Catu Daya Linier Output Ganda yang Dapat Disesuaikan: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Fitur:

• Konversi AC – DC Tegangan output ganda (Positif – Ground – Negatif)
• Rel positif dan negatif yang dapat disesuaikan
• Hanya transformator AC Keluaran Tunggal
• Kebisingan keluaran (20MHz-BWL, tanpa beban): Sekitar 1,12mVpp
• Kebisingan rendah dan output stabil (ideal untuk memberi daya pada Opamps dan Pre-amplifier)
• Tegangan Keluaran: +/-1,25V hingga +/-25V Arus keluaran maksimum: 300mA hingga 500mA
• Murah dan mudah disolder (semua paket komponen DIP)

Catu daya kebisingan rendah keluaran ganda adalah alat penting untuk setiap penggemar elektronik. Ada banyak keadaan yang membutuhkan catu daya keluaran ganda seperti merancang pra-penguat dan menyalakan OPAMP. Pada artikel ini, kita akan membangun catu daya linier yang dapat disesuaikan pengguna dengan rel positif dan negatifnya secara mandiri. Selain itu, hanya transformator AC keluaran tunggal biasa yang digunakan pada masukan.

[1] Analisis Sirkuit

Gambar 1 menunjukkan diagram skema perangkat. D1 dan D2 adalah dioda penyearah. C1 dan C2 membangun tahap filter pengurangan kebisingan pertama.

Langkah 1: Gambar 1, Diagram Skema Catu Daya Kebisingan Rendah

R1, R2, C1, C2, C3, C4, C5, dan C6 membangun filter RC low pass yang mengurangi kebisingan dari rel positif dan negatif. Perilaku filter ini dapat diperiksa baik secara teori maupun praktik. Osiloskop dengan fitur plot pertanda dapat melakukan pengukuran ini, seperti Siglent SDS1104X-E. IC1 [1] dan IC2 [2] adalah komponen regulasi utama dari rangkaian ini.

Menurut lembar data IC1 (LM317): “Perangkat LM317 adalah regulator tegangan positif tiga terminal yang dapat disesuaikan yang mampu memasok lebih dari 1,5 A pada rentang tegangan keluaran 1,25 V hingga 37 V. Hanya membutuhkan dua resistor eksternal untuk mengatur tegangan keluaran. Perangkat ini memiliki regulasi garis tipikal 0,01% dan regulasi beban tipikal 0,1%. Ini mencakup pembatasan arus, perlindungan kelebihan beban termal, dan perlindungan area operasi yang aman. Perlindungan kelebihan beban tetap berfungsi bahkan jika terminal ADJUST terputus”.

Seperti yang sudah jelas, regulator ini memperkenalkan angka regulasi jalur dan beban yang baik, oleh karena itu kita dapat mengharapkan untuk mendapatkan rel keluaran yang stabil. Ini identik dengan IC2 (LM337). Satu-satunya perbedaan adalah bahwa chip ini digunakan untuk mengatur tegangan negatif. D3 dan D4 digunakan untuk perlindungan.

Dioda menyediakan jalur pelepasan impedansi rendah untuk mencegah kapasitor (C9 dan C10) dari pengosongan ke output regulator. R4 dan R5 digunakan untuk mengatur tegangan keluaran. C7, C8, C9, dan C10 digunakan untuk menyaring suara keluaran yang tersisa.

[2] Tata Letak PCB

Gambar 2 menunjukkan tata letak PCB sirkuit. Ini dirancang pada papan PCB satu lapis dan semua paket komponen adalah DIP. Cukup mudah bagi semua orang untuk menyolder komponen dan mulai menggunakan perangkat.

Langkah 2: Gambar 2, Tata Letak PCB Catu Daya

Saya menggunakan pustaka komponen SamacSys untuk IC1 [3] dan IC2 [4]. Perpustakaan ini gratis dan yang lebih penting mengikuti standar jejak IPC industri. Saya menggunakan Altium, jadi saya langsung menginstal perpustakaan menggunakan plugin Altium [5]. Gambar 3 menunjukkan komponen yang dipilih. Plugin serupa dapat digunakan untuk KiCad dan perangkat lunak CAD lainnya.

Langkah 3: Gambar 3, SamacSys Component Libraries (AD Plugin) untuk IC1 (LM137) dan IC2 (LM337)

Gambar 4 menunjukkan tampilan 3D dari papan PCB.

Langkah 4: Gambar 4, Tampilan 3D dari Papan PCB Akhir

[3] Perakitan dan Uji Gambar 5 menunjukkan papan rakitan. Saya memutuskan untuk menggunakan transformator 220V ke 12V untuk mendapatkan output maksimum +/-12V. Gambar 6 menunjukkan kabel yang diperlukan.

Langkah 5: Gambar 5, Papan Sirkuit Rakitan

Langkah 6: Gambar 6, Transformator dan Diagram Pengkabelan Sirkuit

Dengan memutar potensiometer multiturn R4 dan R5, Anda dapat menyesuaikan tegangan pada rel positif dan negatif secara mandiri. Gambar 7 menunjukkan contoh, di mana saya telah menyesuaikan output pada +/-9V.

Langkah 7: Gambar 7, Rel +/-9V di Output

Sekarang saatnya untuk mengukur kebisingan keluaran. Saya menggunakan osiloskop Siglent SDS1104X-E yang memperkenalkan sensitivitas 500uV/div pada input yang membuatnya ideal untuk pengukuran seperti itu. Saya menempatkan saluran-satu pada 1X, kopling AC, batas bandwidth 20MHz, lalu mengatur mode akuisisi pada deteksi puncak.

Kemudian saya melepas kabel ground dan menggunakan ground-spring probe. Perhatikan bahwa pengukuran ini tanpa beban keluaran. Gambar 8 menunjukkan layar osiloskop dan hasil pengujian. Angka Vpp kebisingan sekitar 1,12mV. Harap dicatat bahwa meningkatkan arus keluaran akan meningkatkan tingkat kebisingan/riak. Ini adalah kisah nyata untuk semua catu daya.

Langkah 8: Gambar 8, Kebisingan Output Catu Daya (di bawah Tanpa Beban)

Tingkat daya resistor R1 dan R2 menentukan arus keluaran. Jadi saya memilih resistor 3W. Juga, jika Anda ingin menarik arus tinggi atau perbedaan tegangan antara input dan output regulator tinggi, jangan lupa untuk memasang heatsink yang sesuai pada IC1 dan IC2. Anda dapat mengharapkan untuk mendapatkan 500mA (maks) dengan menggunakan resistor 3W. Jika Anda menggunakan resistor 2W, nilai ini secara alami menurun ke suatu tempat 300mA (maks).

[4] Bahan

Gambar 9 menunjukkan bill of material.

Langkah 9: Gambar 9, Bill of Material

Langkah 10: Referensi

Sumber:

[1] Lembar Data LM317:

[2] Lembar Data LM337:

[3]: Simbol Skema dan Jejak PCB untuk LM317:

[4]: Simbol Skema dan Jejak PCB untuk LM337:

[5]: Plugin Altium: