AC do +15 V, -15 V 1 A zmienny i 5 V 1 A stały zasilacz stacjonarny DC: 8 stopni

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Zasilacz to urządzenie elektryczne, które dostarcza energię elektryczną do obciążenia elektrycznego. Ten model zasilacza zawiera trzy zasilacze półprzewodnikowe prądu stałego. Pierwsze zasilanie daje zmienną moc wyjściową o wartości dodatniej 1,5 do 15 woltów o natężeniu do 1 ampera. Drugi daje ujemne 1,5 do -15 woltów przy 1 amperze. Trzeci ma stałe 5V przy 1 amperze. Wszystkie dostawy są w pełni regulowane. Specjalny obwód IC utrzymuje napięcie wyjściowe w granicach 0,2 V przy przechodzeniu z braku obciążenia do 1 ampera. Wyjście jest w pełni zabezpieczone przed zwarciem. Ten zasilacz jest idealny do użytku w laboratoriach szkolnych, warsztatach serwisowych lub wszędzie tam, gdzie wymagane jest precyzyjne napięcie prądu stałego.

Krok 1: Jak działa dostawa?

Zasilanie składa się z dwóch obwodów, jeden ma stałe wyjście 5 V, a drugi to 0 do +15, a zasilanie -15 zmienne, z każdą sekcją wyjaśnioną poniżej. Składa się z transformatora mocy, stopnia prostownika prądu stałego i stopnia regulatora.

1. Obniżanie napięcia 220 V AC za pomocą transformatora: ponieważ wejście regulatorów powinno wynosić od 1,5 do 40 woltów. Więc 220 V AC zostało obniżone za pomocą transformatora. 220 V AC z sieci jest dostarczane do wtórnej cewki transformatora przez bezpiecznik i przełącznik, który obniża go do 18 woltów. Przełożenie transformatora wynosiło 12:1. Podczas testów napięcie w obwodzie otwartym transformatora wyniosło 22 wolty. Transformator służy dwóm celom. Po pierwsze, zmniejsza napięcie wejściowe 220 VAC do 17 VAC i 9 VAC, aby umożliwić wejście odpowiedniego napięcia do stopni prostownika. Po drugie, izoluje wyjście zasilacza od linii 220VAC. Zabezpiecza to użytkownika przed niebezpiecznym porażeniem napięciowym, jeśli użytkownik stoi w uziemionym obszarze. Centralny transformator Tapped ma dwa uzwojenia wtórne, które są przesunięte w fazie o 180 stopni.
2. Przetwornica AC na DC: Do prostowania AC (konwersji z AC na DC) zastosowano mostkową konfigurację diod, która odcina ujemny cykl AC i przekształca go w pulsujący prąd stały. Każda dioda działa tylko wtedy, gdy jest w stanie polaryzacji przewodzenia (gdy napięcie na anodzie jest wyższe niż napięcie na katodzie). Ten DC miał pewne tętnienia, więc zastosowano kondensator, aby stosunkowo go wygładzić przed wysłaniem go do obwodu regulacji.
3. Obwód regulatora: Obwód regulatora w PowerSupply składa się z układu scalonego LM-317 i LM-337. LM317 dostarcza ponad 1,5 A prądu obciążenia przy napięciu wyjściowym regulowanym w zakresie od 1,2 do 37 V. Seria LM337 to regulowane 3-zaciskowe regulatory napięcia ujemnego, które mogą dostarczać prąd o natężeniu przekraczającym -1,5 A w zakresie napięcia wyjściowego od -1,2 do -37 V. Są wyjątkowo łatwe w obsłudze i wymagają tylko dwóch zewnętrznych rezystorów do ustawienia napięcia wyjściowego. Co więcej, zarówno regulacja linii, jak i obciążenia są lepsze niż standardowe regulatory stałe. Napięcie wyjściowe LM317/LM377 jest określone przez stosunek dwóch rezystorów sprzężenia zwrotnego R1 i R2, które tworzą sieć dzielnika potencjału na zacisku wyjściowym. Napięcie na rezystorze sprzężenia zwrotnego R1 jest stałym napięciem odniesienia 1,25 V, Vref wytwarzanym między zacisk „wyjście” i „regulacja”. Wtedy jakikolwiek prąd przepływa przez rezystor R1 przepływa również przez rezystor R2 (ignorując bardzo mały prąd na zaciskach regulacji), przy czym suma spadków napięcia na R1 i R2 jest równa napięciu wyjściowemu, Vout. Oczywiście napięcie wejściowe Vin musi być co najmniej 2,5 V większe niż wymagane napięcie wyjściowe do zasilania regulatora.
4. Filtr: Wyjście z LM317/337 było podawane do kondensatora, aby odfiltrować efekt pulsacji. A potem został wysłany na wyjście. Należy zauważyć, że przed umieszczeniem kondensatora należy pamiętać o biegunowości.

Stałe zasilanie prądem stałym 5 V

5 V DC działa na tej samej zasadzie, ale użyty do tego regulator to stały 7805. Zastosowany również transformator miał napięcie od 220 V do 9 V AC.

Krok 2: Schemat obwodu i wymagane komponenty:

Schemat obwodu i wymagane komponenty są wymienione na powyższych zdjęciach.

Krok 3: Symulacje i układ PCB

Schemat i symulacje Proteusa:

Schemat obwodu został zasymulowany w celu sprawdzenia, czy obwód działa poprawnie i czy osiąga nasz cel, jakim jest zasilanie zmienne ±15V i stałe 5V. Co zostało zweryfikowane poprzez pomiar napięcia wyjściowego za pomocą multimetru.

Układ PCB Proteus:

Schemat obwodu po przetestowaniu został następnie przekształcony w układ PCB. Komponenty są umieszczane jako pierwsze, a trasowanie odbywa się za pomocą automatycznego trasowania. Szerokość przewodu zasilającego wynosi T80, podczas gdy reszta przewodu ma szerokość T70. Długość płyty została wybrana na 6 na 8 cali. Sprawdzono również układ 3d pod kątem oczekiwanego projektu PCB. Układ po zakończeniu i testowaniu, czy ścieżki się nie przecinają, jest eksportowany jako PDF. Tylko krawędź płyty i dolna warstwa są wybrane do umieszczenia w pliku PDF, a reszta jest odznaczona. Daje nam wydruk ścieżki całej płytki drukowanej.

Krok 4: Drukowanie PCB

Drukowanie na papierze maślanym:

Utwór, który otrzymał jako plik PDF, został wydrukowany na papierze maślanym. Do tego celu użyto drukarki z tonerem, a nie z płynnym tuszem, ponieważ nie można go przenosić na papier maślany. W tym celu papier maślany jest docinany tak, aby pasował do formatu papieru A4 dla łatwego drukowania, a następnie docinany tak, aby pasował do rozmiaru PCB.

Przenoszenie wydruku z masła na płytkę PCB:

Papier maślany jest umieszczany na górze płytki PCB. Gorące żelazko jest używane do dociskania papieru maślanego, co powoduje, że ścieżka kopiuje się na płytce PCB z powodu nagrzewania się tuszu tonerowego. Następnie dokonywane są korekty śladu za pomocą markera permanentnego.

Akwaforta:

Przenosząc ścieżkę na płytkę PCB, w kolejnym kroku płytka jest zanurzana w pojemniku wypełnionym chlorkiem żelaza umieszczonym w piecu, co powoduje usunięcie miedzi z całej płytki PCB z wyjątkiem ścieżki, która została zadrukowana, w wyniku czego powstaje plastikowy arkusz z miedź obecna tylko na torze.

Wiercenie:

Po przygotowaniu płytki drukowanej otwory wierci się wiertłem do płytek drukowanych, utrzymując je w połowie, aby utrzymać wiertło pod kątem 90 stopni względem płytki drukowanej i nie wywierając dodatkowego nacisku, w przeciwnym razie wiertło pęknie. Otwory na tranzystory, złącza, regulatory Diody są większe niż w zwykłych rezystorach, kondensatorach itp.

Czyszczenie za pomocą rozcieńczalnika/benzyny:

Płytka PCB jest myta kilkoma kroplami rozcieńczalnika lub benzyny w zależności od dostępności, aby atrament został usunięty z toru w celu idealnego przylutowania elementu na PCB. PCB jest gotowa do lutowania z komponentami.

Lutowanie komponentów:

Komponenty są następnie lutowane na płytce PCB zgodnie z układem PCB Proteus. Elementy lutowane są ostrożnie, nie zwierając ścieżek ani punktów. Należy pamiętać o polaryzacji elementów takich jak kondensatory/tranzystory. Radiatory mocowane są z regulatorami za pomocą pasty dla lepszej przewodności i lutowane z PCB. podobnie

Testowanie:

Po raz ostatni PCB jest testowany na krótki czas podczas lutowania elementów na płytce. Następnie zasilono płytkę drukowaną i zanotowano moc wyjściową, która była zgodna z pożądaną mocą. Płytka jest gotowa do umieszczenia w obudowie.

Krok 5: Przygotowanie obudowy

Z rynku zakupiono gotową obudowę z podstawowym układem i zmodyfikowano ją zgodnie z pożądanymi wymaganiami. Dostarczono go z dwoma otworami na dwa gniazda, więc w obudowie wywiercono dodatkowe 4 otwory na gniazdo i 2 na potencjometry. Umieszczono również gniazdo żeńskie 3 pin, które ułatwia podłączenie kabla zasilającego AC. Na zewnątrz umieszczono również przełącznik, który włączał lub wyłączał zasilanie. Dodatkowo w dostawie zainstalowano WOLTOMIERZ dla łatwego odczytu/wyboru dla użytkownika.

Krok 6: Konfiguracja dostaw

Transformatory i obwód zostały umieszczone w obudowie za pomocą drewnianej/izolacyjnej płyty, aby uniknąć zwarć z korpusem. Śruby i opaski kablowe były używane do łączenia komponentów. Na obudowie zamontowano słupki do mocowania, potencjometry uchwytu bezpieczników oraz przycisk. Do połączenia użyto przewodu połączeniowego, który został wlutowany w celu zabezpieczenia połączenia. folię termokurczliwą zastosowano do zabezpieczenia połączeń i uniknięcia zwarć. Dostawa została przetestowana.

Krok 7: Regulacja obciążenia

Do wyjścia zasilania podłączono obciążenie i wystąpił spadek napięcia wyjściowego spowodowany spadkiem rezystancji przewodów/ścieżek płytki/punktów połączeń. Aby to zaspokoić, wartości rezystorów na LM317/LM337 zostały zmienione tak, aby zapewnić napięcie obciążenia 15 woltów. Ponieważ napięcie, które było na wyjściu, było napięciem w obwodzie otwartym.

Krok 8: Testy końcowe/obserwacje

Woltomierz zastosowany w zasilaniu działał tylko dla poziomów napięcia powyżej 7v (inne niedostępne na rynku). Dzięki zastosowaniu lepszego woltomierza można również zmierzyć niższe wartości napięcia. Najlepiej byłoby użyć dwukierunkowego woltomierza analogowego i użyć przełącznika do zmiany mierzonej wartości (+ve zasilania lub -ve zasilania), może to być bardziej praktyczne.

Ogólnie był to ciekawy projekt. Wiele się nauczyłem, zapoznałem się z produkcją PCB, problemami z wykonaniem zasilacza i regulatorami napięcia.

Odwiedź również https://easyeeprojects.blogspot.com/, aby zobaczyć nadchodzące projekty.:)