Zbuduj podwójny zasilacz 15 V, używając modułów z półki za mniej niż 50 USD: 10 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Wstęp:

Jeśli jesteś hobbystą zajmującym się audio, zasilacze dwutorowe są ci znane. Większość płyt audio o małej mocy, takich jak przedwzmacniacze, wymaga od +/- 5 V do +/- 15 V. Posiadanie zasilacza z podwójnym napięciem sprawia, że jest to o wiele łatwiejsze podczas prototypowania projektów lub po prostu ogólnych napraw.

Ten zasilacz jest łatwy do złożenia, ponieważ zazwyczaj wykorzystuje gotowe płyty modułowe, z wyjątkiem płyty regulatora, którą musisz sam zbudować. Jednak jest za tym powód, do którego przejdę później.

Zastosowana płyta regulatora ma napięcia od +/- 1,25 V do 37 V (w zależności od napięcia wejściowego). Potrzebuję tylko +/- 15 V, więc zasilanie wejściowe o kilka woltów powyżej (około 19 V) jest w porządku. Regulatory napięcia LM317 i LM337 mogą również wypompować około 1,5 A ea (w zależności od tego, o ile spada napięcie), więc prąd znamionowy zasilacza wejściowego również musi być wyższy. Dlatego do zasilania napięć wejściowych wybrałem dwa zasilacze do laptopa. Wyprowadzają 19 V i około 3,4 A, co jest więcej niż wystarczające do zasilania płyty regulatora. Nie wspominając, że są tanie jak frytki.

Chciałem również zasilacza liniowego, ponieważ generalnie mają one mniejsze tętnienia prądu stałego na wyjściu (choć nie tak wydajne, jak zasilacz z pełnym trybem przełączania). Korzystanie z zasilacza impulsowego w celu obniżenia napięcia 240VAC do 19V jest tanie i skuteczne. Ich przełączanie jest również generalnie powyżej pasma audio, więc nie wpływa na szum zasilacza wchodzący do testowanych elementów. Regulatory liniowe odfiltrują większość szczątkowych tętnień DC. Tak więc dostajesz to, co najlepsze z obu światów.

Użyte mierniki mogą mierzyć napięcie i prąd (0-100V i 0-10A), są dwukolorowe dla łatwego odczytu.

Dzięki kilku modyfikacjom można zamienić kilka części w bardzo przydatny zasilacz stacjonarny.

Uwaga: Jedna rzecz, której ten zasilacz nie ma, a mianowicie stała regulacja prądu. Same regulatory LM317/337 mają pewne zabezpieczenie nadprądowe, jednak nie uruchamiałbym ich zbyt długo w ten sposób. Dlatego w tym projekcie został umieszczony przełącznik obciążenia. Więc jeśli to jest import, możesz użyć innej płyty regulatora, aby dopasować ją do swoich potrzeb.

Krok 1: Słowo ostrzeżenia i uwagi ogólne

Okablowanie 240 V i zasilacze do laptopa:

Ponieważ ten projekt wykorzystuje wysokie napięcia (240 V), mogą one być dość zabójcze, jeśli się nie mylisz. Jeśli nie masz pewności, jak podłączyć komponenty wysokiego napięcia lub nie czujesz się komfortowo pracując na sprzęcie pod napięciem, sugeruję, aby tego nie próbować. Nie biorę odpowiedzialności, jeśli się zabijesz. Nie chcę słyszeć od ciebie po twojej śmierci, że Pete, poraziłem się prądem i teraz nie żyję - OK??

Mając to na uwadze, masz kilka innych opcji:

1. Po prostu użyj zasilaczy laptopa w ich dostarczonej formie i użyj złączy zasilania DC z tyłu pudełka. Oznacza to po prostu, że musisz podłączyć dwa zasilacze do laptopa – ale jest to znacznie bezpieczniejsza opcja. Będziesz jednak musiał znaleźć inne rozwiązanie do zasilania mierników LED, ponieważ wymagają one również oddzielnych zasilaczy.

2. Możesz zamontować zasilacze laptopa w obudowie i po prostu odciąć wtyczki 240 V i podłączyć je bezpośrednio do gniazda IEC z tyłu. Jednak będziesz potrzebować większej obudowy niż ta, której używałem, i znowu ma połączenia na żywo, więc nadal nie jest tak bezpieczne..

Mierniki panelowe LED + napięcia zasilania:

Na rynku dostępnych jest kilka rodzajów mierników LED. Wszyscy robią zasadniczo to samo, jednak ich powiązania nie zawsze są takie same. Nie zawsze jest gwarantowane zejście z miernika drutu. Przy zamawianiu spróbuj uzyskać ich schemat połączeń. Generalnie dwa grube przewody będą miernikiem bocznikowym prądu. Pozostałe trzy będą zasilaniem miernika (do zasilania wyświetlacza, który jest czerwony/czarny) i żółtym przewodem czujnika napięcia do pomiaru napięcia.

W przypadku mierników zauważysz, że mają one wspólne uziemienie lub punkt 0 V (czarne przewody są wewnętrznie połączone ze sobą). Dla tego konkretnego projektu to nie jest dobre. Dlatego mierniki są zasilane oddzielnie przez dwie małe płytki zasilacza (płyta modułu 240VAC do 12VDC). Musisz również użyć dwóch płytek do zasilania, w przeciwnym razie podczas korzystania z zasilacza będziesz zwierał wyjścia. Innym ważnym powodem jest to, że mierniki LED wymagają do działania minimum 4,5 V. Więc jeśli zmniejszysz wyjście do 1,25 V z płyty regulatora, mierniki się nie włączą.

Krok 2: Zestawienie materiałów

To jest to, czego będziesz potrzebować. Wszystko to możesz kupić na eBayu, Amazonie lub Aliexpressie. Kupiłem to wszystko w serwisie eBay

- Plastikowy futerał (użyłem plastikowego futerału na narzędzia) - 12-15 $

- 1x płytka zestawu regulatora LM317/337 - 10 USD

- 2 zasilacze do laptopa 19 V 3,42 A - 6,75 USD za sztukę

- 2x 240VAC do 12VDC 450mA transformatory obniżające tryb przełączania - 1,50 USD za sztukę

- 2x mierniki panelowe napięcia/prądu 0-100V/0-10A - 3,50 USD za sztukę (tańsze luzem i dostępne w różnych kolorach)

- 2 x wieloobrotowe potencjometry 10K ohm + pokrętła do wyboru - 2 USD za sztukę (można użyć dołączonych potencjometrów, ale wieloobrotowe są łatwiejsze do ustawienia)

- Sprzęt różny i ogólny: przełącznik 240VAC (użyłem jednego z diodą LED 12VDC), zaciski zaciskowe (6), gniazdo IEC, bezpieczniki i uchwyty bezpieczników (3), mały odcięty kątownik aluminiowy (2), podpórki (6), ogólne długości drutu i termokurczliwe - prawdopodobnie kolejne $5-10

Uwaga 1: Stosowane bezpieczniki będą zależeć od tego, ile prądu zamierzasz użyć. Sugerowałbym 1-1,5A dla dwóch płyt regulatora i 0,5A dla zasilania 240V. Możesz zejść niżej, ponieważ nie będziesz pobierał 7A z obu zasobów.

Uwaga 2: Najdroższa część kompilacji to obudowa. Więc jeśli możesz znaleźć taki, który jest tańszy lub chcesz rzucić swój własny, zaoszczędzisz kilka dolców.

Uwaga 3: Dostępnych jest kilka marek potencjometrów wieloobrotowych lub precyzyjnych. Wysłano potencjometr marki Bochen, który ma dostępne specjalne pokrętła i nie używa standardowych pokręteł radełkowych. Nie ma znaczenia, jakiego typu używasz, tylko to, że możesz dopasować gałki.

Uwaga 4: Kupiłem te zasilacze do laptopa, ponieważ kosztowały tylko około 6 USD. Zaoszczędź ponownie kilka dolców, jeśli zdarzy ci się mieć kilka starych leżących w pobliżu.

Krok 3: Schematy i schematy połączeń

Pierwsze zdjęcie to oryginalny schemat płyty regulatora zapasów, z dołączonymi zaślepkami wejściowymi i prostownikiem, wykorzystującym transformator AC 12V-0V-12V do zasilania płyty (w przypadku tego zasilacza nie używamy)

Drugi obraz to schemat połączeń dla wszystkich pojedynczych płyt do połączenia ze sobą

Obrazy trzecie i czwarte to schematy okablowania dla mierników panelowych (użyłem) pokazujące różne konfiguracje do zasilania i pomiaru. Zasadniczo w tym projekcie używamy czwartego diagramu.

Krok 4: Zasilacz laptopa

Dlaczego zasilacze do laptopów 19V?

Powodem tego jest to, że płyta regulatora została pierwotnie zaprojektowana do zasilania podwójnego transformatora 12V AC (12V-0-12V). Jeśli jednak spojrzysz na koszt jednego z nich w serwisie eBay lub w lokalnym sklepie z elektroniką - wynoszą około 30 AU. Dwa zapasy do laptopa to o połowę mniej.

Jeśli chcesz uzyskać wyższe napięcie z regulatorów, po prostu użyj wyższego zasilania wejściowego. Pamiętaj, że płyty regulatora wyprowadzą +/- 37 V, więc wejście może być kilka woltów powyżej. Pamiętaj jednak, że im większa różnica napięć (wejście do wyjścia), tym więcej ciepła wytwarzają regulatory. Na przykład: jeśli napięcie wejściowe wynosi 35 V, a wyjściowe 5 V, będzie się wydzielać dużo ciepła i możesz potrzebować większych radiatorów i/lub wentylatora.

Przygotowanie materiałów do laptopa

W przypadku mojej konstrukcji wyjąłem materiały eksploatacyjne z ich skrzynek, ponieważ potrzebowałem ich, aby zmieściły się w walizce na instrument. Jeśli zamierzasz używać zasilaczy do laptopa bez zmian i używać złączy prądu stałego, możesz pominąć ten krok.

Musisz tylko rozbić plastikową obudowę. Użyj płaskiego śrubokręta i ostrożnie podważ krawędź, aż górna część odpadnie. Następnie wyjmij zespół płytki drukowanej.

Na drugim zdjęciu wywierciłem kawałek kątownika aluminiowego i wywierciłem kilka otworów z boku dostawy (chyba wykorzystałem istniejące otwory w dostawie). Uważaj, aby podczas tego nie uszkodzić żadnych elementów. Wywierciłem również dodatkowe otwory, aby przykręcić do niego słupki montażowe i przymocować zespół do dolnej części plastikowej obudowy. Zastosowanie kątownika sprawiło, że jest trochę bardziej wytrzymały niż zwykłe słupki montażowe.

Przewody wychodzące z płytki wyglądały na lekko lekkie, więc zmieniłem je na grubsze druty. Odlutuj stare przewody, przełóż nowe przewody przez górę płytki i przylutuj je na spodzie płytki (z perspektywy czasu powinienem był użyć lżejszego przewodu, ale dłuższego, ponieważ trudno było podłączyć tak wiele przewodów do tych samych punktów).

Zasilacze do laptopa mają również diodę LED zasilania. Nie są one potrzebne, ale możesz je zachować, jeśli chcesz potwierdzić, że każda dostawa działa skutecznie (znikną, jeśli wystąpi problem z dostawą lub pobieraną kwotą). Trzymałem je, aby łatwiej było znaleźć usterki.

Uwaga: Powinieneś używać tego samego typu zasilacza do laptopa. Powodem jest to, że jeśli napięcie trochę spadnie, mogą mieć tendencję do pochłaniania prądu w sobie i ucieczki, a następnie wybuchu. Generalnie nie powinno być problemu, jeśli użyjesz tych samych materiałów eksploatacyjnych. Jeśli jednak martwisz się lub chcesz dodatkowej ochrony, możesz umieścić kilka diod mocy (takich jak IN4004 lub IN5404) spolaryzowanych wstecznie na wyjściach każdego źródła (więc katoda na dodatnią, anoda na ujemną). Spowoduje to zatrzymanie każdego zasilacza przed pochłonięciem jakiegokolwiek prądu z napięć, które są nieznacznie wyłączone lub jeśli jeden zasilacz zostanie uruchomiony przed drugim.

Krok 5: Budowa regulatora LM317/337 i test wstępny

Płytka regulatora jest dostarczana w formie zestawu, co oznacza, że musisz ją samemu przylutować. Jest kilku dostawców, którzy sprzedają je wstępnie zmontowane za kilka dodatkowych dolarów. Czasami usunięcie elementów z tego typu płyt może przypadkowo wyrwać gąsienice. I tak będziesz musiał usunąć niektóre komponenty, więc równie łatwo jest je zbudować bez nich.

Pierwsze zdjęcie pokazuje ukończoną planszę (a tak powinna wyglądać, jeśli zrobisz ją w magazynie). Drugie zdjęcie pokazuje jednak modyfikacje z usuniętymi zaślepkami wejściowymi i prostownikiem. Zamiast tego dodałem linki, aby zmienić blok zacisków wejściowych, aby akceptował +/-19V i kierował go na wejście regulatorów. Możesz zachować czapki wejściowe, jeśli chcesz, ale nie są one konieczne, ponieważ materiały eksploatacyjne do laptopa są całkiem dobre.

Zauważysz również, że umieściłem zaciski dla światła LED, a także garnki, aby w razie potrzeby łatwo było usunąć deski.

Więc po prostu zmontuj płytkę zgodnie z instrukcją, z wyjątkiem powyższych modyfikacji.

Po zakończeniu podłącz go do działającego zasilacza i sprawdź wyjście każdego stopnia regulatora. Pamiętaj, jeśli używasz pojedynczego źródła zasilania do testowania, +/- in (na zaciskach +/0V) +/0V z płyty regulatora. Wejście +/- (na zaciskach 0V/-), 0V/- na płycie regulatora. Upewnij się, że możesz wyregulować napięcie wyjściowe (ostatnie zdjęcie pokazuje zewnętrzny testowy zasilacz).

Krok 6: Przygotowanie sprawy

Zmierz, jak chcesz, aby Twoje komponenty były umieszczone z tyłu przedniego i tylnego panelu. Pamiętaj, że będzie to powrót do przodu (sam popełniłem ten błąd). Właściwie chciałem lustrzanego odbicia na przednim panelu. Ale na szczęście nie zrobiłem jeszcze tylnego panelu, więc po prostu dopasowałem go do przodu (a może po prostu obróciłem go o 180 stopni).

Najpierw wywierć otwory za pomocą małych wierteł. Następnie powiększ za pomocą większego wiertła. Jeśli nie masz wystarczająco dużych wierteł (tak jak ja), możesz użyć rozwiertaka, aby powiększyć otwory (bardzo przydatne narzędzie).

Po wywierceniu wszystkich otworów wyjmij wycięcia na panele miernika i spiłuj tylko tak, aby miernik i gniazdo IEC pasowały.

Dodałem również kilka etykiet z przodu (używając arkuszy listowych). Możesz je pobrać online lub wydrukować na przezroczystym papierze do drukarki. Potem po prostu spryskałem wierzch lakierem ochronnym.

Krok 7: Montaż sprzętu

Gdy przednie i tylne panele wyschną, zamontuj cały sprzęt na przednim i tylnym panelu.

Dwa zasilacze do laptopa można zamontować na spodzie obudowy. Pamiętaj, aby zostawić miejsce na gniazdo IEC, bezpiecznik i przewody, które poprowadzą do przełącznika z przodu. Alternatywnie możesz zamontować przełącznik z tyłu, jeśli wolisz.

Zamontuj płytkę regulatora.

Wreszcie, ponieważ zasilacze 240V/12V do paneli mierników nie mają miejsca na przykręcenie, użyłem kropelki silikonu, aby utrzymać je na miejscu. Tylko upewnij się, że dodałeś najpierw przewody wejściowe i wyjściowe!

Krok 8: Okablowanie wszystkiego

Zacznij od podłączenia okablowania 240V od wtyczki IEC do przełącznika, a także uchwytu bezpiecznika wejściowego. Następnie podłącz wszystkie przewody 240 V do dwóch zasilaczy laptopa i dwóch zasilaczy tablicy licznikowej. Włóż bezpiecznik i na tym etapie prawdopodobnie dobrym pomysłem jest sprawdzenie okablowania i włączenie zasilania, aby upewnić się, że wszystkie napięcia wychodzące z zasilaczy laptopa są prawidłowe (powinny wynosić 19 V każdy)

Podłącz garnki i diodę LED do sterowania na panelu przednim z płyty regulatora. Użyłem 2-pinowych gniazd i pinów, aby ułatwić demontaż na płycie regulatora.

Teraz podłącz wyjścia zasilaczy laptopa i podłącz do wejścia płyty regulatora. Możesz również podłączyć zasilanie do liczników. Pamiętaj, że plus jednego źródła przechodzi do minusa drugiego, tworząc wirtualny punkt zerowego napięcia. Ponownie włącz zasilanie i upewnij się, że napięcia są zgodne z oczekiwaniami - powinieneś mieć 38 V między napięciami wejściowymi, +/- 19 V między 0 V na wejściach i jakieś napięcie nominalne na wyjściu płyty regulatora (w zależności od ustawienia potencjometru).

Podłącz wyjście płyty regulatora do bezpieczników wyjściowych i przełącznika obciążenia. Podłącz linie prądowe miernika (zgodnie ze schematem elektrycznym), a następnie linie pomiaru napięcia z miernika. Włóż kilka bezpieczników i ponownie przetestuj i zobacz, czy mierniki odczytują napięcie. Trzymajcie kciuki, nie pozwoliliście uciec magicznemu dymowi!

Uwaga: liczniki są prawdopodobnie najtrudniejszą rzeczą do uruchomienia. Pamiętaj tylko, że aktualna część liczników biegnie od dodatniej do ujemnej. To samo stanie się z ujemnym napięciem - płynie od 0V do ujemnego napięcia!

Krok 9: Testowanie i kalibracja adiustacji

Po sprawdzeniu, czy dym nie uchodzi, podłącz niezawodny miernik i sprawdź napięcia wyjściowe na dodatnim i ujemnym wyjściu. Najprawdopodobniej zauważysz, że mierniki LED są nieco przesunięte (jak na zdjęciach 2 + 4). Ponieważ te mierniki mogą być nieco odsunięte na obu końcach widma, skalibruj je do napięcia, którego zwykle będziesz używać najczęściej, lub w środku zakresu napięć. Na przykład, jeśli dużo używasz 12V, skalibruj je do 12V. Jeśli regularnie przechodzisz między 5 V a 15 V, kalibruj na 10 V.

Jeśli posiadasz dwa multimetry, możesz wspólnie dokonywać regulacji napięcia i prądu. W przeciwnym razie podłącz obciążenie nominalne do wyjścia, wyreguluj napięcie, a następnie odłącz miernik i podłącz go szeregowo z zasilaniem i zamień przewód multimetru (jeśli twój miernik ma oddzielne zaciski napięcia i prądu), aby zmierzyć prąd.

Z tyłu mierników panelu LED znajdują się dwa małe potencjometry do regulacji napięcia (v-adj) i prądu (i-adj) (patrz zdjęcie 1). Generalnie dobrym pomysłem jest obciążenie wyjścia rezystorem podczas kalibracji, ponieważ napięcie wyjściowe może się nieznacznie przesunąć po obciążeniu.

Dostosuj więc v-adj, aż napięcie będzie takie samo jak na mierniku. Trymery są trochę czułe i mały skręt może przejść tam, gdzie chcesz. Po prostu wytrwaj, aż będzie dobrze

Do regulacji prądu zalecam użycie dużego rezystora radiatora do kalibracji (zdjęcie 6). Tylko upewnij się, że nie jest niższy niż to, co może zgasić podaż. Każda strona płyty regulatora może dostarczyć 1,5A. Kalibracja na około 1A powinna wystarczyć.

Stosując prawo omów V=IxR - czyli (V/I=R) 15V/1A=15ohm. Rezystory 15 omów są trochę trudne do zdobycia, więc 2 x 8 omów połączone szeregowo da 16 omów. Zmierz rezystory - dwa, które mam, mierzą 8,3 i 8,1 omów = łącznie 16,4 omów.

Więc podłącz liczby ponownie (V/R=I) 15V/16,4ohm = 0,914634A - to jest liczba, do której będziemy kalibrować. Powinieneś zauważyć, że miernik powinien to wyświetlić, a także dwukrotnie sprawdzić twój miernik.

Musisz także obliczyć moc wkładaną do rezystorów, ponieważ nie chcesz, aby się smażyły! Czyli znowu prawo omów P=VxI - 15Vx0.91463=13.72W. Upewnij się, że każdy z twoich rezystorów jest większy niż ta wartość - 25W jest dobre. Użyłem kilku 100W, które są złote (patrz zdjęcie 6). Możesz je kupić w serwisie eBay za około 8 USD za dwie osoby.

Aby zmierzyć prąd z zasilacza, musisz połączyć miernik szeregowo z zasilaczem i rezystorami obciążenia. Nie ma znaczenia, czy miernik jest pierwszy, czy rezystory, po prostu upewnij się, że prąd przepływający przez miernik jest dodatni do ujemnego (więc zaciski dodatnie i 0 V - dodatnie/ujemne na zaciskach prądowych multimetru). Negatywna strona zasilania powinna być mierzona od 0V do ujemnej z dodatnią stroną miernika do 0V i ujemną do ujemnego zasilania. Jeśli to cię zdezorientowało - spójrz na ostatnie zdjęcie.

Po podłączeniu powinieneś zobaczyć zarówno napięcie, jak i prąd na mierniku na przednim panelu. Dostosuj aktualny garnek z tyłu miernika panelowego, aż odczyt będzie taki sam, jak twój multimetr. Jeśli masz dwa mierniki, jeden do pomiaru prądu (szeregowo) i jeden do pomiaru napięcia (równolegle).

Teraz możesz iść.

Krok 10: Końcowe myśli

Chociaż wszystko pasowało do obudowy, mogłem trochę pobawić się wewnętrznym układem i być może przesunąć gniazdo IEC, aby umożliwić dwóm dostawom laptopa ustawienie 90 stopni w miejscu, w którym obecnie się znajdują. Układ powinien również zostać odzwierciedlony, ponieważ generalnie lubię wszystko, aby wszystko przebiegało od lewej do prawej. Dołączyłem szkic tego, co potencjalnie powinienem był zrobić.

Użyłem okablowania 7,5A 240VAC z przewodu sieciowego (bo tak właśnie leżałem). Ponieważ jest to tak ograniczona przestrzeń, prawdopodobnie powinienem użyć lżejszego przewodu 240 V, ponieważ projekt nie pobiera dużo prądu.

Nie zauważyłem również, że jedna ze śrub obudowy przeszła prosto w miejscu, w którym znajdował się przełącznik 240V. Z perspektywy czasu powinienem był nieco przesunąć przełącznik i prawdopodobnie powinienem był również zainstalować uchwyt bezpiecznika 240V na przednim panelu, aby uniknąć niepotrzebnego okablowania. Przy odrobinie przetasowania prawdopodobnie mógłbym również umieścić uchwyty bezpieczników wyjściowych na przednim panelu, ale przedni panel był już dość zatłoczony.

Pod koniec dnia dostarcza wymagane przeze mnie +/- 15 V, jest łatwe w regulacji, niezawodne i wykorzystuje łatwo dostępne części.

Przyszłe projekty

Mam też w przygotowaniu kolejny podwójny zasilacz 0-30V/3A, choć może to być dwa osobne zasilacze (znowu w zależności od rozstawu). Ten ma stałe funkcje prądowe. Kupiłem te deski w tym samym czasie, ponieważ nie mogłem się zdecydować, którą chcę, więc dostałem obie!

Będzie też matka wszystkich zasilaczy – podwójny zasilacz niskiego/wysokonapięciowego, wykorzystujący dwie płyty regulatorów po każdej stronie (4). Przełącza się z niskiego zakresu 0-30V na wysoki zakres 30-90V i 5A! Będzie on używany do testowania dwunapięciowych płyt wzmacniaczy mocy. Ponownie, może to skończyć się jako dwa oddzielne zasilacze, w zależności od odległości.