Alimentation CA à +15V, -15V 1A variable et 5V 1A fixe DC pour banc : 8 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Une alimentation est un appareil électrique qui fournit de l'énergie électrique à une charge électrique. Ce modèle d'alimentation comprend trois alimentations CC à semi-conducteurs. La première alimentation donne une sortie variable de 1,5 à 15 volts positifs jusqu'à 1 ampère. Le second donne un négatif de 1,5 à -15 volts à 1 ampère. Le troisième a un 5V fixe à 1 ampère. Tous les approvisionnements sont entièrement réglementés. Un circuit IC spécial maintient la tension de sortie à moins de 0,2 V lors du passage de l'absence de charge à 1 ampère. La sortie est entièrement protégée contre les courts-circuits. Cette alimentation est idéale pour une utilisation dans les laboratoires scolaires, les ateliers de service ou partout où une tension continue précise est requise.

Étape 1: Comment fonctionne un approvisionnement ?

L'alimentation se compose de deux circuits, l'un est une sortie 5v fixe et l'autre est de 0 à +15, et -15 alimentation variable avec chaque section expliquée ci-dessous. Il se compose d'un transformateur de puissance, d'un étage redresseur CC et d'un étage régulateur.

1. Abaissement de 220 V CA à l'aide d'un transformateur: comme l'entrée des régulateurs est censée se situer entre 1,5 et 40 volts. Donc 220v AC a été abaissé à l'aide du transformateur. Le courant alternatif 220 V du secteur est fourni à la bobine secondaire du transformateur via un fusible et un interrupteur, ce qui le réduit à 18 volts. Le rapport de transformation du transformateur était de 12:1. Lors du test, la tension en circuit ouvert du transformateur s'est avérée être de 22 volts. Le transformateur sert à deux fins. Premièrement, il réduit l'entrée 220VAC à 17VAC et 9VAC pour permettre à la tension appropriée d'entrer dans les étages du redresseur. Deuxièmement, il isole la sortie d'alimentation de la ligne 220VAC. Cela empêche l'utilisateur de subir un choc de tension dangereux, s'il se trouve dans une zone mise à la terre. Un transformateur à prise centrale a deux enroulements secondaires déphasés de 180 degrés.
2. Convertisseur AC vers DC: pour la rectification du courant alternatif (conversion de courant alternatif en courant continu), une configuration en pont de diodes a été utilisée, ce qui a coupé le cycle négatif du courant alternatif et l'a converti en courant continu pulsé. Chaque diode ne fonctionne que lorsqu'elle est en état de polarisation directe (lorsque la tension à l'anode est supérieure à la tension à la cathode). Ce courant continu comportait des ondulations, un condensateur a donc été utilisé pour le lisser relativement avant de l'envoyer au circuit de régulation.
3. Circuit régulateur: Le circuit régulateur du PowerSupply se compose d'un circuit intégré LM-317 et LM-337. Le LM317 fournit plus de 1,5 A de courant de charge avec une tension de sortie réglable sur une plage de 1,2 à 37 V. La série LM337 est constituée de régulateurs de tension négative réglables à 3 bornes capables de fournir plus de -1,5 A sur une plage de tension de sortie de -1,2 à -37 V. Ils sont exceptionnellement faciles à utiliser et ne nécessitent que deux résistances externes pour régler la tension de sortie. De plus, la régulation de ligne et de charge est meilleure que les régulateurs fixes standard. La tension de sortie du LM317/LM377 est déterminée par le rapport des deux résistances de rétroaction R1 et R2 qui forment un réseau diviseur de potentiel à travers la borne de sortie. La tension aux bornes de la résistance de rétroaction R1 est une tension de référence constante de 1,25 V, Vref produite entre le Borne « sortie » et « réglage ». Ensuite, quel que soit le courant qui traverse la résistance R1 traverse également la résistance R2 (ignorant le très petit courant de la borne de réglage), la somme des chutes de tension entre R1 et R2 étant égale à la tension de sortie, Vout. Évidemment, la tension d'entrée, Vin doit être d'au moins 2,5 volts supérieure à la tension de sortie requise pour alimenter le régulateur.
4. Filtre: la sortie du LM317/337 a été envoyée au condensateur pour filtrer l'effet de pulsation. Et puis il a été envoyé à la sortie. Il convient de noter que la polarité du condensateur doit être gardée à l'esprit avant de le placer.

Alimentation CC fixe 5v

5v DC fonctionne sur le même principe, mais le régulateur utilisé pour cela est un 7805 fixe. Le transformateur utilisé était également de 220V à 9V AC.

Étape 2: Schéma de circuit et composants requis:

Le schéma de circuit et les composants requis sont répertoriés dans les images ci-dessus.

Étape 3: Simulations et mise en page PCB

Schéma et simulations de Proteus:

Le circuit schématique a été simulé afin de voir si le circuit fonctionne correctement et atteint notre objectif d'une alimentation variable ±15V et fixe 5V. Ce qui a été vérifié en mesurant la tension de sortie à l'aide d'un multimètre.

Disposition du circuit imprimé Proteus:

Le circuit schématique après test a ensuite été converti en sa disposition PCB. Les composants sont d'abord placés et le routage se fait par routage automatique. La largeur du fil d'alimentation est T80 tandis que le reste du fil a la largeur T70. La longueur de la planche a été choisie pour être de 6 par 8 pouces. Une disposition 3D a également été vérifiée pour la conception de PCB attendue. La mise en page à la fin et en testant si les chemins ne se croisent pas est exportée au format PDF. Seuls le bord de la planche et la couche inférieure sont sélectionnés pour être sur le fichier PDF et le reste est désélectionné. Il nous donne une impression de la piste de l'ensemble du PCB.

Étape 4: Impression PCB

Impression sur papier beurre:

La piste qui a obtenu un fichier PDF a été imprimée sur du papier beurre. L'imprimante utilisée à cette fin était celle avec du toner plutôt que l'encre liquide car elle ne peut pas être transférée sur le papier beurre. À cette fin, le papier beurre est coupé de manière à correspondre à la taille d'un papier A4 pour une impression facile, puis coupé de manière à s'adapter à la taille du PCB.

Transfert de l'impression du papier Butter vers la carte PCB:

Le papier de beurre est placé sur le dessus de la carte PCB. Un fer chaud est utilisé pour presser le papier beurre, ce qui entraîne la photocopie de la piste sur la carte PCB en raison du chauffage de l'encre de toner. Après cela, les corrections de piste sont effectuées à l'aide du marqueur permanent.

Gravure:

En transférant la piste sur la carte PCB, à l'étape suivante, la carte est plongée dans un récipient rempli de chlorure ferrique placé dans le four, ce qui entraîne l'élimination du cuivre de toute la carte PCB, à l'exception de la piste qui a été imprimée, ce qui donne une feuille de plastique avec cuivre présent uniquement sur la piste.

Forage:

Après la préparation du PCB, les trous sont percés à l'aide d'un foret pour PCB en le maintenant au milieu pour maintenir le foret à 90 degrés par rapport au PCB et en n'appliquant pas de pression supplémentaire, sinon le foret se cassera. Les trous pour les transistors, les connecteurs, les régulateurs Les diodes sont plus grandes que celles des résistances ordinaires, des condensateurs, etc.

Nettoyage à l'aide de diluant/essence:

La carte PCB est lavée avec quelques gouttes de diluant ou d'essence selon la disponibilité afin que l'encre s'enlève de la piste pour une soudure parfaite du composant sur PCB. Le PCB est prêt à être soudé avec des composants.

Soudure des composants:

Les composants sont ensuite soudés sur la carte PCB selon la disposition PCB Proteus. Les composants sont soudés avec précaution en ne court-circuitant pas les pistes ou les points. Les polarités des composants tels que les condensateurs/transistors sont gardées à l'esprit. Les dissipateurs thermiques sont attachés aux régulateurs à l'aide de la pâte pour une meilleure conductivité et soudés avec le PCB. de la même manière

Essai:

Une dernière fois, le PCB est testé pour tout court-circuit lors de la soudure des composants sur la carte. Après cela, le PCB a été mis sous tension et la sortie a été notée en fonction de la sortie souhaitée. Le PCB est prêt à être placé dans le boîtier.

Étape 5: Préparation du boyau

Un boîtier préfabriqué avec une disposition de base a été acheté sur le marché et a été modifié selon les besoins souhaités. Il est venu avec deux trous pour deux bornes, donc 4 trous supplémentaires pour borne et 2 pour potentiomètres ont été percés dans le boîtier. Une prise femelle à 3 broches a également été placée pour faciliter la connectivité du câble d'alimentation CA. Un interrupteur a également été placé à l'extérieur pour allumer ou éteindre l'alimentation. En plus de cela, un VOLTMÈTRE a été installé dans l'alimentation pour une lisibilité/sélection facile pour l'utilisateur.

Étape 6: Configuration de l'approvisionnement

Les transformateurs et le circuit ont été placés dans le boîtier à l'aide d'une feuille de bois/isolant pour éviter tout court-circuit avec le corps. Des boulons et des attaches de câble ont été utilisés pour maintenir les composants ensemble. Des bornes, des potentiomètres porte-fusibles et un bouton ont été installés sur le boîtier. Un fil de liaison a été utilisé pour se connecter et a été soudé pour sécuriser la connexion. du film rétractable a été utilisé pour sécuriser les connexions et éviter tout court-circuit. L'approvisionnement a été testé.

Étape 7: Régulation de charge

La charge était connectée à la sortie d'alimentation et la chute de tension de sortie était due à la chute des résistances des fils/pistes de circuit imprimé/points de connexion. Donc, pour répondre à cela, les valeurs des résistances aux bornes du LM317/LM337 ont été modifiées afin de fournir une tension de charge de 15 volts. Comme la tension qui était à la sortie était une tension de circuit ouvert.

Étape 8: tests/observations finaux

Le voltmètre utilisé dans l'alimentation ne fonctionnait que pour les niveaux de tension supérieurs à 7v (autres non disponibles sur le marché). Ainsi, en utilisant un meilleur voltmètre, des valeurs de tension inférieures pourraient également être mesurées. En utilisant de préférence un voltmètre analogique bidirectionnel et en utilisant un interrupteur pour changer la valeur à mesurer (alimentation + ve ou tension d'alimentation – ve), cela pourrait être plus pratique.

Dans l'ensemble, c'était un projet intéressant. J'ai beaucoup appris en me familiarisant avec la fabrication de PCB, les problèmes de fabrication d'une alimentation et les régulateurs de tension variable.

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