منبع تغذیه خطی دو خروجی قابل تنظیم: 10 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

امکانات:

• AC - DC تبدیل ولتاژهای خروجی دوگانه (مثبت - زمین - منفی)
• ریل های مثبت و منفی قابل تنظیم
• فقط یک ترانسفورماتور AC تک خروجی
• نویز خروجی (20MHz-BWL ، بدون بار): حدود 1.12mVpp
• سر و صدای کم و خروجی های پایدار (ایده آل برای تغذیه Opamps و پیش تقویت کننده ها)
• ولتاژ خروجی: +/- 1.25V تا +/- 25V حداکثر جریان خروجی: 300mA تا 500mA
• ارزان و آسان برای لحیم کاری (همه بسته های کامپوننت DIP هستند)

منبع تغذیه کم خروجی دو سر و صدا یک ابزار ضروری برای هر علاقمند به لوازم الکترونیکی است. شرایط زیادی وجود دارد که منبع تغذیه دو خروجی مانند طراحی پیش تقویت کننده ها و تغذیه OPAMP ها ضروری است. در این مقاله ، ما قصد داریم منبع تغذیه خطی بسازیم تا کاربر بتواند ریل های مثبت و منفی خود را به طور مستقل تنظیم کند. علاوه بر این ، فقط یک ترانسفورماتور AC معمولی تک خروجی در ورودی استفاده می شود.

[1] تحلیل مدار

شکل 1 نمودار شماتیک دستگاه را نشان می دهد. D1 و D2 دیودهای یکسو کننده هستند. C1 و C2 اولین مرحله فیلتر کاهش نویز را ایجاد می کنند.

مرحله 1: شکل 1 ، نمودار شماتیک منبع تغذیه کم صدا

R1 ، R2 ، C1 ، C2 ، C3 ، C4 ، C5 و C6 یک فیلتر RC کم گذر ایجاد می کنند که باعث کاهش نویز از ریل های مثبت و منفی می شود. رفتار این فیلتر را می توان هم در تئوری و هم در عمل مورد بررسی قرار داد. یک اسیلوسکوپ با ویژگی bode plot می تواند این اندازه گیری ها را انجام دهد ، مانند Siglent SDS1104X-E. IC1 [1] و IC2 [2] اجزای اصلی تنظیم این مدار هستند.

طبق برگه اطلاعات IC1 (LM317): "دستگاه LM317 یک تنظیم کننده ولتاژ مثبت سه پایانه قابل تنظیم است که می تواند بیش از 1.5 A را در محدوده ولتاژ خروجی 1.25 ولت تا 37 ولت تأمین کند. فقط به دو مقاومت خارجی نیاز دارد. ولتاژ خروجی را تنظیم کنید این دستگاه دارای تنظیم خط معمولی 0.01 و تنظیم بار معمولی 0.1 است. این شامل محدودیت جریان ، حفاظت از اضافه بار حرارتی و حفاظت از منطقه عملیاتی ایمن است. حتی اگر ترمینال ADJUST قطع شده باشد ، حفاظت از اضافه بار همچنان کاربردی است."

همانطور که واضح است ، این تنظیم کننده ارقام خوبی برای تنظیم خط و بار ارائه می دهد ، بنابراین می توان انتظار داشت که یک ریل خروجی پایدار داشته باشیم. این شبیه IC2 (LM337) است. تنها تفاوت این است که این تراشه برای تنظیم ولتاژهای منفی استفاده می شود. D3 و D4 برای حفاظت استفاده می شود.

دیودها یک مسیر تخلیه کم امپدانس را برای جلوگیری از تخلیه خازن ها (C9 و C10) به خروجی تنظیم کننده ها فراهم می کنند. R4 و R5 برای تنظیم ولتاژهای خروجی استفاده می شود. C7 ، C8 ، C9 و C10 برای فیلتر کردن صداهای خروجی باقی مانده استفاده می شود.

[2] طرح PCB

شکل 2 طرح PCB مدار را نشان می دهد. این دستگاه بر روی یک برد PCB تک لایه طراحی شده است و همه بسته های کامپوننت DIP هستند. برای همه آسان است که قطعه را لحیم کرده و شروع به استفاده از دستگاه کنید.

مرحله 2: شکل 2 ، طرح PCB منبع تغذیه

من از کتابخانه های جزء SamacSys برای IC1 [3] و IC2 [4] استفاده کردم. این کتابخانه ها رایگان هستند و مهمتر از همه از استانداردهای ردپای صنعتی IPC پیروی می کنند. من از Altium استفاده می کنم ، بنابراین مستقیماً کتابخانه ها را با استفاده از افزونه Altium نصب کردم [5]. شکل 3 اجزای انتخاب شده را نشان می دهد. افزونه های مشابه را می توان برای KiCad و دیگر نرم افزارهای CAD استفاده کرد.

مرحله 3: شکل 3 ، کتابخانه های کامپوننت SamacSys (پلاگین AD) برای IC1 (LM137) و IC2 (LM337)

شکل 4 نمای سه بعدی برد PCB را نشان می دهد.

مرحله 4: شکل 4 ، نمای سه بعدی برد نهایی PCB

[3] مونتاژ و آزمایش شکل 5 تخته مونتاژ شده را نشان می دهد. تصمیم گرفتم از ترانسفورماتور 220 ولت به 12 ولت استفاده کنم تا حداکثر +/- 12 ولت را در خروجی دریافت کنم. شکل 6 سیم کشی مورد نیاز را نشان می دهد.

مرحله 5: شکل 5 ، برد مدار مونتاژ شده

مرحله 6: شکل 6 ، ترانسفورماتور و نمودار سیم کشی مدار

با چرخاندن پتانسیومترهای چند دور R4 و R5 ، می توانید ولتاژهای ریل مثبت و منفی را به طور مستقل تنظیم کنید. شکل 7 یک مثال را نشان می دهد ، جایی که من خروجی را در +/- 9V تنظیم کرده ام.

مرحله 7: شکل 7 ، +/- 9V ریل در خروجی

اکنون زمان اندازه گیری نویز خروجی است. من از اسیلوسکوپ Siglent SDS1104X-E استفاده کردم که در ورودی حساسیت 500uV/div را معرفی می کند و برای چنین اندازه گیری هایی ایده آل است. من کانال 1 را روی 1X ، اتصال AC ، محدوده پهنای باند 20 مگاهرتز قرار دادم ، سپس حالت اکتساب را روی تشخیص اوج تنظیم کردم.

سپس سرب زمینی را برداشته و از پروب زمین کاوشگر استفاده کردم. توجه داشته باشید که این اندازه گیری بدون بار خروجی است. شکل 8 صفحه اسیلوسکوپ و نتیجه آزمایش را نشان می دهد. مقدار Vpp سر و صدا در حدود 1.12mV است. لطفاً توجه داشته باشید که افزایش جریان خروجی باعث افزایش سطح نویز/موج می شود. این یک داستان واقعی برای همه منابع تغذیه است.

مرحله 8: شکل 8 ، صدای خروجی منبع تغذیه (بدون بار)

میزان توان مقاومتهای R1 و R2 جریان خروجی را مشخص می کند. بنابراین من مقاومت 3 وات را انتخاب کردم. همچنین ، اگر قصد ایجاد جریانهای زیاد را دارید یا اختلاف ولتاژ بین ورودی و خروجی تنظیم کننده زیاد است ، نصب هیت سینک مناسب روی IC1 و IC2 را فراموش نکنید. با استفاده از مقاومتهای 3W می توانید انتظار دریافت 500mA (حداکثر) را داشته باشید. اگر از مقاومتهای 2 وات استفاده می کنید ، این مقدار به طور طبیعی تا جایی به 300mA (حداکثر) کاهش می یابد.

[4] مواد

شکل 9 صورتحساب مواد را نشان می دهد.

مرحله 9: شکل 9 ، صورتجلسه مواد

مرحله دهم: منابع

منبع:

[1] برگه اطلاعات LM317:

[2] برگه اطلاعات LM337:

[3]: نماد شماتیک و رد پای PCB برای LM317:

[4]: نماد شماتیک و رد پای PCB برای LM337:

[5]: افزونه Altium: