Як зробити стендовий блок живлення 20 кроків (із зображеннями) - інструкції
Вступ: Як зробити стендовий блок живлення
Настільний блок живлення - надзвичайно зручний комплект для любителів електроніки, але він може бути дорогим, якщо його придбати на ринку. У цій інструкції я покажу вам, як зробити змінний блок живлення лабораторії з обмеженим бюджетом. Це чудовий проект "зроби сам" для початківців, а також тих, хто цікавиться електронікою.
Ви можете знайти всі мої проекти на: https://www.opengreenenergy.com/
Основна мета проекту - дізнатися, як працює лінійний блок живлення. На початку, щоб пояснити принцип роботи лінійного джерела живлення, я взяв приклад джерела живлення на базі LM 317. Для виготовлення остаточного джерела живлення, Я придбав у Banggood комплект живлення та зібрав його.
Це високоякісний стабілізований джерело напруги, за допомогою якого напруга може постійно регулюватися, а діапазон регулювання напруги становить 0-30 В. Він навіть містить схему обмеження струму, яка може ефективно контролювати вихідний струм від 2 мА до 3 А з можливістю безперервного регулювання струму, і ця унікальна особливість робить цей пристрій незамінним потужним інструментом у лабораторній схемі.
Характеристика:
Вхідна напруга: 24 В змінного струму
Вхідний струм: максимум 3А
Вихідна напруга: від 0 до 30 В безперервно регулюється
Вихідний струм: 2мА - 3А безперервно регулюється
Пульсація вихідної напруги: мінімум 0,01%
Крок 1: Необхідні інструменти та деталі
Список деталей:
1. Знижувальний трансформатор - 24 В, 3 А (Jaycar)
2. DIY комплект живлення (Banggood/Amazon)
3. Радіатор і вентилятор (Banggood)
4. Вимірювач вольтамперних підсилювачів (Amazon)
5. Ручка потенціометра (Banggood)
6. Buck Converter (Amazon)
8. прикріплююча бананова пробка (Amazon)
9. Розетка живлення IEC3 (Banggood)
13. Термоусадочна трубка (Banggood)
14. Самоклеючі гумові ніжки (Amazon)
15. Нитка для тривимірного друку - PLA (GearBest)
Інструменти/машина, що використовується
1. 3D-принтер - Creality CR-10 (Creality CR10S) або Creality CR-10 Mini
Крок 2: Основна блок-схема
Перш ніж приступати до процесу виготовлення, ви повинні знати основні компоненти лінійного джерела живлення.
Основними елементами лінійного джерела живлення є:
Трансформатор: Трансформатор змінює напругу змінного струму на бажане значення. Він використовується для зниження напруги. Це також служить для ізоляції джерела живлення від вхідної мережі для забезпечення безпеки.
Випрямляч: Вихідна потужність трансформатора знаходиться в змінному струмі, це потрібно перетворити в постійний струм.
Вхідний згладжувальний конденсатор/фільтр: Випрямлена напруга випрямляча - це пульсуюча напруга постійного струму, що має дуже високий вміст пульсацій. Але це не ми хочемо, ми хочемо чистої хвильової форми постійного струму без фільтрування. Схема фільтра використовується для згладжування змін змінного струму (пульсацій) від випрямленої напруги. Для цього використовуються великі резервуарні конденсатори.
Лінійний регулятор: Вихідна напруга або струм будуть коливатися, коли змінюється вхід від мережі змінного струму або внаслідок зміни струму навантаження на виході джерела живлення. Цю проблему можна усунути за допомогою регулятора напруги. зміни на вході або будь-які інші зміни.
Навантаження: Завантаження програми
Крок 3: Трансформатор
Введіть високовольтний змінний струм, що надходить у трансформатор, який зазвичай знижує високовольтний змінний струм від мережі до низьковольтного змінного струму, необхідного для нашого застосування. Для проектування джерела живлення вторинна напруга трансформатора вибирається з урахуванням вихідної напруги джерела живлення, втрати в діодному мосту і лінійному регуляторі. Типова форма хвилі трансформатора 24 В показана вище. Загалом ми допускаємо падіння близько 2 В - 3 В для конфігурації мостового випрямляча. Отже, вторинну напругу трансформатора можна розрахувати, як показано нижче
Приклад:
Припустимо, ми хочемо зробити блок живлення з вихідною напругою 30В та 3А.
Перед випрямлячем мосту напруга повинна бути = 30 + 3 = 33В (пік)
Отже, середньоквадратична напруга = 33/квадратний корінь (2) = 23,33 В
Найближчий трансформатор напруги, доступний на ринку, становить 24 В. Отже, наш рейтинг трансформатора становить 230 В/24 В, 3А .
Примітка: Наведений вище розрахунок є приблизною оцінкою для придбання трансформатора. Для точного розрахунку ви враховуєте падіння напруги на діодах, падіння напруги регулятора, напругу пульсацій та ефективність випрямляча.
Крок 4: Випрямляч моста
Випрямний міст перетворює змінну напругу або струм у відповідну величину постійного струму (постійного струму). Вхід в випрямляч змінного струму, тоді як його вихід - односпрямований пульсуючий постійний струм.
Падіння напруги на діоді загального призначення становить близько 0,7 В, а на діоді Шотткі - 0,4 В. У будь-який момент два діоди випрямного моста працюють, але оскільки діод веде велику потужність, він може бути фактично вищим. Хороше безпечне значення вдвічі перевищує стандартне або 0,7 х 2 = 1,4 В.
Вихід постійного струму після мостового випрямляча приблизно дорівнює вторинній напрузі, помноженій на 1,414 мінус падіння напруги на двох провідних діодах.
Vdc = 24 x 1,414 - 2,8 = 31,13 V
Крок 5: Згладжування конденсатора/фільтра
Випрямлена напруга випрямляча - це пульсуюча напруга постійного струму, що має дуже високий вміст пульсацій. Великі пульсації, що існують на виході, майже неможливо використовувати в будь-якому додатку живлення. Тому використовується фільтр. Найпоширеніший фільтр - використання великого конденсатора.
Отримана форма вихідного сигналу після згладжуючого конденсатора показана вище.
Крок 6: Регулятор
Вихідна напруга або струм будуть змінюватися або коливатися, коли змінюється вхід від мережі змінного струму або через зміну струму навантаження на виході регульованого джерела живлення або внаслідок інших факторів, таких як зміна температури. Цю проблему можна усунути за допомогою мікросхеми регулятора або за допомогою відповідної схеми, що складається з декількох компонентів. Регулятор підтримуватиме постійну потужність на виході, навіть коли відбуваються зміни на вході або будь-які інші зміни.
ІС, такі як 78XX і 79XX, використовуються для отримання фіксованих значень напруг на виході. Якщо в якості ІС, як LM 317, ми можемо регулювати вихідну напругу до необхідного постійного значення. Виходи постійної напруги, крім джерела живлення з фіксованою напругою. У наведеному вище прикладі схеми використовується мікросхема регулятора напруги LM3 17. Випрямлений вихід з повно хвильового мостового випрямляча подається на мікросхему регулятора LM317. Змінюючи значення потенціометра, що використовується в цій схемі, вихідну напругу можна легко контролювати.
Дотепер я пояснив, як працює лінійний блок живлення. На подальших кроках я пояснитиму, як будується стендовий блок живлення, зібравши комплект DIY.
Крок 7: Як працює комплект живлення
Роботу набору можна зрозуміти, дотримуючись схематичної схеми, показаної вище.
Для початку існує понижуючий мережевий трансформатор із вторинною обмоткою номіналом 24 В/3 А, який підключений через вхідні точки ланцюга на висновках 1 і 2. (якість вихідних джерел буде безпосередньо пропорційна якості трансформатора). Напруга змінного струму вторинної обмотки трансформаторів випрямляється містком, утвореним чотирма діодами D1-D4. Напруга постійного струму, що приймається на виході моста, згладжується фільтром, сформованим конденсатором резервуару С1 і резистором R1. Схема включає деякі унікальні особливості, які роблять її абсолютно відмінною від інших джерел живлення свого класу. Замість того, щоб використовувати регульований механізм зворотного зв'язку для управління вихідною напругою, наша схема використовує підсилювач з постійним коефіцієнтом підсилення для забезпечення опорної напруги, необхідної для його стабільної роботи. Опорна напруга генерується на виході U1.