Regulowany zasilacz stołowy DIY: 4 kroki (ze zdjęciami)

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

Od wielu lat korzystam ze starego zasilacza opartego na regulatorze liniowym, ale maksymalna moc wyjściowa 15V-3A w połączeniu z niedokładnymi wyświetlaczami analogowymi zmusiła mnie do stworzenia własnego zasilacza, który rozwiązuje te problemy.

Przyjrzałem się innym zasilaczom, które ludzie stworzyli dla inspiracji i ustaliłem kilka podstawowych wymagań:

-Więcej mocy niż stary analogowy może dostarczyć

-Wentylator chłodzący (w razie potrzeby)

-Wyświetlacz cyfrowy

-Elegancki i bezpieczny (nie, żeby analogowy nie był żadną z tych rzeczy….)

Jeśli chodzi o elektronikę, wszystkie przedmioty pochodziły z serwisu eBay lub z skoczni spoza mojej uczelni (poważnie), więc zestawienie materiałów jest raczej trudne do ustalenia. Szacuję, że wydałem mniej niż 12 euro na części, ale będzie to więcej, jeśli nie możesz uzyskać niektórych części (źródła zasilania) za darmo, gdzie cena jest bardzo zależna od pożądanej mocy wyjściowej.

Zwróć uwagę, że ten artykuł skupia się na mojej budowie zasilacza, więc nie wszystkie kroki są w stylu poradnikowym, ale bardziej streszczeniem podjętych kroków. Jeśli potrzeba więcej szczegółów, z chęcią pomogę oczywiście, po prostu zostaw komentarz tutaj lub na filmie demonstracyjnym na youtube, a odpowiem jak najszybciej:)

Krok 1: Elektronika mocy

Zastosowanym źródłem zasilania był wysokoprądowy (8A) zasilacz impulsowy (Switch-Mode-Power-Supply) o napięciu wyjściowym 19V, który na szczęście uzyskałem za darmo. Podobne źródła zasilania, które można zastosować, obejmują ładowarkę do laptopa, a nawet transformator z pełnym obwodem prostownika mostkowego.

Aby zatrzymać pobieranie energii, gdy nie jest używane, połączenie Live zostało rozszerzone do przełącznika na przednim panelu obudowy i z powrotem do zasilacza impulsowego. Ponieważ obudowa jest metalowa, połączyłem uziemienie z płytą podstawy za pomocą śruby.

Wyjście prądu stałego zasilacza SMPS zostało podłączone do konwertera obniżającego napięcie DCDC Buck, którego wyjście trafiło do połączeń dodatnich i ujemnych na przednim panelu obudowy (poprzez rezystor bocznikowy na wyświetlaczu cyfrowym).

Cyfrowy wyświetlacz wraz z konwerterem buck 5 V (dla portów USB) był zasilany przez zasilacz impulsowy 19 V, ponieważ pozostawałby on stały niezależnie od ustawionego napięcia wyjściowego.

Wentylator komputerowy 24V został również podłączony do SMPS poprzez obwód MOSFET, który ogranicza prąd (a tym samym prędkość) wentylatora. UWAGA: Obwód ograniczający prąd nie jest konieczny, a MOSFET działa tylko jako rezystor. Został dodany w celu zmniejszenia prędkości wentylatora i wiele innych obwodów (nawet obwód oparty na LM317) prawdopodobnie działałoby lepiej niż moja implementacja, ale mogę to uwzględnić, jeśli ktoś tego chce.

Krok 2: Elektronika sterująca i okablowanie wyświetlacza

Cyfrowy miernik wyświetlacza musi być połączony szeregowo z ujemnym zaciskiem wyjściowym, aby wyczuć prąd, a drugi przewód przechodzi do dodatniego zacisku wyjściowego, aby zmierzyć napięcie wyjściowe, jak pokazano na powyższym rysunku.

Aby wyregulować napięcie wyjściowe, potencjometr 50kOhm na konwerterze buck 15A jest zastąpiony podobnym jednoobrotowym potencjometrem, który jest przedłużony do przedniej obudowy za pomocą kabla taśmowego. Jedna strona potencjometru jest podłączona do potencjometru 2kOhm w celu uzyskania pokrętła „dostrajania” napięcia, ale jak omówiono później, jest to rzadko używane.

Nieodłączną wadą stosowania konwertera buck jest to, że napięcie wyjściowe jest ograniczone do około 1 V mniej niż napięcie wejściowe, ale rezystancja potencjometru jest dopasowana do maksymalnego napięcia wejściowego (w tym przypadku maksymalne napięcie wejściowe = 30 V). Oznacza to, że jeśli zasilisz przetwornik buck napięciem znacznie poniżej maksymalnego napięcia wejściowego, potencjometr będzie miał martwą strefę - gdzie obracanie pokrętła nie zmienia napięcia. Aby temu zaradzić, istnieją dwie opcje:

1) Użyj połączonego konwertera buck/boost, który zwiększa lub zmniejsza napięcie wejściowe do żądanego poziomu - ta opcja byłaby najlepsza w przypadku dużego zakresu napięcia wyjściowego niezależnego od (nie ograniczonego) napięcia wejściowego.

2) Wybierz potencjometr o rezystancji, która zmniejsza martwą strefę do akceptowalnego poziomu - jest to najtańsza opcja, ale tylko zmniejsza martwą strefę (co w rezultacie zwiększa rozdzielczość), więc napięcie wyjściowe jest nadal ograniczone do pewnej wartości poniżej napięcie wejściowe.

Poszedłem z opcją 2, ponieważ miałem już konwerter buck 15A i nie chciałem czekać na przybycie kolejnych części z Chin. Ponieważ wymagana rezystancja potencjometru nie była zbliżona do standardowej wartości, umieściłem rezystor na zewnętrznych zaciskach potencjometru, skutecznie zmniejszając rezystancję do pożądanej wartości.

Krok 3: Sprawa

Teraz czas na zabawną i żmudną część - tworzenie sprawy. Możesz użyć do tego wszystkiego, co chcesz; drewno, MDF, plastik, metal lub całkowicie wydrukowane w 3D, jeśli naprawdę chcesz. Poszedłem z metalem i plastikiem, ponieważ najbardziej czuję się z tymi materiałami i razem ładnie wyglądają (przepraszam entuzjastów drewna).

Miałem dużą ilość blachy ze stali nierdzewnej, więc główna okładka została wykonana z tego. Przedni i tylny panel wykonano z plastiku (akryl z przodu, z tyłu nieznany, gumowaty plastik), a podstawa z blachy stalowej z podstawki pod telewizor.

Podstawa została przycięta, aby była nieco szersza i znacznie dłuższa niż SMPS i wywiercono otwory w 4 rogach, w których znajdowały się mocowania obudowy SMPS (ponieważ górna połowa obudowy została usunięta w celu uzyskania przewodów i lepszego odprowadzania ciepła).

Otwory te zostały gwintowane za pomocą gwintownika M4, aby można było użyć śrub maszynowych do mocowania SMPS do podstawy, a także płyt kątowych ze stali nierdzewnej, które służą do połączenia podstawy z pokrywą ze stali nierdzewnej i tylnym panelem. Wywiercono i nagwintowano dwa podobne otwory, aby utrzymać przedni panel na miejscu, używając tym razem plastikowego kątownika (ze względu na bliskość połączeń zasilających).

Przedni i tylny panel zostały oznaczone i przewiercone tam, gdzie było to wymagane, a następnie kawałki zostały wycięte i ręcznie oszlifowane na wymiar, w tym prostokątne otwory na wyświetlacz, porty USB i gniazdo zasilania z tyłu.

Główna pokrywa została wytyczona na arkuszu SS o grubości 0,8 mm i przycięta na wymiar za pomocą szlifierki kątowej, z otworem z boku na wlot powietrza. Otwory na bok i górę zostały zaznaczone i wywiercone przed gięciem, ale ponieważ nie mam (jeszcze) hamulca do blachy, gięcia, które udało mi się uzyskać, miały duży promień. Ponieważ obliczyłem mniejszy promień otworów, wbiłem krawędzie w kątownik w imadle, aby wszystko było odpowiednio wyrównane - to wprowadza trochę "charakteru" do kawałka i zapewnia, że wszyscy wiedzą, że jest na zamówienie…

Całość montuje się za pomocą śrub maszynowych M4 lub kleju do części, które nie wymagają wymiany. Myślę, że ważne jest, aby budować rzeczy z myślą o użyteczności.

Krok 4: Przegląd

Po złożeniu, testowaniu i użytkowaniu przez kilka miesięcy odkryłem, że potencjometr 2K dla funkcji „dostrajania” jest głośny (od czasu do czasu otwiera obwód podczas skręcania). Było to nie do przyjęcia, ponieważ spowodowało nieoczekiwany skok napięcia wyjściowego, więc po prostu przekręciłem potencjometr 2k do pozycji minimalnej, aby nie kolidował z głównym potencjometrem regulacji. Wysokiej jakości potencjometry są niezbędne w takich projektach.

Mam nadzieję, że to pomoże niektórym z was, tak jak pomogły mi inne moce. To tylko jedno podejście z wielu i zachęcam do pytań, jeśli potrzebne są dodatkowe informacje, tutaj lub na moim filmie na YouTube. Dziękuję bardzo i dobra robota, jeśli dotarłeś tak daleko, szczęśliwego robienia!