CA a + 15V, -15V 1A Variable y 5V 1A Fuente de alimentación de CC de banco fijo: 8 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Una fuente de alimentación es un dispositivo eléctrico que suministra energía eléctrica a una carga eléctrica. Este modelo de fuente de alimentación cuenta con tres fuentes de alimentación de CC de estado sólido. El primer suministro da una salida variable de 1,5 a 15 voltios positivos hasta 1 amperio. El segundo da un negativo de 1,5 a -15 voltios a 1 amperio. El tercero tiene un 5V fijo a 1 amperio. Todos los suministros están completamente regulados. Un circuito IC especial mantiene el voltaje de salida dentro de.2V cuando se pasa de sin carga a 1 amperio. La salida está totalmente protegida contra cortocircuitos. Este suministro es ideal para usar en laboratorios escolares, talleres de servicio o en cualquier lugar donde se requiera un voltaje de CC preciso.

Paso 1: ¿Cómo funciona un suministro?

El suministro consta de dos circuitos, uno es de salida fija de 5v y el otro es de 0 a + 15, y un suministro variable de -15 con cada sección explicada a continuación. Consta de un transformador de potencia, una etapa rectificadora de CC y la etapa reguladora.

1. Reducción de 220 V CA utilizando transformador: ya que se supone que la entrada de los reguladores debe estar entre 1,5 y 40 voltios. Entonces 220v AC se redujo usando el transformador. 220 V CA de la red principal se suministra a la bobina secundaria del transformador a través de un fusible y un interruptor, que lo reduce a 18 voltios. La relación de giro del transformador fue de 12: 1. Cuando se probó, el voltaje de circuito abierto del transformador resultó ser de 22 voltios. El transformador tiene dos propósitos. Primero, reduce la entrada de 220 VCA a 17 VCA y 9 VCA para permitir que el voltaje adecuado ingrese a las etapas del rectificador. En segundo lugar, aísla la salida de la fuente de alimentación de la línea de 220 VCA. Esto evita que el usuario reciba una descarga de voltaje peligrosa, si el usuario se encuentra en un área con conexión a tierra. Un transformador con toma central tiene dos devanados secundarios que están desfasados 180 grados.
2. Convertidor de CA a CC: para la rectificación de CA (conversión de CA a CC), se utilizó una configuración de puente de diodos que recortó el ciclo negativo de la CA y lo convirtió en CC pulsante. Cada diodo funciona solo cuando está en estado de polarización directa (cuando el voltaje en el ánodo es más alto que el voltaje en el cátodo). Esta CC tenía algunas ondas involucradas, por lo que se usó un condensador para suavizarla relativamente antes de enviarla al circuito de regulación.
3. Circuito regulador: El circuito regulador en el PowerSupply consta de un circuito integrado LM-317 y LM-337. El LM317 suministra más de 1,5 A de corriente de carga con un voltaje de salida ajustable en un rango de 1,2 a 37 V. La serie LM337 son reguladores de voltaje negativo ajustables de 3 terminales capaces de suministrar más de -1,5 A en un rango de voltaje de salida de -1,2 a -37 V. Son excepcionalmente fáciles de usar y solo requieren dos resistencias externas para configurar el voltaje de salida. Además, tanto la regulación de línea como la de carga son mejores que los reguladores fijos estándar. El voltaje de salida del LM317 / LM377 se determina por la relación de las dos resistencias de retroalimentación R1 y R2 que forman una red divisor de potencial a través del terminal de salida. Terminal de “salida” y “ajuste”. Luego, cualquier corriente que fluya a través de la resistencia R1 también fluirá a través de la resistencia R2 (ignorando la muy pequeña corriente del terminal de ajuste), con la suma de las caídas de voltaje en R1 y R2 igual al voltaje de salida, Vout. Obviamente, el voltaje de entrada, Vin debe ser al menos 2.5 voltios mayor que el voltaje de salida requerido para alimentar el regulador.
4. Filtro: La salida del LM317 / 337 se alimentó al condensador para filtrar el efecto pulsante. Y luego se envió a la salida. Cabe señalar que se debe tener en cuenta la polaridad del condensador antes de colocarlo.

Suministro de CC fijo de 5v

5v DC funciona con el mismo principio, pero el regulador usado para eso es un 7805 fijo. También se usó un transformador de 220V a 9V AC.

Paso 2: Diagrama de circuito y componentes necesarios:

El diagrama de circuito y los componentes necesarios se enumeran en las imágenes de arriba.

Paso 3: Simulaciones y diseño de PCB

Esquema y simulaciones de Proteus:

El circuito esquemático se simuló para ver si el circuito funciona correctamente y logra nuestro objetivo de una fuente de alimentación variable de ± 15V y una fuente de alimentación fija de 5V. Lo cual se verificó midiendo el voltaje de salida con la ayuda de un multímetro.

Diseño de PCB Proteus:

El circuito esquemático después de la prueba se convirtió en su diseño de PCB. Los componentes se colocan primero y el enrutamiento se realiza mediante enrutamiento automático. El ancho del cable de alimentación es T80, mientras que el resto del cable tiene el ancho T70. La longitud de la placa se seleccionó para ser de 6 por 8 pulgadas. También se verificó un diseño en 3D para el diseño de PCB esperado. El diseño al finalizar y probar si las rutas no se cruzan se exporta como PDF. Solo el borde de la placa y la capa inferior están seleccionados para estar en el archivo PDF y el resto no está seleccionado. Nos da una impresión de la pista de todo el PCB.

Paso 4: Impresión de PCB

Impresión en papel mantequilla:

La pista que se obtuvo como archivo PDF se imprimió en el papel de mantequilla. La impresora utilizada para este propósito fue la de tóner en lugar de la tinta líquida, ya que no se puede transferir al papel de mantequilla. Para ese propósito, el papel de mantequilla se corta para que coincida con el tamaño de un papel A4 para facilitar la impresión y luego se corta para que se ajuste al tamaño de la PCB.

Transferencia de la impresión del papel Butter a la placa PCB:

El papel manteca se coloca encima de la placa PCB. Se utiliza una plancha caliente para presionar el papel de mantequilla, lo que hace que la pista se fotocopie en la placa PCB debido al calentamiento de la tinta del tóner. Después de esa pista, las correcciones se realizan utilizando el marcador permanente.

Grabando:

Transfiriendo la pista en la placa PCB, en el siguiente paso, la placa se sumerge en un recipiente lleno de cloruro férrico colocado en el horno, lo que da como resultado la eliminación de cobre de toda la placa PCB, excepto la pista que se imprimió, lo que da como resultado una hoja de plástico con cobre solo presente en la pista.

Perforación:

Después de la preparación de la PCB, los orificios se perforan con un taladro de PCB manteniéndolo en el medio para sostener el taladro a 90 grados con respecto a la PCB y sin aplicar presión adicional, de lo contrario, la broca se romperá. Los orificios para transistores, conectores, reguladores Los diodos se hacen más grandes que los de las resistencias, condensadores, etc.

Limpieza con disolvente / gasolina:

La placa PCB se lava con unas gotas de disolvente o gasolina según la disponibilidad para que la tinta se elimine de la pista para una perfecta soldadura del componente en PCB. PCB está listo para ser soldado con componentes.

Soldadura de componentes:

Luego, los componentes se sueldan en la placa PCB de acuerdo con el diseño de PCB Proteus. Los componentes se sueldan con precaución al no cortocircuitar las pistas o los puntos. Se tienen en cuenta las polaridades de componentes como condensadores / transistores. Los disipadores de calor se unen con los reguladores usando la pasta para una mejor conductividad y se sueldan con la PCB. similar

Pruebas:

Una última vez, la PCB se prueba por cualquier corto mientras se sueldan los componentes en la placa. Después de eso, se encendió la PCB y se anotó la salida que estaba de acuerdo con la salida deseada. La PCB está lista para ser colocada en la carcasa.

Paso 5: preparación de la carcasa

Se compró en el mercado una carcasa prefabricada con diseño básico y se modificó según el requisito deseado. Viene con dos orificios para dos postes de unión, por lo que se perforaron 4 orificios adicionales para el poste de unión y 2 para potenciómetros en la carcasa. También se colocó un enchufe hembra de 3 clavijas para facilitar la conectividad del cable de alimentación de CA. También se colocó un interruptor en el exterior para encender o apagar la fuente de alimentación. Además de eso, se instaló un VOLTÍMETRO en el suministro para facilitar la lectura / selección para el usuario.

Paso 6: Configuración del suministro

Los transformadores y el circuito se colocaron en la carcasa con la ayuda de una lámina de madera / aislante para evitar cualquier cortocircuito con la carrocería. Se utilizaron pernos y bridas para sujetar los componentes juntos. En la carcasa se instalaron postes de unión, potenciómetros portafusibles y botón. Se utilizó un cable de puente para conectar y se soldó para asegurar la conexión. Se utilizó envoltura retráctil para asegurar las conexiones y evitar cortocircuitos. Se probó el suministro.

Paso 7: Regulación de carga

La carga se conectó a la salida de suministro y se enfrentó una caída de voltaje de salida que se debió a la caída a través de las resistencias de los cables / pistas de PCB / puntos de conexión. Entonces, para atender eso, los valores de las resistencias en el LM317 / LM337 se cambiaron para proporcionar un voltaje de carga de 15 voltios. Como el voltaje que estaba en la salida era voltaje de circuito abierto.

Paso 8: Pruebas / observaciones finales

El voltímetro utilizado en el suministro solo funcionó para niveles de voltaje superiores a 7v (otros no disponibles en el mercado). Entonces, al usar un mejor voltímetro, también se podrían medir valores de voltaje más bajos. Preferiblemente, utilizando un voltímetro analógico bidireccional y utilizando un interruptor para cambiar el valor a medir (alimentación + ve o tensión de alimentación –ve), podría ser más práctico.

En general, fue un proyecto interesante. Aprendí mucho a medida que me familiaricé con la fabricación de PCB, problemas para hacer un suministro y reguladores de voltaje variable.

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