Construya una fuente de alimentación doble de 15 V utilizando módulos estándar por menos de $ 50: 10 pasos (con imágenes)

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

Introducción:

Si eres un aficionado al audio, estarás familiarizado con las fuentes de alimentación de doble raíl. La mayoría de las placas de audio de baja potencia, como los preamplificadores, requieren entre +/- 5V y +/- 15V. Tener una fuente de alimentación de doble voltaje hace que sea mucho más fácil cuando se hacen prototipos de diseños o simplemente se realizan reparaciones generales.

Esta fuente de alimentación es fácil de armar, ya que generalmente utiliza placas de módulo estándar con la excepción de la placa del regulador, que tendrá que construir usted mismo. Sin embargo, hay una razón detrás de eso a la que llegaré más adelante.

La placa reguladora utilizada cuenta con voltajes de +/- 1,25 V a 37 V (dependiendo de su voltaje de entrada). Solo necesito +/- 15V, por lo que una fuente de alimentación de entrada un par de voltios por encima de eso (alrededor de 19V) está bien. Los reguladores de voltaje LM317 y LM337 también pueden bombear alrededor de 1,5 A cada uno (dependiendo de la cantidad de voltaje que estén cayendo), por lo que la clasificación de corriente de la fuente de alimentación de entrada también debe ser más alta que esto. Por eso elegí dos fuentes de alimentación para portátiles para suministrar los voltajes de entrada. Producen 19V y alrededor de 3.4A, que es más que suficiente para alimentar la placa del regulador. Sin mencionar que son tan baratos como las patatas fritas.

También quería una fuente de alimentación lineal, ya que generalmente tienen menos ondulación de CC en la salida (aunque no es tan eficiente como una fuente de alimentación en modo de conmutación completa). El uso de una fuente de alimentación de entrada de modo conmutado para reducir los 240 VCA a 19 V es económico y efectivo. Su conmutación también está generalmente por encima de la banda de audio, por lo que no afecta el ruido de la fuente de alimentación que ingresa a las piezas de prueba. Los reguladores lineales filtrarán la mayor parte de la ondulación de CC residual. Entonces, prácticamente obtienes lo mejor de ambos mundos.

Los medidores utilizados pueden medir voltaje y corriente (0-100V y 0-10A), son de dos colores para facilitar la lectura.

Con algunas modificaciones, puede convertir un montón de piezas en una fuente de alimentación de sobremesa muy útil.

Nota: Una cosa que esta fuente de alimentación no tiene y es un control de regulación de corriente constante. Los propios reguladores LM317 / 337 tienen algo de protección contra sobrecorriente, sin embargo, no los haría funcionar demasiado tiempo de esta manera. Es por eso que se colocó el interruptor de carga en este proyecto. Entonces, si eso es importante, puede usar una placa reguladora diferente para satisfacer sus necesidades.

Paso 1: Una advertencia y notas generales

Cableado de 240 V y fuentes de alimentación para portátiles:

Como este proyecto usa altos voltajes (240V), pueden ser bastante letales si se equivoca. Si no está seguro de cómo conectar componentes de alto voltaje, o no se siente cómodo trabajando con equipos activos, mi sugerencia sería no intentarlo. No asumo ninguna responsabilidad si te matas. No quiero saber de ti después de que hayas muerto diciendo: Pete, me electrocuté y ahora estoy muerto, ¿de acuerdo?

Ahora, dicho esto, tiene un par de otras opciones:

1. Simplemente use las fuentes de alimentación de la computadora portátil en su forma suministrada y use algunos conectores de alimentación de CC en la parte posterior de la caja. Simplemente significa que tiene que conectar dos fuentes de alimentación para portátiles, pero es una opción mucho más segura. Sin embargo, deberá encontrar otra solución para alimentar los medidores LED, ya que también requieren suministros separados.

2. Puede montar los suministros de la computadora portátil en el estuche y simplemente cortar los enchufes de 240 V y conectarlos directamente a una toma IEC en la parte posterior. Sin embargo, necesitará un estuche más grande que el que he usado y, nuevamente, tiene conexiones en vivo, por lo que aún no es tan seguro …

Medidores de panel LED + Voltajes de suministro:

Hay varios tipos de medidores LED en el mercado. Básicamente, todos hacen lo mismo, sin embargo, sus conexiones no siempre son las mismas. Salir del calibre del cable no siempre está garantizado. Al realizar el pedido, intente obtener su diagrama de cableado. Generalmente, los dos cables gruesos serán el medidor de derivación de corriente. Los otros tres serán la potencia del medidor (para alimentar la pantalla que es roja / negra) y un cable de detección de voltaje amarillo para medir el voltaje.

Lo que notará con los medidores es que tienen una tierra común o un punto de 0V (los cables negros están conectados entre sí internamente). Para este proyecto en particular eso no es bueno. Esta es la razón por la que los medidores se alimentan por separado a través de dos placas de suministro de energía pequeñas (placa de módulo de 240 VCA a 12 VCC). También debe usar dos placas para alimentar, de lo contrario, estará cortocircuitando las salidas cuando use la fuente de alimentación. Otra razón esencial es que los medidores LED requieren un mínimo de 4.5V para funcionar. Entonces, si baja su salida a 1.25V desde la placa del regulador, los medidores no se encenderán.

Paso 2: lista de materiales

Esto es lo que necesitará. Puedes comprar todo esto en Ebay, Amazon o Aliexpress. Lo compré todo en Ebay

- Estuche de plástico (he usado un estuche de plástico para instrumentos) - $ 12-15

- 1x tablero del kit regulador LM317 / 337 - $ 10

- 2 fuentes de alimentación para laptop de 19 V y 3.42 A - $ 6.75 cada una

- 2x tableros de transformador reductor de modo conmutado de 240VCA a 12VCC 450mA - $ 1.50 cada uno

- 2x medidores de panel de voltaje / corriente 0-100V / 0-10A - $ 3.50 c / u (más baratos a granel y disponibles en diferentes colores)

- 2x ollas multivuelta de 10K ohmios + perillas para adaptarse - $ 2 cada una (puede usar las ollas suministradas, pero las múltiples vueltas son más fáciles de configurar)

- Hardware general y diverso: interruptor de 240 VCA (utilicé uno con una luz LED de 12 VCC), bornes de conexión (6), toma IEC, fusibles y portafusibles (3), corte pequeño del ángulo de aluminio (2), separadores (6), longitudes generales de alambre y termorretráctil, probablemente otros $ 5-10

Nota 1: Los fusibles a utilizar dependerán de la cantidad de corriente que pretenda utilizar. Sugeriría 1-1.5A para las dos placas reguladoras y 0.5A para el suministro de 240V. También puede bajar más, ya que no obtendrá 7A de ambos suministros.

Nota 2: la parte más cara de la construcción es el caso. Entonces, si puede encontrar uno más barato o quiere rodar el suyo propio, le ahorrará algunos dólares.

Nota 3: Hay algunas marcas de macetas de precisión o de múltiples vueltas disponibles. La que se envió fue una maceta de la marca Bochen, que tiene perillas específicas disponibles y no usa perillas moleteadas estándar. No importa en particular qué tipo use, solo que puede hacer que las perillas se adapten.

Nota 4: Compré estas fuentes de alimentación para computadora portátil ya que solo costaban alrededor de $ 6 cada una. Ahorre unos dólares de nuevo si tiene algunos viejos por ahí.

Paso 3: esquemas y diagramas de cableado

La primera imagen es el esquema original para una placa reguladora de stock, con tapas de entrada y rectificador incluidos, utilizando un transformador AC 12V-0V-12V para alimentar la placa (para esta fuente de alimentación no utilizamos)

La segunda imagen es el diagrama de cableado para que todas las placas individuales se conecten juntas

Las imágenes tercera y cuarta son diagramas de cableado de serie para los medidores de panel (que utilicé) que muestran diferentes configuraciones para alimentar y medir. Básicamente, en este proyecto, usamos el cuarto diagrama.

Paso 4: fuente de alimentación para computadora portátil

¿Por qué fuentes de alimentación para portátiles de 19 V?

La razón de esto es que la placa del regulador fue diseñada originalmente para funcionar con un transformador dual de 12V CA (12V-0-12V). Sin embargo, si observa el costo de uno de estos, ya sea en ebay o en su tienda local de electrónica, cuesta alrededor de $ 30AU. Dos suministros portátiles cuestan la mitad.

Si desea un voltaje más alto de los reguladores, simplemente use una fuente de alimentación de entrada más alta. Recuerde que las placas reguladoras darán salida a +/- 37V, por lo que la entrada puede ser unos pocos voltios por encima de eso. Sin embargo, recuerde que cuanto mayor es el diferencial de voltaje (entrada a salida), más calor producen los reguladores. Por ejemplo: si el voltaje de entrada es de 35 V y la salida es de 5 V, se desarrollará mucho calor y es posible que necesite disipadores de calor más grandes y / o un ventilador.

Preparando los suministros de la computadora portátil

Para mi construcción, saqué los suministros de sus estuches ya que los necesitaba para caber en el estuche del instrumento. Si solo va a usar los suministros de la computadora portátil tal como están y usa conectores de CC, puede omitir este paso.

Lo que tendrá que hacer es romper la caja de plástico. Utilice un destornillador plano y haga palanca con cuidado en el borde hasta que se desprenda la parte superior. Luego, retire el conjunto de la placa de circuito.

En la segunda foto, perforé una pieza de aluminio en ángulo y taladré algunos agujeros en el costado del suministro (creo que usé los agujeros existentes en el suministro). Tenga cuidado de no dañar ningún componente mientras hace esto. También hice algunos orificios adicionales para atornillar los postes de montaje y colocar el conjunto en la parte inferior de la caja de plástico. Usar el ángulo lo hizo un poco más resistente que solo usar postes de montaje.

Los cables que salían de la placa parecían un poco ligeros, así que los cambié por cables de calibre más grueso. Desolde los cables viejos, inserte los cables nuevos a través de la parte superior de la placa y suéldelos en su lugar en la parte inferior de la placa (en retrospectiva, debería haber usado un calibre más ligero pero longitudes más largas, ya que era difícil tener tantos cables conectados a los mismos puntos).

Los suministros de la computadora portátil también tienen un LED de encendido. No son necesarios, sin embargo, puede mantenerlos si desea que se confirme que cada suministro está funcionando efectivamente (se extinguirán si hay un problema con el suministro o la cantidad que se extrae). Los guardé para encontrar fallas más fácilmente.

Nota: Debe utilizar el mismo tipo de fuente de alimentación para computadora portátil. La razón es que si los voltajes se cortan un poco, pueden tender a hundir la corriente en sí mismos y escapar y luego soplar. Generalmente, no debería ser un problema si usa los mismos suministros. Sin embargo, si está preocupado o desea protección adicional, puede colocar un par de diodos de potencia (como IN4004 o IN5404) con polarización inversa a través de las salidas de cada fuente (de modo que cátodo a positivo, ánodo a negativo). Esto evitará que cada fuente absorba cualquier corriente debido a que los voltajes están ligeramente apagados o si una fuente se enciende antes que la otra.

Paso 5: Construcción del regulador LM317 / 337 y prueba inicial

La placa del regulador viene en forma de kit, lo que significa que debe soldarla usted mismo. Hay algunos proveedores que los venderán preensamblados por unos pocos dólares extra. A veces, quitar componentes de este tipo de placas puede arrancar pistas accidentalmente. Deberá quitar algunos componentes de todos modos, por lo que es igual de fácil construirlos en primer lugar sin ellos.

La primera imagen muestra un tablero completo (que es el aspecto que debería tener si lo hiciera en stock). Sin embargo, la segunda foto muestra las modificaciones con las tapas de entrada y el rectificador retirados. En su lugar, agregué enlaces para cambiar el bloque de terminales de entrada para aceptar el +/- 19V y dirigirlo a la entrada de los reguladores. Puede mantener las tapas de entrada si lo desea, pero no son necesarias ya que los suministros de la computadora portátil son bastante buenos.

También notará que he colocado terminales para la luz de encendido LED y también las ollas solo para facilitar la extracción de las placas si es necesario.

Así que simplemente monte la placa como se indica en sus instrucciones, excepto por las modificaciones anteriores.

Una vez completado, conéctelo a una fuente de alimentación que funcione y verifique la salida de cada etapa del regulador. Recuerde, si usa una fuente de entrada única para probar, +/- adentro (en los terminales + / 0V) + / 0V fuera del tablero del regulador. +/- in (en terminales 0V / -), 0V / - fuera del tablero del regulador. Asegúrese de que puede ajustar el voltaje de salida (la última imagen muestra la fuente de alimentación de prueba externa).

Paso 6: preparación del estuche

Mide cómo quieres que se asienten tus componentes en la parte posterior de los paneles frontal y posterior. Recuerde, será al revés (yo mismo cometí ese error). De hecho, quería la imagen reflejada en el panel frontal. Pero afortunadamente, todavía no había hecho el panel trasero, así que simplemente lo hice encajar en el frente (o podría haberlo girado 180 grados).

Realice primero los orificios con brocas pequeñas. Luego amplíe con una broca más grande. Si no tiene una broca lo suficientemente grande (como yo), puede usar un escariador para agrandar los agujeros (herramienta muy útil).

Una vez que se hayan perforado todos los orificios, saque los recortes para los paneles del medidor y lime lo suficiente para que el medidor y el enchufe IEC encajen.

También agregué algunas etiquetas al frente (usando hojas de letras). Puede obtenerlos en línea o puede imprimir los suyos propios en papel de impresora transparente. Luego simplemente rocié un poco de laca protectora sobre la parte superior.

Paso 7: Montaje del hardware

Una vez que los paneles frontal y posterior hayan tenido tiempo de secarse, monte todo el hardware en los paneles frontal y posterior.

Las dos fuentes de alimentación de la computadora portátil se pueden montar en la parte inferior de la carcasa. Recuerde dejar espacio para que el enchufe IEC, el fusible y los cables lleguen al interruptor en la parte delantera. Alternativamente, puede montar un interruptor en la parte posterior si lo prefiere.

Monte la placa del regulador.

Por último, pero no menos importante, como las fuentes de alimentación de 240 V / 12 V para los paneles del medidor no tienen ningún lugar para que se monten con tornillos, he usado una gota de silicona para mantenerlos en su lugar. ¡Solo asegúrese de haber agregado cables de entrada y salida primero!

Paso 8: cableado todo

Comience conectando el cableado de 240 V desde el enchufe IEC al interruptor y también al portafusibles de entrada. Luego, conecte todo el cableado de 240 V a las dos fuentes de alimentación de la computadora portátil y a las fuentes de la placa de dos medidores. Inserte un fusible y, en esta etapa, probablemente sea una buena idea verificar su cableado y encenderlo, solo para asegurarse de que todos los voltajes que salen de los suministros de la computadora portátil sean correctos (deben ser de 19 V cada uno)

Conecte las ollas y el LED a los controles del panel frontal del tablero regulador. He usado enchufes y clavijas de 2 clavijas para facilitar el desmontaje en la placa del regulador.

Ahora conecte las salidas de los suministros de la computadora portátil y conéctelas a la entrada de la placa reguladora. También puede conectar la alimentación a los medidores. Recuerde que el positivo de un suministro va al negativo del otro para crear un punto de voltaje cero virtual. Nuevamente, encienda y asegúrese de que los voltajes sean los esperados: debe tener 38 V entre los voltajes de entrada, +/- 19 V entre 0 V en las entradas y algo de voltaje nominal en la salida de la placa del regulador (dependiendo de dónde esté colocada la olla).

Conecte la salida del tablero del regulador a los fusibles de salida y al interruptor de carga. Conecte las líneas de corriente del medidor (según el diagrama de cableado) y luego las líneas de detección de voltaje del medidor. Inserte algunos fusibles y nuevamente, pruebe y vea si los medidores están leyendo un voltaje. Crucemos los dedos, ¡no has dejado escapar el humo mágico!

Nota: Los medidores son probablemente lo más difícil de poner en funcionamiento. Solo recuerde que la parte actual de los medidores va de positivo a negativo. Lo mismo sucederá con el voltaje negativo: ¡fluye de 0v a voltaje negativo!

Paso 9: Prueba y ajustes de calibración

Una vez que haya verificado que el humo no se escapa, conecte un medidor confiable y verifique los voltajes de salida tanto en las salidas positivas como en las negativas. Lo más probable es que los medidores LED estén ligeramente apagados (como en las fotos 2 + 4). Como estos medidores pueden estar ligeramente fuera de alcance en cualquier extremo del espectro, calíbrelos con el voltaje que generalmente usarás más o en el medio de un rango de voltajes. Por ejemplo, si usa mucho 12V, calíbrelos a 12V. Si va entre 5V y 15V regularmente, calibre a 10V.

Si tiene dos multímetros, puede hacer los ajustes de voltaje y corriente juntos. De lo contrario, conecte una carga nominal a la salida, ajuste el voltaje, luego desconecte el medidor y póngalo en serie con la fuente de alimentación e intercambie el cable del multímetro (si su medidor tiene terminales de voltaje y corriente separados) para medir la corriente.

En la parte posterior de los medidores del panel LED, habrá dos pequeños potenciómetros de ajuste para ajustar el voltaje (v-adj) y la corriente (i-adj) (vea la foto uno). En general, es una buena idea cargar la salida con una resistencia al calibrar, ya que el voltaje de salida puede moverse un poco cuando se carga.

Por lo tanto, ajuste el v-adj hasta que el voltaje indique lo mismo que el medidor. Los recortadores son un poco sensibles y un pequeño giro puede pasar por donde lo desee. Solo persevera hasta que sea correcto

Para el ajuste actual, recomendaría usar una gran resistencia de disipación de calor para calibrar (foto 6). Solo asegúrese de que no sea inferior a lo que puede producir el suministro. Cada lado de la placa del regulador puede suministrar 1,5 A. Calibrarlo alrededor de 1A debería ser suficiente.

Usando la ley de ohmios V = IxR - entonces (V / I = R) 15V / 1A = 15ohms. Las resistencias de 15 ohmios son un poco difíciles de conseguir, por lo que 2x resistencias de 8 ohmios en serie darán 16 ohmios. Mide las resistencias: las dos que tengo miden 8,3 y 8,1 ohmios = 16,4 ohmios totales.

Entonces, conecte los números nuevamente (V / R = I) 15V / 16.4ohms = 0.914634A; ese es el número al que calibraremos. Debería encontrar que el medidor debería mostrar esto, así como una doble verificación de su medidor.

¡También tendrás que calcular la potencia que se pone en las resistencias, ya que no quieres que se frían! Entonces, la ley de ohmios nuevamente P = VxI - 15Vx0.91463 = 13.72W. Asegúrese de que cada una de las resistencias sea mayor que este valor: 25W es bueno. He usado un par de 100W que es dorado (ver foto 6). Puede obtenerlos en eBay por aproximadamente $ 8 por dos.

Para medir la corriente fuera del suministro, deberá poner su medidor en serie con la fuente de alimentación y las resistencias de carga. No importa si el medidor es el primero o las resistencias, solo asegúrese de que la corriente que fluye a través del medidor sea positiva a negativa (por lo tanto, terminales positivos y 0V - positivo / negativo en los terminales de corriente del multímetro). El lado negativo del suministro debe medirse de 0 V a negativo, con el positivo del medidor yendo a 0 V y el negativo del medidor yendo al negativo de la fuente de alimentación. Si eso te confundió, mira la última foto.

Una vez conectado, debería ver tanto el voltaje como la corriente en el medidor del panel frontal. Ajuste la olla actual en la parte posterior del medidor de panel hasta que lea lo mismo que su multímetro. Si tiene dos medidores, tenga uno para medir la corriente (en serie) y otro para medir el voltaje (en paralelo).

Ahora estás listo para irte.

Paso 10: Pensamientos finales

Si bien todo encajaba en el estuche, podría haber jugado un poco con el diseño interno y quizás mover el conector IEC para permitir que los dos suministros de la computadora portátil se coloquen a 90 grados de donde están actualmente. El diseño también debería haberse reflejado, ya que generalmente me gusta que todo vaya de izquierda a derecha. He incluido un bosquejo de lo que potencialmente debería haber hecho.

Usé cableado de 7.5A 240VAC desde un cable de red (porque eso es lo que tenía por ahí). Dado que este es un espacio tan reducido, probablemente debería haber usado un cable de 240V de calibre más ligero ya que el proyecto no consume mucha corriente.

Tampoco noté que uno de los tornillos de la caja pasaba directamente por donde estaba el interruptor de 240V. En retrospectiva, debería haber movido ligeramente el interruptor y probablemente debería haber instalado el portafusibles de 240V en el panel frontal para evitar cableado innecesario. Con un poco de movimiento, probablemente también podría haber colocado los portafusibles de salida en el panel frontal, pero el panel frontal ya estaba bastante lleno.

Al final del día, suministra los +/- 15V que necesito, es fácil de ajustar, es confiable y utiliza piezas fácilmente disponibles.

Proyectos futuros

También tengo otra fuente de alimentación dual 0-30V / 3A en proceso, aunque esto podría terminar como dos fuentes de alimentación separadas (nuevamente, dependiendo del espacio). Éste tiene características actuales constantes. Compré estas tablas al mismo tiempo que no podía decidir cuál quería, ¡así que obtuve las dos!

También habrá la madre de todas las fuentes de alimentación: una fuente de alimentación dual de bajo / alto voltaje que utiliza dos placas reguladoras por lado (4). ¡Cambiará de un rango bajo 0-30V a un rango alto 30-90V y 5A! Esto se utilizará para probar placas amplificadoras de potencia de doble voltaje. Nuevamente, podría terminar como dos fuentes de alimentación separadas según el espacio.