan dengan voltase lebih rendah hingga 200 mA. Bagian depan memiliki tampilan digital yang menampilkan volt dan arus yang mengalir ke beban. Pada gambar di atas, saya mensuplai osiloskop mini 9 volt pada 120mA dari suplai USB 5 volt dari terminal USB laptop.

Perlengkapan:

Bagian

(1) resistor 240 ohm, 1/4 watt

(1) Resistor 67 k, 1/4 watt

(2) Resistor 4,7 k 1/4 watt

(3) resistor 1 k, 1/4 watt

(3) transistor 2N3904

(1) IRF520 MOSFET atau setara

(2) dioda switching 1N914

(1) dioda 1N4007

(2) kapasitor keramik 0,01 uF (skema mengatakan 8 nF atau 0,008 uF tetapi 0,01 uF lebih mudah diperoleh)

(2) kapasitor elektrolit 10 uF, 50 volt

(1) 470 uF kapasitor elektrolit 50 volt

(1) Induktor 56 uH (Dapat dililitkan pada toroid kecil jika diinginkan)

(1) panci potong 100k

(1) Potensiometer 5k 1/2 watt, lancip linier

(1) chip IC regulator tegangan IC LM317

(4) bonggol pisang (jantan)

(1) jack USB ukuran standar (pria)

(1) modul ammeter voltmeter digital

(1) Perumahan

(1) Papan perf atau prototyping

(1) kenop hitam dengan pengencang sekrup

Tabung panas menyusut

Berbagai warna kawat hookup

Konektor sekop (berbagai ukuran)

Heat sink dan senyawa silikon untuk LM317

Peralatan

Besi Solder, Solder, Lem Panas Meleleh, Bor dengan mata bor, berbagai macam obeng, berbagai jenis tang kecil, multimeter dan osiloskop

Langkah 1: Mendapatkan Bagian

Saya sengaja menggunakan suku cadang yang mudah ditemukan dan dapat diselamatkan dari papan elektronik bekas. IC LM317 sangat umum dan transistor 2N3904 adalah tujuan umum dan berbagai jenis dapat diganti. MOSFET juga sangat umum dan jenis lain dapat digunakan sebagai pengganti selama penggantinya adalah MOSFET N-channel dan memiliki peringkat yang sama. Induktor tidak kritis dan banyak di kisaran 50 hingga 200 nH dapat digunakan. Untuk tujuan ini, saya menyelamatkan mereka dari papan driver bohlam CFL bekas. Semua jenis kotak proyek dapat digunakan. Saya memiliki yang ini di tangan tetapi yang hitam lebih murah sangat cocok. Adapun menggunakan papan perf, itu pilihan pribadi saya untuk kemudahan di mana modifikasi dapat dilakukan.

Langkah 2: Teori Dibalik Sirkuit

Foto bentuk gelombang di atas menunjukkan perkembangan bentuk gelombang. Yang pertama menunjukkan bentuk gelombang pada keluaran multivibrator astabil di bagian atas dioda 1N914 sebelah kanan. Yang kedua menunjukkan bentuk gelombang di gerbang IRF520 dan yang terakhir menunjukkan bentuk gelombang di sumber IRF520.

Rangkaian ini menggunakan multivibrator astabil dua transistor yang berjalan pada 18 kHz. Output gelombang persegi diambil dari bagian atas salah satu dari dua dioda 1N914. Transistor adalah 2N3904 yang umum. Gelombang persegi tegangan rendah didorong oleh transistor 2N3904 lain yang bias kelas C. Transistor meningkatkan gelombang persegi input dengan faktor sekitar 10 di mana melewati kapasitor elektrolitik dan potensiometer 100k sebelum diterapkan ke gerbang MOSFET IRF520. MOSFET disambungkan sebagai chopper step-up dengan terminal sumber memiliki choke 56 uH yang kembali ke suplai 5 volt. Saat MOSFET dihidupkan dan kemudian dimatikan secara tiba-tiba, medan magnet di induktor terbentuk dan kemudian runtuh menghasilkan EMF balik. Tegangan EMF balik ini dibiarkan mengalir melalui dioda 1N4007 dan dirangkai seri dengan tegangan sumber. Ini mengisi hingga penambahan dua tegangan melintasi elektrolit 470 uF Di depan kapasitor adalah chip pengatur tegangan LM317 yang dikonfigurasi sebagai catu daya yang dapat disesuaikan yang disesuaikan dengan potensiometer 5k. Tegangan diturunkan disesuaikan dari antara 1,3 volt dan 20 volt. Sebuah voltmeter digital dan ammeter dihubungkan ke sirkuit untuk memberikan pembacaan tegangan dan arus yang tepat pada panel depan.

Langkah 3: Bangun Multivibrator Astabil dan Lihat Apakah Berhasil

Letakkan Multivibrator Astabil bersama-sama seperti pada gambar. Nyalakan dengan 5 volt dan bentuk gelombang pada kolektor transistor kedua akan terlihat seperti gigi gergaji pada foto kedua dengan frekuensi sekitar 18 kHz.

Langkah 4: Tambahkan Buffer/amplifier dan Tingkatkan Bagian Konverter

Setelah ditentukan bahwa multivibrator astabil berfungsi, Anda dapat menambahkan bagian transistor penyangga. Pot trim 100 K ditambahkan untuk mengatur level input sinyal ke MOSFET. Setelah memasang MOSFET, sambil mengambil tindakan pencegahan anti-statis, pasang dioda dan kapasitor elektrolitik. Sebelum Anda memasang bagian-bagian ini, Anda mungkin ingin bereksperimen dengan meletakkannya di papan eksperimen sambil mencoba berbagai nilai induktor. Saya membongkar banyak CFL dan menemukan induktor sempurna untuk tujuan ini, kecuali bahwa mereka menjadi panas dengan lebih dari 100 mA melewatinya. Saya menemukan induktor ini sempurna karena menggunakan kawat yang lebih tebal. Anda dapat menggunakan induktor dari 50 hingga 200 uH dan Anda akan mendapatkan hasil yang baik pada frekuensi ini. Saya akan merekomendasikan mengemudi MOSFET dari generator fungsi saat bereksperimen. Mulai dari.5 volt puncak ke puncak hingga 5 volt puncak ke puncak. Letakkan voltmeter di kapasitor 470 uF dan perhatikan tegangan yang menumpuk di kapasitor hingga berkali-kali lipat dari tegangan input. Dibongkar, milik saya naik hingga lebih dari 30 volt. Pastikan elektrolit 470 uF Anda diberi nilai setidaknya 50 volt.

CFL-Compact Fluorescent Light

Langkah 5: Tambahkan Sirkuit LM317

Setelah Anda puas dengan kinerja bagian konverter boost MOSFET, Anda dapat menginstal LM317 dan pendinginnya. Saya menemukan bahwa LM317 menjadi panas, membutuhkan heat sink tetapi tidak MOSFET. Jika kumparan menjadi panas, Anda dapat membuat heatsink dari aluminium foil dan beberapa lem. Saya menggunakan sepotong kecil lembaran logam yang ditekuk di sekitar kumparan secara longgar dan direkatkan dengan lem panas meleleh.

Langkah 6: Bor Lubang di Case, Pasang Banana Jacks dan Pasang Tampilan Digital di Depan

Bor lubang di panel depan untuk potensiometer (1), (4) lubang untuk jack pisang dan (2) untuk kabel USB dan colokan jenis adaptor. Pasang papan sirkuit pada posisi yang ditunjukkan pada gambar dan sambungkan semuanya. Saya menemukan bahwa sumbat pisang yang saya gunakan bekerja lebih baik dengan konektor sekop yang terhubung dengannya. Beberapa merek memiliki konektor solder di bagian belakang sehingga tergantung pada jenis konektor yang Anda gunakan.

Saya mengamankan papan di dasar kasing dengan sedikit lem lelehan panas agar mudah dilepas jika saya ingin melakukan modifikasi pada sirkuit. Bagian depan plastik hitam dipotong untuk mengakomodasi permukaan panel meter. Itu diamankan dengan lem panas meleleh. Setelah semua dongkrak terpasang di bagian belakang, panel juga ditahan dengan lem panas meleleh.

Langkah 7: Perakitan dan Pengujian Akhir

Item terakhir untuk dihubungkan ke perangkat adalah modul tegangan/arus. Modul dilengkapi dengan kabel hitam dan kabel putih, ini menuju ke suplai tegangan input. Kabel oranye masuk untuk merasakan tegangan positif keluaran. Ada dua kabel hitam dan merah tebal, ini menuju ke shunt saat ini. Ini masuk secara seri dengan beban keluaran untuk memberi tahu Anda berapa banyak arus yang ditarik oleh beban Anda. Meter tidak mendaftar jika Anda menempatkan polaritas secara terbalik. Saya menemukan bahwa untuk beberapa alasan arus tidak membaca secara akurat untuk saya, jadi saya harus bereksperimen dengan ketebalan dan jenis kawat yang berbeda. Setelah saya mendapatkan pembacaan arus yang tepat, saya menyolder kabel langsung ke terminal pada modul, menyingkirkan koneksi yang disediakan. Ini mungkin masalah hanya dengan modul yang saya gunakan.

Perangkat ini akan mulai bekerja di sekitar input 3 VDC dan pada tegangan ini akan memberi Anda hingga 7 volt output pada 60 mA. Dengan input 5 volt, ini akan memberi Anda maksimum 11 volt pada 120 mA terus menerus, tanpa terlalu panas pada komponen apa pun. Peredam panas yang lebih baik akan memberi Anda arus yang lebih tinggi. Ini berada dalam kisaran yang saya inginkan untuk menggunakannya.