LM317 balstīts DIY mainīga galda virsma: 13 soļi (ar attēliem)

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

Barošanas avots neapšaubāmi ir absolūti nepieciešams aprīkojums jebkurai elektronikas laboratorijai vai ikvienam, kas vēlas veikt elektronikas projektus, jo īpaši mainīga barošanas avota. Šajā apmācībā es jums parādīšu, kā es uzbūvēju LM317 lineāro pozitīvo regulatoru, kura pamatā ir mainīgais 1,2-30V (1,2V līdz ieejas spriegumam-2,7V faktiski).

Šīs ir funkcijas, kuras es gribēju, lai manam PSU būtu.

• Viena mainīga izeja ar minimālo strāvu 2 A.
• Fiksēta 12 V izeja ar 2A.
• Fiksēta 5 V izeja ar 2 A.
• Fiksēta 3,3 V izeja ar 1A.
• Divi USB porti tālruņu uzlādēšanai ar 1A jaudu.

Barošanas avots neizmanto nevienu transformatoru, tas samazina pastāvīgu ieejas spriegumu diapazonā no 15 līdz 35 V līdz daudziem dažādiem spriegumiem pie izejas. Tātad jūs varat barot šo ierīci ar jebkuru SMPS ar nominālo spriegumu 15-35V un strāvu 2-5A VAI ar transformatora barošanu ar tādām pašām specifikācijām.

1. darbība. Gatavošanās

1. Dodieties uz vietni https://www.autodesk.com/products/eagle/free-download un lejupielādējiet Eagle shematisko uztveršanas programmatūru savai operētājsistēmai.
2. Dodieties uz vietni https://www.sketchup.com/download un lejupielādējiet jaunāko SketchUp versiju un instalējiet to.
3. Atrodiet labu SMPS ar sprieguma diapazonu no 15-36V VAI izveidojiet uz transformatoru balstītu barošanu ar 15-36V līdzstrāvas izejas spriegumu.

2. darbība. Shēma

Shēma sniegs jums ieskatu par manu plānu. Bet tas nebija paredzēts, lai ģenerētu PCB failu, kā es parasti izmantoju savu vienreizējo dizainu. Tāpēc es nerūpējos par sastāvdaļu iepakojumiem. Ja vēlaties izveidot PCB izkārtojumu, jums jāizvēlas pareizas paketes. Katram ir trīs LM317 un trīs TIP2955 PNP caurlaides tranzistori. Katrs no šiem LM317s samazinās 36V ieeju līdz ieprogrammētam spriegumam. U2 izvadīs nemainīgu 12V, U3 - mainīgu spriegumu, un U1 radīs papildu 12V pārējiem 5V un 3.3 regulatoriem, lai samazinātu to izkliedēto siltumu.

LM317 var nodrošināt izejas strāvu, kas pārsniedz 1,5A. Bet šajā gadījumā ar lielu ieejas un izejas sprieguma atšķirību LM317 būs jāizkliedē liekā jauda kā siltums; tik daudz siltuma. Tāpēc mēs izmantojam caurlaides elementus. Šeit es esmu izmantojis TIP2955 jaudas tranzistoru kā izejas elementu pozitīvajā pusē. Jūs varat izmantot TIP3055 vai 2N3055 kā izejas elementu negatīvajā vai izvades pusē. Bet iemesls, kāpēc es izvēlējos PNP, ir tāpēc, ka tie nemaina izejas spriegumu, kā to darītu NPN tranzistori (ja NPN tiek izmantota, izeja būs par +0,7 V lielāka). PNP tranzistori tiek izmantoti kā caurlaides elementi zema izkrišanas un īpaši zemas izkrišanas regulatoros. Bet tiem ir dažas izejas stabilitātes problēmas, kuras var mazināt, izejā pievienojot kondensatorus.

2W rezistori R5, R7 un R9 radīs pietiekami daudz sprieguma, lai novirzītu izejas tranzistorus pie zemām strāvām. Papildu 12 V izeja ir savienota ar trīs LM2940 īpaši zemas izlaišanas 5V 1A regulatoru ieejām, no kurām divas tiek izmantotas USB izejām, bet otra-priekšējā paneļa izejai. Viena no 5 V izejām ir pievienota AMS1117 regulatoram 3,3 V izejai. Tātad tas ir virkne dažādu regulatoru tīkla.

Mainīgā izeja tiek ņemta no U3, kā parādīts shematiski. Es izmantoju 5K potenciometru sērijveidā ar 1K katlu, lai rupji un smalki regulētu izejas spriegumu. DSN DVM-368 (apmācība manā vietnē) voltmetra modulis ir pievienots mainīgajai izejai, lai parādītu spriegumu priekšējā panelī. Skatiet sadaļu "Elektroinstalācija", lai redzētu izmaiņas, kas jāveic voltmetra modulī. Jūs varat izmantot citus V vai A moduļus bez lielām izmaiņām.

Lejupielādējiet shematisku augstas izšķirtspējas-p.webp

3. darbība: SketchUp 3D modelis

Lai plānotu savienotāju, slēdžu uc izvietojumu un iegūtu pareizus izmērus, lai sagrieztu MDF plātni, alumīnija kanālu utt., Vispirms SketchUp izstrādāju PSU kārbas 3D modeli. Man jau bija visas sastāvdaļas. Tātad modeļa izstrāde bija vienkārša. Es izmantoju 6 mm biezu MDF plāksni un 25 mm izmēra un 2 mm biezu alumīnija ekstrūziju (leņķi). Jūs varat lejupielādēt SketchUp modeļa failu, izmantojot zemāk esošo saiti.

LM317 PSU SketchUp 2014 fails: lejupielādējiet zemāk esošo failu. Jūs varat brīvi lejupielādēt, modificēt un izplatīt šo materiālu.

4. darbība: apkopojiet rīkus un detaļas

Tie ir nepieciešamie materiāli, instrumenti un sastāvdaļas.

PSU kārbai,

• MDF plāksne ar biezumu 6 mm.
• Alumīnija leņķa ekstrūzijas - izmērs 25 mm, biezums 2 mm.
• 25 mm mašīnas skrūves ar rievām, apaļu galvu un saderīgiem uzgriežņiem un paplāksnēm.
• Akrila vai ABS loksne ar biezumu 3-4 mm.
• Vecs CPU alumīnija radiators un ventilators.
• PVC pēdas ar izmēru 1,5 cm.
• Matēta melna aerosola krāsa.
• MDF gruntējums.

Attiecībā uz shēmas plati,

• 3x TIP2955 (iepakojums TO-247)
• Vizlas izolatori TO-247 tranzistoriem
• 3x LM317T
• 3x LM2940
• 1x AMS1117-3.3
• 3x 2W, 100 omi rezistori
• 10x 100 nF keramikas kondensatori
• 6x 1N4007 diodes
• 470 uF, 40V elektrolītiskie vāciņi
• 1x 6A4 diode
• 3x 1K rezistori
• 3x 200 omi rezistori
• 1x 3-4A drošinātāji un drošinātāju turētāji
• 100 uF, 10V elektrolītiskie vāciņi
• 1x 1K lineārais potenciometrs
• 1x 5K lineārais potenciometrs
• 2x potenciometra pogas
• 2 kontaktu spaiļu bloki
• Radiatori TO220 iepakojumiem
• Radiatora pasta
• 4x SPST pārslēgšanas/sviras slēdži
• Kabeļi un vadi no veciem datoru barošanas avotiem
• Siltuma saraušanās caurules 3 mm un 5 mm
• Perforēta matricas PCB
• Vīriešu tapas galvenes
• 2x sieviešu tipa A tipa USB receptori
• 4x skaļruņu savienotāji VAI 8x iesiešanas stabi
• 1x SPST/DPDT svirslēdzis
• 4x 3mm/5mm gaismas diodes
• 1x DSN-DVM-368 voltmetrs
• 5x sieviešu līdzstrāvas mucas savienotāji (skrūvējami)
• Plastmasas atdalītāji

Rīki

• Zāģa asmeņi
• Urbjmašīna
• Deguna spēlētājs
• Dažāda veida faili
• Dažāda veida uzgriežņu atslēgas
• Mērīšanas lente
• Melns pastāvīgs CD marķieris
• Daudzi Philips veidi un skrūvgrieži ar rievām (nopirkt komplektu)
• Izvelkams nazis un asmeņi
• Rotācijas instruments (nav nepieciešams, ja jums ir prasme)
• 300 un 400 smilšpapīrs
• Knaibles (vara stieplēm)
• Multimetrs
• Lodāmurs
• Lodēšanas stieple un plūsma
• Stiepļu noņēmēji
• Pincetes
• Un jebkurš instruments, ko varat atrast.
• Piesārņojuma/putekļu maska, lai pasargātu no krāsas.

5. solis: shēmas plates izveide

Izgrieziet perforatoru atbilstoši savām prasībām. Pēc tam ievietojiet un lodējiet komponentus saskaņā ar shēmu. Es neveidoju PCB failu kodināšanai. Bet jūs varat izmantot tālāk norādīto Eagle shematisko failu, lai pats izveidotu PCB. Pretējā gadījumā izmantojiet savu izdomu, lai izplānotu izvietojumus un maršrutēšanu un visu labi salodētu. Nomazgājiet PCB ar IPA (izopropilspirta) šķīdumu, lai notīrītu lodēšanas atlikumus.

6. darbība: kastes izveide

Visi izmēri, ar kādiem jāizgriež MDF plātne, alumīnija kanāli, caurumu izmēri, caurumu izvietojumi un visi ir SketchUp modelī. Vienkārši atveriet failu SketchUp. Es esmu sagrupējis detaļas kopā, lai jūs varētu viegli paslēpt modeļa daļas un izmantot mērīšanas rīku izmēru mērīšanai. Visi izmēri ir mm vai cm. Caurumu urbšanai izmantojiet 5 mm uzgaļus. Vienmēr pārbaudiet caurumu un citu detaļu izlīdzinājumu, lai pārliecinātos, ka viss viegli sakrīt. Izmantojiet smilšpapīru, lai izlīdzinātu MDF un alumīnija kanālu virsmu.

Jūs iegūsit ideju par kastes izveidi, kad izpētīsit 3D modeli. Jūs varat to mainīt atbilstoši savām vajadzībām. Šī ir vieta, kur maksimāli izmantot savu radošumu un iztēli.

Priekšējam panelim izmantojiet akrila vai ABS loksni un izgrieziet tajā caurumus, izmantojot lāzera griezēju, ja varat tam piekļūt. Bet diemžēl man nebija lāzera mašīnas, un tās atrašana būtu garlaicīgs uzdevums. Tāpēc es nolēmu palikt pie tradicionālās pieejas. Es atradu plastmasas rāmjus un kastes no veciem ledusskapjiem no metāllūžņu veikala. Patiesībā es tos nopirku par nepamatotu cenu. Viens no šiem rāmjiem bija pietiekami biezs un plakans, lai to varētu izmantot kā priekšējo paneli; tas nebija ne pārāk biezs, ne pārāk plāns. Es to izgriezu ar pareiziem mērījumiem un izurbju un izgriezu tajā caurumus, lai ietilptu visi slēdži un izejas savienotāji. Zāģis un urbjmašīna bija mani galvenie instrumenti.

Sakarā ar kastes īpašo dizainu, jums var rasties dažas problēmas, piestiprinot priekšējo paneli pie pārējās kastes. Es līmēju plastmasas plastmasas gabalus aiz priekšējiem leņķiem un pieskrūvēju tiem tieši, bez uzgriežņiem. Jums būs jādara kaut kas līdzīgs šim vai kaut kas labāks.

Radiatoram es izmantoju vienu no vecā CPU dzesētāja. Es tajā izurbju caurumus un elektrisko izolāciju starp tiem piestiprināju visus trīs pārejas tranzistorus ar vizlas izolatoriem (ŠIS IR SVARĪGI!). Saprotot, ka radiators viens pats darbu nedarīs, vēlāk es pievienoju dzesēšanas ventilatoru no radiatora ārpuses un pievienoju to papildu 12 V spriegumam.

7. solis: kastes krāsošana

Vispirms MDF jānoslīpē ar 300 vai 400 smilšpapīru. Pēc tam uzklājiet plānu, vienmērīgu koka grunts vai MDF grunts slāni. Uzklājiet vēl vienu slāni pēc tam, kad pirmais slānis ir pietiekami izžuvis. Atkārtojiet to atbilstoši savām prasībām un ļaujiet tai nožūt 1 vai 2 dienas. Pirms krāsas izsmidzināšanas jums ir jānoslīpē gruntējuma slānis. Krāsošana ir vienkārša, izmantojot saspiestas krāsas kannas.

8. solis: Elektroinstalācija

Piestipriniet dēli, kuru pielodējāt, apakšējās loksnes centrā un pieskrūvējiet to, izmantojot mazas mašīnas skrūves un atdalījumus starp tām. Es izmantoju vadus no veciem datoru barošanas avotiem, jo tie ir labas kvalitātes. Jūs varat lodēt vadus tieši pie tāfeles vai izmantot savienotājus vai tapu galvenes. PSU taisīju steigā, tāpēc neizmantoju nekādus savienotājus. Bet ieteicams izmantot savienotājus, kad vien un kur vien iespējams, lai viss būtu modulārs un viegli saliekams un izjaucams.

Elektroinstalācijas un sākotnējās pārbaudes laikā es saskāros ar diezgan dīvainām problēmām. Pirmais bija produkcijas nestabilitāte. Tā kā mēs izmantojam PNP caurlaides elementus, izeja svārstīsies, samazinot skaitītāja efektīvo līdzstrāvas spriegumu. Lai novērstu šo problēmu, man bija jāpievieno augstas vērtības elektrolītiskie kondensatori. Nākamā problēma bija izejas sprieguma atšķirība plāksnē un izejas savienotājos! Es joprojām nezinu, kas tieši ir problēma, bet es to atrisināju, pie izejas spailēm lodējot dažus augstas vērtības rezistorus, 1K, 4,7K utt. Aux 12V un galveno 12V izeju programmēšanai es izmantoju 2K (1K+1K) rezistora vērtību.

Mums ir nepieciešams tikai DSN-DVM-368 voltmetrs mainīgajai izejai, jo visas pārējās izejas ir fiksētas. Vispirms jums ir jāatvieno (SVARĪGI!) Džemperis (1. džemperis), kā parādīts attēlā, un pēc tam izmantojiet trīs vadus, kā parādīts shēmā. Voltmetra iekšpusē jau ir 5V regulators. 12 V barošana tieši pie tā izraisīs nevēlamu apkuri. Tātad mēs izmantojam 7809, 9V regulatoru starp AUX 12V un voltmetra Vcc ieeju. Man bija jāpadara 7809 par "peldošu" komponentu, jo tas tika pievienots pēc tāfeles lodēšanas.

9. solis: pārbaude

Pievienojiet SMPS ar sprieguma diapazonu no 15 līdz 35 V un strāvu vismaz 2 A, lai ievadītu plāksni, izmantojot DC mucas ligzdu. Es izmantoju 36V 2A SMPS ar iebūvētu aizsardzību pret pārslodzi (izslēgšanu). Skatīt iepriekš slodzes testa mērījumu tabulu.

Slodzes regulēšana šeit nav tik laba, jo izmantoju SMPS izejas jaudu. Tas ierobežos strāvu un izslēgšanu pie lielām strāvām. Tāpēc es nevarēju veikt pārsprieguma strāvas testus. Līdz 14 V slodzes regulēšana šķita laba. Bet virs 15 V iestatītā sprieguma (#8, #9, #10), kad es pievienoju slodzi, izejas spriegums samazināsies līdz aptuveni 15 V ar nemainīgu strāvu 3,24 A. Pie #10 ielādētais spriegums ir puse no iestatītā sprieguma pie 3,24A strāvas! Tātad izskatījās, ka mans SMPS nenodrošina pietiekami daudz strāvas, lai saglabātu iestatīto spriegumu. Maksimālā jauda, ko varēju iegūt, bija #11 no 58 W. Tātad, kamēr jūs saglabājat zemu izejas strāvu, izejas spriegums paliks tur, kur tam paredzēts. Vienmēr sekojiet līdzi spriegumam, strāvai un radiatora temperatūrai, jo tur tiks izvadīts ievērojams enerģijas daudzums.

10. solis: apdare

Kad esat pabeidzis testus, salieciet visu un marķējiet priekšējo paneli, kā vēlaties. Es krāsoju priekšējo paneli ar sudraba krāsu un izmantoju pastāvīgu marķieri, lai marķētu lietas (tas nav jauks veids). Priekšpusē es uzliku uzlīmi, ko es saņēmu ar savu pirmo Arduino.

11. solis: plusi un mīnusi

Šim barošanas avota dizainam ir daudz priekšrocību un trūkumu. Vienmēr ir vērts tos izpētīt.

Priekšrocības

• Viegli projektējams, veidojams un pārveidojams, jo tas ir lineāri regulējams barošanas avots.
• Izvadē mazāk nevēlamu viļņošanās, salīdzinot ar parastajām SMPS iekārtām.
• Mazāk radīti EM/RF traucējumi.

Trūkumi

• Slikta efektivitāte - lielākā daļa enerģijas tiek iztērēta kā siltums pie radiatoriem.
• Slikta slodzes regulēšana salīdzinājumā ar SMPS barošanas avota dizainu.
• Liela izmēra, salīdzinot ar līdzīgas jaudas SMPS.
• Nav strāvas mērījumu vai ierobežojumu.

12. darbība: problēmu novēršana

Digitālais multimetrs ir labākais instruments barošanas avotu problēmu novēršanai. Pirms lodēšanas, izmantojot maizes dēli, pārbaudiet visus regulatorus. Ja jums ir divi DMM, tad ir iespējams vienlaicīgi izmērīt strāvu un spriegumu.

1. Ja izejā nav strāvas, pārbaudiet spriegumu no ieejas tapas, pie regulatora ieejas tapām un vēlreiz pārbaudiet, vai PCB savienojumi ir pareizi.
2. Ja konstatējat, ka izeja svārstās, pie izejas spailēm pievienojiet elektrolītisko kondensatoru, kura vērtība nav mazāka par 47uF. Jūs varat tos pielodēt tieši pie izejas spailēm.
3. Neslēdziet izejas īssavienojumos un pie izejām nepieslēdziet zemas pretestības slodzi. Tas var izraisīt regulatoru kļūmi, jo mūsu dizainā nav strāvas ierobežojumu. Galvenajā ieejā izmantojiet atbilstošas vērtības drošinātāju.

13. darbība. Uzlabojumi

Šis ir pamata lineārais barošanas avots. Tātad jūs varat daudz ko uzlabot. Es to uzbūvēju steigā, jo man tik ļoti vajadzēja kaut kādu mainīgu barošanas avotu. Ar to es nākotnē varu izveidot labāku "precīzu digitālo barošanas avotu". Šeit ir daži veidi, kā uzlabot pašreizējo dizainu,

1. Mēs izmantojām lineārus regulatorus, piemēram, LM317, LM2940 uc Tātad, ko jūs varat darīt, atrodiet kādu no šiem lētajiem līdzstrāvas moduļiem jebkurā tiešsaistes veikalā un nomainiet ar tiem lineāros regulatorus. Tie ir efektīvāki (> 90%), tiem ir labāka slodzes regulēšana, lielāka strāvas spēja, strāvas ierobežošana, aizsardzība pret īssavienojumu un viss. LM2596 ir viens no šāda veida. Buck (atkāpšanās) moduļiem augšpusē būs precīzs potenciometrs. Jūs varat to nomainīt ar "daudzapgriezienu potenciometru" un izmantot to priekšējā panelī, nevis parastos lineāros podos. Tas ļaus jums labāk kontrolēt izejas spriegumu.
2. Mēs šeit esam izmantojuši tikai voltmetru, tāpēc esam akli par strāvas padevi, ko piegādā mūsu PSU. Ir pieejami lēti "Sprieguma un strāvas" mērīšanas moduļi. Pērciet vienu un pievienojiet produkcijai, var būt viens katrai produkcijai.
3. Mūsu dizainā nav pašreizējo ierobežojošu funkciju. Tāpēc mēģiniet to uzlabot, pievienojot pašreizējo ierobežojošo funkciju.
4. Ja jūsu radiatora ventilators ir trokšņains, mēģiniet pievienot temperatūras jutīgu ventilatora regulatoru, iespējams, ar ātruma kontroli.
5. Var viegli pievienot akumulatora uzlādes funkciju.
6. Atsevišķas izejas LED testēšanai.

Pirmā balva barošanas avotu konkursā