Catu Daya Bangku Variabel Analog DIY dengan Pembatas Arus Presisi: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Dalam proyek ini saya akan menunjukkan kepada Anda bagaimana menggunakan LM317T yang terkenal dengan transistor daya Current Booster, dan bagaimana menggunakan Teknologi Linear LT6106 penguat rasa arus untuk pembatas arus presisi. Rangkaian ini memungkinkan Anda untuk menggunakan hingga lebih dari 5A, tetapi kali ini digunakan hanya untuk beban ringan 2A karena saya memilih trafo 24V 2A yang relatif kecil dan selungkup kecil. Dan saya lebih suka tegangan keluaran dari 0,0V, kemudian saya menambahkan beberapa dioda secara seri untuk membatalkan tegangan keluaran minimum LM317 1,25V. spesifikasi ini. juga memungkinkan Anda untuk perlindungan sirkuit pendek. Sirkuit tersebut digabungkan untuk membuat catu daya bangku variabel analog yang menghasilkan 0,0V-28V dan 0,0A-2A dengan pembatas arus presisi. Peraturan dan kinerja lantai kebisingan cukup baik dibandingkan dengan catu daya berbasis konverter DC-DC similer. Oleh karena itu model ini lebih baik digunakan terutama untuk aplikasi audio analog. Mari kita mulai!

Langkah 1: Skema dan Daftar Bagian

Saya ingin menunjukkan kepada Anda seluruh skema proyek ini.

Saya telah membagi skema lubang dalam tiga bagian untuk penjelasan yang mudah. Bagian Input AC Bagian tengah (rangkaian Kontrol DC) Bagian Output.

Saya ingin terus menjelaskan daftar bagian untuk setiap bagian masing-masing.

Langkah 2: Mempersiapkan Pengeboran Kasing dan Pengeboran

Kami harus mengumpulkan bagian luar dan mengebor kasing (kandang) terlebih dahulu.

Desain kasus proyek ini dilakukan dengan Adobe illustrator.

Mengenai penempatan bagian, saya membuat banyak trial and error mempertimbangkan dan memutuskan sebagai foto pertama menunjukkan.

Tapi saya suka saat ini karena saya bisa bermimpi apa yang harus saya buat? atau mana yang lebih baik?

Ini seperti gelombang bagus yang menunggu. Ini benar-benar waktu yang berharga! tertawa terbahak-bahak.

Bagaimanapun, saya ingin melampirkan file an.ai dan file.pdf juga.

Untuk mempersiapkan pengeboran casing, cetak desain pada kertas berperekat ukuran A4 dan tempelkan pada casing.

Ini akan menjadi tanda ketika Anda mengebor kasing, dan itu akan menjadi desain kosmetik untuk penutup.

Jika kertas menjadi kotor, kupas dan tempelkan kertas lagi.

Jika Anda bersiap untuk pengeboran casing, Anda dapat memulai pengeboran casing sesuai dengan tanda tengah pada casing.

Saya sangat menyarankan Anda untuk menggambarkan ukuran lubang pada kertas yang ditempelkan sebagai 8Φ, 6Φ seperti itu.

Alat yang digunakan adalah bor listrik, mata bor, mata bor step, dan alat hand nibbler atau alat dremel.

Harap berhati-hati dan luangkan waktu yang cukup untuk menghindari kecelakaan.

Keamanan

Kacamata pengaman dan Sarung Tangan Pengaman diperlukan.

Langkah 3: Bagian Input AC

Setelah menyelesaikan pengeboran dan finishing casing, mari kita mulai membuat papan listrik dan kabel.

Berikut adalah daftar bagian. Maaf untuk beberapa link untuk penjual Jepang.

Saya harap Anda bisa mendapatkan suku cadang serupa dari penjual terdekat.

1. Bagian yang digunakan dari bagian Input AC

Penjual: Suku cadang Marutsu- 1 x RC-3:

Harga: 1, 330 (sekitar US$12)

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

Harga: 2, 790 (sekitar US$26) jika Anda menyukai input 220V, pilih [2H-242] 2, 880

- 1 x kode AC dengan Steker:

Harga: ￥180 (sekitar US$1,5)

- 1 x Kotak Sekring AC F-4000-B】 Suku Cadang Sato: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/Harga:￥180 (sekitar US$1,5)

- 1 x Saklar Daya AC (Besar) NKK M-2022L/B】:https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15771/Harga:￥380 (sekitar US$3.5)

- 1 x Saklar 12V/24V (kecil) Miyama M5550K】:https://www.marutsu.co.jp/pc/i/112704/Harga:￥181 (sekitar US$1,7)

- 1 x Bridge rectifire diode (besar) 400V 15A GBJ1504-BP:https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12699673/Harga:￥318 (sekitar US$3.0)

- 1 x Bridge rectifire diode (kecil) 400V 4A GBU4G-BP:https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12703750/Harga:￥210 (sekitar US$2.0)

- 1 x Kondensor besar 2200uf 50V【ESMH500VSN222MP25S:https://www.marutsu.co.jp/pc/i/52022/Harga:￥440(sekitar US$4.0)

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

Maaf untuk tautan yang tidak nyaman ke situs Jepang, silakan cari penjual yang menangani bagian serupa dengan merujuk tautan tersebut.

Langkah 4: Bagian Tengah (Sirkuit Kontrol DC)

Dari sini, itu adalah bagian kontrol dari tegangan DC catu daya utama.

Pengoperasian bagian ini akan dijelaskan kemudian berdasarkan hasil simulasi juga.

Pada dasarnya saya menggunakan LM317T klasik dengan transistor daya besar untuk kemampuan keluaran arus besar hingga 3A sama.

Dan untuk membatalkan tegangan output minimum 1,25V LM317T, saya menambahkan dioda D8 untuk Vf ke Q2 Vbe.

Saya kira Vf dari D8 adalah kira-kira. 0.6V dan Q2 Vbe juga kira-kira. 0.65V maka totalnya adalah 1.25V.

(Tapi tegangan ini tergantung pada If dan Ibe, jadi diperlukan kehati-hatian untuk menggunakan metode ini)

Bagian di sekitar Q3 yang dikelilingi oleh garis putus-putus tidak dipasang. (untuk opsional untuk fitur penghentian termal di masa mendatang.)

Bagian yang digunakan adalah seperti di bawah ini, 0．1Ω 2W Akizuki Densho

unit pendingin 34H115L70】Multsu Parts

Dioda Penyearah (100V 1A) IN4001 ebay

IC Kontrol Tegangan LM317T Akizuki Denshi

General Purose NPN Tr 2SC1815 Akizuki Denshi

U2 LT6106 IC Sense Arus Akizuki Denshi

Pitch mengkonversi PCB untuk LT6106 (SOT23) Akizuki Denshi

IC Pembanding U3 NJM2903 Akizuki Denshi

POT 10rbΩ、500KΩ Akizuki Denshi

Langkah 5: Bagian Keluaran

Bagian terakhir adalah Bagian Keluaran.

Saya suka meter analog retro, lalu saya mengadopsi meteran analog.

Dan saya mengadopsi Poly Switch (sekering yang dapat disetel ulang) untuk perlindungan output.

Bagian yang digunakan adalah seperti di bawah ini, Sekering yang dapat disetel ulang 2.5Ａ REUF25 Akizuki Denshi

2.2KΩ 2W bleeder registor Akizuki Denshi

32V Analog volt meter (Panel meter) Akizuki Denshi

3A Analog volt meter (Panel meter) Akizuki Denshi

Terminal Keluaran MB-126G Merah dan Hitam Akizuki Denshi

Papan Roti Universal 210 x 155mm Akizuki Denshi

Terminal untuk papan roti (sesuka Anda) Akizuki

Langkah 6: Selesaikan Perakitan dan Pengujian

Sejauh ini, saya pikir papan utama Anda juga telah selesai.

Silakan lanjutkan dengan pemasangan kabel ke bagian yang terpasang pada kasing seperti pod, meter, terminal.

Jika Anda selesai membuat proyek.

Langkah terakhir adalah menguji proyek.

Spesifikasi dasar catu daya analog ini adalah:

1, 0～30V tegangan output penyesuaian kasar dan penyesuaian halus.

2, arus keluaran 0～2.0A dengan pembatas (saya sarankan untuk menggunakan di bawah spesifikasi transformator.)

3, Sakelar pengubah tegangan keluaran pada panel belakang untuk mengurangi kerugian lingkungan

(0～12V, 12～30V)

Pengujian Dasar

Menguji kerja sirkuit.

Saya menggunakan resistor 5W 10Ω sebagai dummy load seperti yang ditunjukkan pada foto.

Saat Anda mengatur 5V, itu memberikan 0,5A. 10V 1A, 20V 2.0A.

Dan ketika Anda menyesuaikan batas saat ini ke level favorit Anda, pembatas saat ini berfungsi.

Dalam hal ini, tegangan keluaran semakin rendah sesuai dengan arus keluaran yang Anda atur.

Pengujian bentuk gelombang osiloskop

Saya ingin menunjukkan bentuk gelombang osiloskop juga.

Bentuk gelombang pertama adalah bentuk gelombang kenaikan tegangan saat Anda menghidupkan daya unit.

CH1 (Biru) tepat setelah penyearah dan kira-kira kapasitor 2200uF. 35V 5V/div).

CH2(Biru langit) adalah tegangan keluaran unit (2V/div). Itu disesuaikan ke 12V dan mengurangi riak input.

Bentuk gelombang kedua adalah bentuk gelombang yang diperbesar.

CH1 dan CH2 sekarang 100mV/div. Riak CH2 tidak diamati karena umpan balik IC LM317 bekerja dengan benar.

Langkah selanjutnya, saya ingin menguji pada 11V dengan beban arus 500mA (22Ω 5W). Apakah Anda ingat Ohm rendah I = R / E ?

Kemudian riak tegangan input CH1 semakin besar menjadi 350mVp-p, tetapi tidak ada riak yang diamati pada tegangan output CH2 juga.

Saya ingin membandingkan beberapa regulator tipe belakang DC-DC dengan beban 500mA yang sama.

Kebisingan switching 200mA yang besar diamati pada output CH2.

Seperti yang dapat Anda lihat, Secara umum, catu daya analog cocok untuk aplikasi audio dengan noise rendah.

Bagaimana tentang itu ?

Jika Anda memiliki pertanyaan lebih lanjut, jangan ragu untuk bertanya kepada saya.

Langkah 7: Lampiran 1: Detail Operasi Sirkuit dan Hasil Simulasi

Wow, begitu banyak pembaca lebih dari 1k mengunjungi posting pertama saya.

Saya hanya lulusan untuk melihat banyak penghitung tampilan.

Baiklah, saya ingin kembali ke topik saya.

Hasil Simulasi Bagian Input

Saya telah menggunakan simulator LT Spice untuk memverifikasi desain sirkuit.

Soal cara install atau cara pakai LT Spice silahkan googling.

Ini adalah simulator analog gratis dan bagus untuk dipelajari.

Skema pertama adalah simulasi LT Spice yang disederhanakan dan saya ingin melampirkan file.asc juga.

Skema kedua adalah untuk simulasi input.

Saya mendefinisikan sumber tegangan DC offset 0, amplitudo 36V, freq 60Hz, dan resistor input 5ohm sebagai spesifikasi komparatif untuk transformator. Seperti yang Anda ketahui, tegangan output transformator ditampilkan dalam rms, maka output 24Vrms harus 36Vpeak.

Bentuk gelombang pertama adalah sumber tegangan + (hijau) dan penyearah jembatan + w/ 2200uF(biru). Ini akan pergi ke sekitar 36V.

LT Spice tidak dapat menggunakan potensiometer variabel, saya ingin menetapkan nilai tetap ke sirkuit ini.

Tegangan keluaran 12V batas arus 1A seperti itu. Saya ingin melanjutkan ke langkah berikutnya.

Bagian Kontrol Tegangan menggunakan LT317T

Gambar berikut menunjukkan operasi LT317, pada dasarnya LT317 bekerja seperti yang disebut regulator shunt artinya pin tegangan Output ke Adj. pin selalu tegangan referensi 1,25V terlepas dari tegangan input.

Ini juga berarti aliran arus tertentu di R1 dan R2. Penyesuaian LM317 saat ini. pin ke R2 juga ada, tapi terlalu kecil 100uA maka kita bisa mengabaikannya.

Sampai sejauh ini, Anda dapat dengan jelas memahami arus I1 yang mengalir di R1 selalu konstan.

Kemudian kita bisa membuat rumus R1: R2=Vref(1.25V): V2. Saya memilih 220Ω ke R1, dan 2.2K ke R2, Kemudian rumus ditransformasikan V2= 1.25V x 2.2k / 220 = 12.5V. Sadarilah tegangan keluaran nyata adalah V1 dan V2.

Kemudian 13.75V muncul pada pin output LM317 dan GND. Dan juga menyadari ketika R2 adalah nol, output 1,25V

tetap.

Kemudian saya menggunakan solusi sederhana, saya hanya menggunakan transisitor keluaran Vbe dan dioda Vf untuk membatalkan 1.25V.

Berbicara secara umum, Vbe dan Vf adalah sekitar 0,6 hingga 0,7V. Tetapi Anda juga harus mengetahui karakteristik Ic - Vbe dan If - Vf.

Ini menunjukkan bahwa arus pemeras tertentu diperlukan ketika Anda menggunakan metode ini untuk membatalkan 1,25V.

Oleh karena itu saya menambahkan register pemeras R13 2.2K 2W. Ini berdarah kira-kira. 5mA ketika keluaran 12V.

Sampai sejauh ini, saya agak lelah menjelaskannya. Saya butuh makan siang dan makan siang bir. (lol)

Kemudian, saya ingin melanjutkan ke minggu depan secara bertahap. Jadi mohon maaf atas ketidaknyamanan Anda.

Langkah selanjutnya saya ingin menjelaskan bagaimana pembatas arus bekerja dengan tepat, menggunakan simulasi langkah parameter beban LT Spice.

Bagian Pembatas saat ini menggunakan LT6106

Silakan kunjungi Situs Teknologi Linear dan lihat lembar data untuk aplikasi LT6106.

www.linear.com/product/LT6106

Saya ingin menunjukkan gambar untuk menjelaskan aplikasi Khas yang menjelaskan AV=10 untuk contoh 5A.

Ada register indera arus 0,02 ohm dan output yang dirasakan dari pin keluar sekarang 200mV/A

pin keluar akan naik hingga 1V pada 5A, kan?

Mari kita pikirkan aplikasi saya dengan contoh tipikal ini.

Kali ini kami ingin menggunakan batas arus di bawah 2A, maka 0,1 ohm cocok.

Dalam hal ini keluar pin naik 2V di 2A? Ini berarti sensitivitas sekarang 1000mV/A.

Setelah itu yang harus kita lakukan tinggal ON/OFF pin LM317 ADJ dengan komparator generik

seperti NJM2903 LM393, atau LT1017 dan transistor NPN generik seperti 2SC1815 atau BC337?

yang terputus dengan tegangan yang terdeteksi sebagai ambang batas.

Sampai sejauh ini, penjelasan rangkaian sudah selesai, dan mari kita mulai simulasi rangkaian lengkapnya!

Langkah 8: Lampiran 2: Simulasi Langkah Sirkuit dan Hasil Simulasi

Saya ingin menjelaskan apa yang disebut simulasi langkah.

Simulasi sederhana biasanya hanya mensimulasikan satu kondisi, tetapi dengan simulasi langkah, kita dapat mengubah kondisi secara terus menerus.

Sebagai contoh, definisi simulasi langkah untuk register beban R13 ditunjukkan pada foto berikutnya dan di bawah ini.

.langkah param daftar Rf 1k 100 24 12 6 3

Artinya nilai R13 yang ditampilkan seperti {Rf} bervariasi dari 1K ohm, (100, 24, 12, 6) hingga 3 ohm.

Seperti yang dipahami dengan jelas, ketika arus 1K ohm yang ditarik ke beban R adalah 12mA

(karena tegangan output sekarang diatur ke 12V).

dan 120mA pada 100 ohm, 1A pada 12 ohm, 2A pada 6 ohm, 4A pada 3 ohm.

Tetapi Anda dapat melihat tegangan ambang diatur ke 1V oleh R3 8k dan R7 2k (dan tegangan untuk komparator adalah 5V).

Kemudian dari kondisi, rangkaian pembatas arus seharusnya bekerja. Gambar selanjutnya adalah hasil simulasi.

Bagaimana kalau sampai sejauh ini?

Mungkin sedikit sulit untuk dipahami. karena hasil simulasi mungkin sulit dibaca.

Garis hijau menunjukkan tegangan keluaran dan garis biru menunjukkan arus keluaran.

Anda dapat melihat tegangan relatif stabil sampai 12 ohm 1A, tetapi dari 6 ohm tegangan 2A turun menjadi 6V untuk membatasi arus ke 1A.

Anda juga dapat melihat tegangan keluaran DC dari 12mA ke 1A sedikit turun.

Ini hampir disebabkan oleh Vbe dan Vf un-lineality seperti yang saya jelaskan di bagian sebelumnya.

Saya ingin menambahkan simulasi berikutnya.

Jika Anda menghilangkan D7 pada skema simulasi seperti terlampir, hasil tegangan output akan relatif stabil.

(tapi tegangan output semakin tinggi dari sebelumnya, tentu saja.)

Tapi ini semacam trade off, karena saya ingin mengontrol proyek ini dari 0V meskipun stabilitasnya sedikit hilang.

Jika Anda mulai menggunakan simulasi analog seperti LT Spice, mudah untuk memeriksa dan mencoba ide rangkaian analog Anda.

Umm, akhirnya sepertinya aku sudah menyelesaikan penjelasan lengkapnya.

Saya butuh beberapa bir untuk akhir pekan (lol)

Jika Anda memiliki pertanyaan tentang proyek ini, jangan ragu untuk bertanya kepada saya.

Dan saya harap Anda semua akan menikmati kehidupan DIY yang baik dengan artikel saya!

Salam,