Fuente de alimentación de banco variable analógica de bricolaje con limitador de corriente de precisión: 8 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

En este proyecto, le mostraré cómo usar el famoso LM317T con un transistor de potencia Current Booster, y cómo usar el amplificador de detección de corriente Linear Technology LT6106 para un limitador de corriente de precisión. Este circuito puede permitirle usar hasta más de 5A, pero esta vez se usa para una carga ligera de solo 2A porque elijo un transformador relativamente pequeño de 24V 2A y una caja pequeña. Y prefiero un voltaje de salida de 0.0V, luego agrego algunos diodos en serie para cancelar el voltaje de salida mínimo de LM317 1.25V. esta especificación. también le permite protección contra cortocircuitos. Esos circuitos se combinan para crear una fuente de alimentación de banco variable analógica que genera 0.0V-28V y 0.0A-2A con limitador de corriente de precisión. La regulación y el rendimiento del piso de ruido son bastante buenos en comparación con las fuentes de alimentación basadas en convertidores CC-CC similares. Por lo tanto, es mejor utilizar este modelo especialmente para aplicaciones de audio analógico. Empecemos !

Paso 1: Esquema y lista de piezas

Me gustaría mostrarles el esquema completo de este proyecto.

Había dividido el esquema del agujero en tres partes para facilitar la explicación. ① Sección de entrada de CA 、 ② Sección media (circuitos de control de CC) 、 ③ Sección de salida.

Me gustaría continuar explicando la lista de piezas para cada sección respectivamente.

Paso 2: preparación para perforar la carcasa y perforar

Primero debemos recolectar las partes exteriores y perforar la caja (gabinete).

El diseño del caso de este proyecto se realizó con Adobe Illustrator.

En cuanto a la colocación de las piezas, hice mucho ensayo y error considerando y decidiendo como muestra una primera foto.

Pero amo este momento porque puedo estar soñando, ¿qué debo hacer? o cual es mejor

Es como una buena ola esperando. ¡Es un tiempo realmente precioso! jajaja.

De todos modos, me gustaría adjuntar un archivo.ai y un archivo.pdf también.

Para prepararse para la perforación de la caja, imprima el diseño en papel adhesivo de tamaño A4 y péguelo en la caja.

Serán marcas cuando taladre la caja, y será el diseño cosmético de la caja.

Si el papel se ensució, retírelo y vuelva a pegarlo.

Si se preparó para la perforación de la caja, puede comenzar a perforar la caja de acuerdo con las marcas centrales de la caja.

Le recomiendo encarecidamente que describa el tamaño de los agujeros en el papel pegado como 8Φ, 6Φ así.

Las herramientas son un taladro eléctrico, brocas, brocas escalonadas y una herramienta de corte manual o una herramienta dremel.

Tenga cuidado y tómese el tiempo suficiente para evitar accidentes.

La seguridad

Son necesarios anteojos de seguridad y guantes de seguridad.

Paso 3: ① Sección de entrada de CA

Después de terminar la perforación y el acabado de la caja, comencemos a hacer los tableros eléctricos y el cableado.

Aquí está la lista de piezas. Lo siento porque algunos enlaces son para vendedores japoneses.

Espero que pueda obtener piezas similares de sus vendedores cercanos.

1. Piezas usadas de la sección de entrada de CA

Vendedor: Marutsu parts- 1 x RC-3:

Precio: ￥ 1, 330 (aproximadamente US $ 12)

- 1 transformador de corriente alterna de 24 V 2 A [HT-242]:

Precio: ￥ 2, 790 (aproximadamente US $ 26) si desea una entrada de 220 V, elija [2H-242] ￥ 2, 880

- 1 x código de CA con un enchufe:

Precio: ￥ 180 (aproximadamente US $ 1,5)

- 1 x Caja de fusibles de CA 【F-4000-B】 Sato Parts: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/Price:￥180 (aproximadamente 1,5 USD)

- 1 x Interruptor de alimentación de CA (grande) NKK 【M-2022L / B】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15771/ Precio: ￥ 380 (aproximadamente 3,5 USD)

- 1 x Interruptor 12V / 24V (pequeño) Miyama 【M5550K】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/112704/ Precio: ￥ 181 (aproximadamente US $ 1,7)

- 1 x Puente rectificador de diodo (grande) 400V 15A 【GBJ1504-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12699673/ Precio: ￥ 318 (aproximadamente US $ 3.0)

- 1 x Puente rectificador de diodo (pequeño) 400V 4A 【GBU4G-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12703750/ Precio: ￥ 210 (aproximadamente US $ 2.0)

- 1 x Condensador grande 2200uf 50V 【ESMH500VSN222MP25S】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/52022/ Precio: ￥ 440 (aproximadamente US $ 4.0)

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

Disculpe el inconveniente del enlace al sitio japonés, busque vendedores que manejen piezas similares consultando esos enlaces.

Paso 4: ② Sección intermedia (circuito de control de CC)

A partir de aquí, es la parte de control del voltaje de CC de la fuente de alimentación principal.

El funcionamiento de esta parte también se explicará más adelante en función de los resultados de la simulación.

Básicamente, estoy usando el LM317T clásico con un gran transistor de potencia para una gran capacidad de salida de corriente hasta 3A por igual.

Y para cancelar el voltaje de salida mínimo de 1.25V LM317T, agregué el diodo D8 para Vf a Q2 Vbe.

Supongo que Vf de D8 es de aprox. 0,6 V y Q2 Vbe también aprox. 0,65 V, entonces el total es 1,25 V.

(Pero este voltaje depende de If e Ibe, por lo que se debe tener cuidado al usar este método)

La parte alrededor de Q3 rodeada por una línea de puntos no está montada. (opcional para la función de apagado térmico futuro).

Las piezas usadas son las siguientes, 0．1Ω 2W Akizuki Densho

disipador de calor 【34H115L70】 Multsu Parts

Diodo rectificador (100V 1A) IN4001 ebay

IC de control de voltaje LM317T Akizuki Denshi

Propósito general NPN Tr 2SC1815 Akizuki Denshi

U2 LT6106 IC de detección de corriente Akizuki Denshi

Pitch convertir PCB para LT6106 (SOT23) Akizuki Denshi

Comparador U3 IC NJM2903 Akizuki Denshi

POTE 10kΩ 、 500Ω 、 ５KΩ Akizuki Denshi

Paso 5: ③ Sección de salida

La última parte es la sección de salida.

Me gustan los medidores analógicos retro, luego adopté el medidor analógico.

Y adopté un interruptor de polietileno (fusible reiniciable) para protección de salida.

Las piezas usadas son las siguientes, Fusible reiniciable 2.5Ａ REUF25 Akizuki Denshi

Registor de purga de 2.2KΩ 2W Akizuki Denshi

Voltímetro analógico de 32 V (medidor de panel) Akizuki Denshi

Voltímetro analógico 3A (medidor de panel) Akizuki Denshi

Terminal de salida MB-126G Rojo y negro Akizuki Denshi

Tabla de pan universal de 210 x 155 mm Akizuki Denshi

Terminal para tablero de pan (como quieras) Akizuki

Paso 6: Termine de ensamblar y probar

Hasta ahora, creo que la placa principal también se completó.

Proceda con el cableado a las partes conectadas a la caja como módulos, medidores, terminales.

Si terminó de hacer el proyecto.

El último paso es probar el proyecto.

Las especificaciones básicas de esta fuente de alimentación analógica son

1, 0 ～ 30V voltaje de salida ajuste grueso y ajuste fino.

2, 0 ～ 2.0A corriente de salida con limitador (recomiendo usar bajo las especificaciones del transformador).

3, interruptor de cambio de voltaje de salida en el panel posterior para reducir la pérdida ambiental

(0 ～ 12V, 12 ～ 30V)

Pruebas básicas

Probando el funcionamiento del circuito.

Usé una resistencia de 5W 10Ω como carga ficticia como se muestra en la foto.

Cuando configura 5V, proporciona 0.5A. 10V 1A, 20V 2.0A.

Y cuando ajusta el límite de corriente a su nivel favorito, el limitador de corriente funciona.

En este caso, el voltaje de salida disminuye de acuerdo con la corriente de salida de ajuste.

Prueba de forma de onda de osciloscopio

Me gustaría mostrarte también las formas de onda del osciloscopio.

La primera forma de onda es la forma de onda de aumento de voltaje cuando enciende la unidad.

CH1 (azul) está justo después del rectificador y el condensador de 2200uF aprox. 35V 5V / div).

CH2 (azul cielo) es el voltaje de salida de la unidad (2V / div). Se ajusta a 12V y se reduce el rizado de entrada.

La segunda forma de onda es una forma de onda ampliada.

CH1 y CH2 ahora son 100mV / div. La ondulación del CH2 no se observa debido a que la retroalimentación IC del LM317 funciona correctamente.

En el siguiente paso, me gustaría probar a 11 V con una carga de corriente de 500 mA (22 Ω 5 W). ¿Recuerdas el bajo I = R / E de Ohm?

Luego, la ondulación del voltaje de entrada del CH1 aumenta a 350 mVp-p, pero tampoco se observa ninguna ondulación en el voltaje de salida del CH2.

Me gustaría compararlo con algún regulador de tipo trasero DC-DC con la misma carga de 500mA.

Se observa un gran ruido de conmutación de 200 mA en la salida CH2.

Como se puede ver, En términos generales, la fuente de alimentación analógica es adecuada para aplicaciones de audio de bajo ruido.

Qué hay sobre eso ?

Si tiene más preguntas, no dude en preguntarme.

Paso 7: Apéndice 1: Detalles de la operación del circuito y resultados de la simulación

Vaya, muchos lectores de más de 1k fueron visitados en mi primera publicación.

Simplemente me gradué para ver el contador de numerosas vistas.

Bueno, me gustaría volver a mi tema.

Resultados de la simulación de sección de entrada

He utilizado el simulador LT Spice para verificar el diseño del circuito.

Con respecto a cómo instalar o cómo usar LT Spice, busque en Google.

Es un simulador analógico gratuito y bueno para aprender.

El primer esquema es una simulación simplificada para LT Spice y también me gustaría adjuntar un archivo.asc.

El segundo esquema es para simulación de entrada.

Definí una fuente de voltaje DC offset 0, amplitud 36V, frecuencia 60Hz y resistencia de entrada 5ohm como especificaciones comparativas para el transformador. Como sabe, el voltaje de salida del transformador se muestra en rms, luego la salida de 24 Vrms debe ser de 36 V pico.

La primera forma de onda es fuente de voltaje + (verde) y rectificador de puente + con 2200uF (azul). Llegará a alrededor de 36V.

El LT Spice no pudo usar un potenciómetro variable, me gustaría establecer un valor fijo para este circuito.

Voltaje de salida 12V límite de corriente 1A así. Me gustaría continuar con el siguiente paso.

Sección de control de voltaje usando LT317T

La siguiente figura muestra el funcionamiento de LT317, básicamente LT317 funciona como un regulador de derivación, lo que significa que el pin de voltaje de salida a Adj. El pin es siempre un voltaje de referencia de 1,25 V independientemente del voltaje de entrada.

También significa un cierto sangrado de corriente en R1 y R2. El actual LM317 adj. El pin a R2 también existe, pero demasiado pequeño como 100uA, entonces podemos descuidarlo.

Hasta ahora, se puede entender claramente que la corriente I1 que sangra en R1 es siempre constante.

Entonces podríamos hacer la fórmula R1: R2 = Vref (1.25V): V2. Elijo 220Ω a R1 y 2.2K a R2, Entonces la fórmula se transforma V2 = 1.25V x 2.2k / 220 = 12.5V. Tenga en cuenta que el voltaje de salida real es V1 y V2.

Luego, aparece 13,75 V en el pin de salida LM317 y GND. Y también consciente de cuando R2 es cero, salida de 1,25 V

permanecer.

Luego utilicé una solución simple, solo uso el transisitor de salida Vbe y el diodo Vf para cancelar 1.25V.

En general, Vbe y Vf es de alrededor de 0,6 a 0,7 V. Pero también debe tener en cuenta las características de Ic - Vbe y If - Vf.

Muestra que se necesita una cierta corriente de purga cuando usa este método para cancelar 1.25V.

Por lo tanto agrego un registro de purga R13 2.2K 2W. Sangra aprox. 5mA cuando la salida es de 12V.

Hasta ahora, estoy un poco cansado de explicar. Necesito almuerzo y cerveza para el almuerzo (lol)

Entonces, me gustaría continuar la próxima semana gradualmente. Disculpe las molestias.

Siguiente paso Me gustaría explicar cómo funciona con precisión el limitador de corriente, utilizando la simulación de pasos del parámetro de carga de LT Spice.

Sección del limitador de corriente con LT6106

Visite el sitio de tecnología lineal y consulte la hoja de datos de la aplicación LT6106.

www.linear.com/product/LT6106

Me gustaría mostrar el dibujo para explicar la aplicación típica que describe AV = 10 para el ejemplo 5A.

Hay un registro de detección de corriente de 0.02 ohmios y la salida detectada desde el pin ahora es de 200 mV / A entonces

el pin de salida se elevaría hasta 1 V a 5 A, ¿verdad?

Pensemos en mi aplicación con este ejemplo típico en mente.

Esta vez nos gustaría usar un límite de corriente por debajo de 2A, entonces el 0.1 ohm es adecuado.

En este caso, ¿el pin se eleva 2V a 2A? Significa que la sensibilidad ahora es de 1000 mV / A.

Después de eso tenemos que hacer, simplemente encienda / apague el pin LM317 ADJ con el comparador genérico

como NJM2903 LM393 o LT1017 y un transistor NPN genérico como 2SC1815 o BC337?

que cortan con el voltaje detectado como umbral.

Hasta ahora, la explicación del circuito ha terminado, ¡y comencemos con las simulaciones completas del circuito!

Paso 8: Apéndice 2: Simulación de pasos de circuito y resultados de la simulación

Me gustaría explicar la llamada simulación de pasos.

La simulación simple habitual simula solo una condición, pero con la simulación por pasos, podemos cambiar las condiciones continuamente.

Por ejemplo, la definición de la simulación de pasos para el registro de carga R13 se muestra en la siguiente foto y a continuación.

.paso parámetro Rf lista 1k 100 24 12 6 3

Significa que el valor de R13 mostrado como {Rf} varía de 1K ohmios (100, 24, 12, 6) a 3 ohmios.

Como se entiende obviamente, cuando la corriente de 1K ohmios extraída para cargar R es ①12mA

(porque el voltaje de salida ahora está configurado en 12V).

y ②120mA a 100 ohmios, ③1A a 12 ohmios, ④2A a 6 ohmios, ⑤4A a 3 ohmios.

Pero puede ver que el voltaje de umbral está establecido en 1V por R3 8k y R7 2k (y el voltaje para el comparador es 5V).

Luego, a partir de la condición ③, se supone que el circuito limitador de corriente funciona. El siguiente dibujo es el resultado de la simulación.

¿Qué tal eso hasta ahora?

Puede ser un poco difícil de entender. porque el resultado de la simulación puede ser difícil de leer.

Las líneas verdes muestran el voltaje de salida y las líneas azules muestran la corriente de salida.

Puede ver que el voltaje es relativamente estable hasta 12 ohmios 1A, pero de 6 ohmios 2A el voltaje disminuye a 6V para limitar la corriente a 1A.

También puede ver que el voltaje de salida de CC de 12 mA a 1 A se ha reducido un poco.

Casi se debe a la falta de linealidad de Vbe y Vf, como expliqué en la sección anterior.

Me gustaría agregar la siguiente simulación.

Si omite D7 en el esquema de simulación adjunto, los resultados del voltaje de salida serían relativamente estables.

(pero el voltaje de salida es más alto que el anterior, por supuesto).

Pero es una especie de compensación, porque me gustaría controlar este proyecto desde 0V incluso si la estabilidad se pierde un poco.

Si comienza a usar simulación analógica como LT Spice, es fácil verificar y probar su idea de circuito analógico.

Ummm, eventualmente parece que he terminado la explicación completa eventualmente.

Necesito un par de cervezas para el fin de semana (lol)

Si tiene alguna pregunta sobre este proyecto, no dude en preguntarme.

¡Y espero que todos disfruten de una buena vida de bricolaje con mi artículo!

Saludos,