Alimentation de banc variable analogique bricolage avec limiteur de courant de précision : 8 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Dans ce projet, je vais vous montrer comment utiliser le célèbre LM317T avec un transistor de puissance Current Booster et comment utiliser l'amplificateur de détection de courant Linear Technology LT6106 pour un limiteur de courant de précision. Ce circuit peut vous permettre d'utiliser jusqu'à plus de 5A, mais cette fois il n'est utilisé que pour une charge légère de 2A car je choisis un transformateur 24V 2A relativement petit et un petit boîtier. Et je préfère la tension de sortie de 0,0V, puis j'ajoute des diodes en série pour annuler la tension de sortie minimale du LM317 1,25V. cette spécification. vous permet également de court-circuiter la protection. Ces circuits sont combinés pour créer une alimentation de banc variable analogique qui génère 0,0V-28V et 0,0A-2A avec un limiteur de courant de précision. Les performances de régulation et de bruit de fond sont assez bonnes par rapport aux alimentations similaires basées sur un convertisseur DC-DC. Par conséquent, ce modèle est préférable d'utiliser en particulier pour les applications audio analogiques. Commençons !

Étape 1: Schéma et liste de pièces

Je voudrais vous montrer le schéma complet de ce projet.

J'avais divisé le schéma du trou en trois parties pour une explication facile.① Section d'entrée CA、② Section médiane (circuits de contrôle CC)、③ Section de sortie.

Je voudrais continuer à expliquer la liste des pièces pour chaque section respectivement.

Étape 2: Préparation au perçage du boîtier et perçage

Nous devons d'abord collecter les pièces extérieures et percer le boîtier (boîtier).

La conception du boîtier de ce projet a été réalisée avec Adobe illustrator.

En ce qui concerne le placement des pièces, j'ai fait beaucoup d'essais et d'erreurs en considérant et en décidant comme une première photo le montre.

Mais j'aime ce moment parce que je peux rêver que dois-je faire ? ou qu'est-ce qui est mieux ?

C'est comme une bonne vague d'attente. C'est vraiment du temps précieux! MDR.

Quoi qu'il en soit, je voudrais joindre un fichier.ai et un fichier.pdf également.

Pour préparer le perçage du boîtier, imprimez le motif sur du papier adhésif au format A4 et collez-le sur le boîtier.

Ce sera des marques lorsque vous percez le boîtier, et ce sera la conception cosmétique du boîtier.

Si le papier est sale, retirez-le et collez-le à nouveau.

Si vous vous êtes préparé au perçage du boîtier, vous pouvez commencer à percer le boîtier en fonction des marques centrales sur le boîtier.

Je vous recommande fortement de décrire la taille des trous sur le papier collé comme 8 ", 6 " comme ça.

Les outils utilisés sont une perceuse électrique, des forets, des forets étagés et une grignoteuse à main ou un outil dremel.

Soyez prudent et prenez suffisamment de temps pour éviter les accidents.

Sécurité

Des lunettes de sécurité et des gants de sécurité sont nécessaires.

Étape 3: ① Section d'entrée CA

Après avoir terminé le perçage et la finition du boîtier, commençons à fabriquer les tableaux électriques et le câblage.

Voici la liste des pièces. Désolé pour certains liens sont pour le vendeur japonais.

J'espère que vous pourrez obtenir des pièces similaires auprès de vos vendeurs à proximité.

1. Parties utilisées de la section d'entrée CA

Vendeur: Marutsu parts- 1 x RC-3:

Prix: 1 330 (environ 12 $ US)

- 1 x Transformateur d'alimentation CA 24V 2A [HT-242]:

Prix: 2 790 (environ 26 USD) si vous aimez l'entrée 220 V, choisissez [2H-242] 2, 880

- 1 x code AC avec une prise:

Prix: 180 ￥ (environ 1,5 USD)

- 1 x boîte à fusibles AC 【F-4000-B】 Pièces Sato: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15361/Prix: 180￥ (environ 1,5 USD)

- 1 x interrupteur d'alimentation secteur (grand) NKK 【M-2022L/B】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/15771/Prix: 380 ￥ (environ 3,5 $ US)

- 1 x Interrupteur 12V/24V (petit) Miyama 【M5550K】:https://www.marutsu.co.jp/pc/i/112704/Prix:￥181 (environ 1,7 $US)

- 1 x Diode de redressement de pont (grande) 400V 15A

- 1 x Diode de redressement de pont (petite) 400V 4A 【GBU4G-BP】: https://www.marutsu.co.jp/pc/i/12703750/Prix: ￥210 (environ 2,0 $US)

- 1 x grand condenseur 2200uf 50V (ESMH500VSN222MP25S): https://www.marutsu.co.jp/pc/i/52022/Prix: ￥440 (environ 4,0 USD)

- 1 x terminal décalé 4p 【L-590-4P】:https://www.marutsu.co.jp/pc/i/17474/Prix:￥80 (environ US$0.7)

Désolé pour le lien incommode vers le site japonais, veuillez rechercher le vendeur manipulant des pièces similaires en faisant référence à ces liens.

Étape 4: ② Section médiane (circuit de commande CC)

De là, c'est la partie contrôle de la tension continue d'alimentation principale.

Le fonctionnement de cette partie sera expliqué plus tard sur la base des résultats de la simulation également.

Fondamentalement, j'utilise le LM317T classique avec un grand transistor de puissance pour une grande capacité de sortie de courant jusqu'à 3A.

Et pour annuler la tension de sortie minimale de 1.25V LM317T, j'ai ajouté une diode D8 pour Vf à Q2 Vbe.

Je suppose que Vf de D8 est d'environ. 0,6V et Q2 Vbe également env. 0,65V alors le total est de 1,25V.

(Mais cette tension dépend de If et Ibe, il faut donc faire attention à utiliser cette méthode)

La partie autour de Q3 entourée de pointillés n'est pas montée. (en option pour la future fonction d'arrêt thermique.)

Les pièces utilisées sont comme ci-dessous, 0．1Ω 2W Akizuki Densho

dissipateur de chaleur 【34H115L70】Multsu Parts

Diode de redressement (100V 1A) IN4001 ebay

Circuit intégré de contrôle de tension LM317T Akizuki Denshi

Général Purose NPN Tr 2SC1815 Akizuki Denshi

U2 LT6106 Circuit intégré de détection de courant Akizuki Denshi

Pitch convert PCB pour LT6106 (SOT23) Akizuki Denshi

Comparateur U3 IC NJM2903 Akizuki Denshi

POT 10kΩ、500Ω、５KΩ Akizuki Denshi

Étape 5: Section de sortie

La dernière partie est la section de sortie.

J'aime les compteurs analogiques rétro, puis j'ai adopté les compteurs analogiques.

Et j'ai adopté un Poly Switch (fusible réarmable) pour la protection de la sortie.

Les pièces utilisées sont comme ci-dessous, Fusible réarmable 2.5Ａ REUF25 Akizuki Denshi

Registre de purge 2.2KΩ 2W Akizuki Denshi

Voltmètre analogique 32V (Panneau de mesure) Akizuki Denshi

Voltmètre analogique 3A (Panneau de mesure) Akizuki Denshi

Borne de sortie MB-126G Rouge et Noir Akizuki Denshi

Planche à pain universelle 210 x 155 mm Akizuki Denshi

Terminal pour planche à pain (comme vous le souhaitez) Akizuki

Étape 6: Terminer l'assemblage et les tests

Jusqu'à présent, je pense que votre tableau principal était également terminé.

Veuillez procéder au câblage des pièces attachées au boîtier comme les cosses, les compteurs, les bornes.

Si vous avez fini de faire le projet.

La dernière étape consiste à tester le projet.

Les spécifications de base de cette alimentation analogique sont

1, réglage grossier de la tension de sortie 0～30V et réglage fin.

2, 0～2.0A courant de sortie avec limiteur (je recommande d'utiliser sous les spécifications du transformateur.)

3, commutateur de changement de tension de sortie sur le panneau arrière pour réduire la perte environnementale

(0～12V, 12～30V)

Test de base

Tester le fonctionnement du circuit.

J'ai utilisé une résistance 5W 10Ω comme charge fictive comme indiqué sur la photo.

Lorsque vous réglez 5V, il fournit 0,5A. 10V 1A, 20V 2.0A.

Et lorsque vous ajustez la limite de courant à votre niveau préféré, le limiteur de courant fonctionne.

Dans ce cas, la tension de sortie diminue en fonction de votre réglage du courant de sortie.

Test de forme d'onde d'oscilloscope

J'aimerais aussi vous montrer les formes d'onde de l'oscilloscope.

La première forme d'onde est une forme d'onde montante lorsque vous mettez l'unité sous tension.

CH1 (bleu) est juste après le redresseur et le condensateur 2200 uF env. 35V 5V/div).

CH2 (bleu ciel) est la tension de sortie de l'unité (2 V/div). Il est ajusté à 12V et réduit l'ondulation d'entrée.

La deuxième forme d'onde est une forme d'onde agrandie.

CH1 et CH2 sont maintenant à 100mV/div. L'ondulation CH2 n'est pas observée car le retour IC LM317 fonctionne correctement.

Prochaine étape, j'aimerais tester à 11V avec une charge de courant de 500mA (22Ω 5W). Vous vous souvenez du faible d'Ohm I = R / E ?

Ensuite, l'ondulation de la tension d'entrée CH1 s'agrandit jusqu'à 350 mVp-p, mais aucune ondulation n'est également observée sur la tension de sortie CH2.

J'aimerais comparer à certains régulateurs de type arrière DC-DC avec la même charge de 500 mA.

Un bruit de commutation important de 200 mA est observé sur la sortie CH2.

Comme tu peux le voir, De manière générale, l'alimentation analogique convient aux applications audio à faible bruit.

Et ça ?

Si vous avez d'autres questions, n'hésitez pas à me les poser.

Étape 7: Annexe 1: Détails du fonctionnement du circuit et résultats de la simulation

Wow, tant de lecteurs de plus de 1k ont été visités pour mon premier message.

Je suis simplement diplômé pour voir les nombreux compteurs de vues.

Bon, j'aimerais revenir à mon sujet.

Résultats de la simulation de la section d'entrée

J'ai utilisé le simulateur LT Spice pour vérifier la conception du circuit.

En ce qui concerne l'installation ou l'utilisation de LT Spice, veuillez le rechercher sur Google.

C'est un simulateur analogique gratuit et bon à apprendre.

Le premier schéma est une simulation simplifiée pour LT Spice et j'aimerais également joindre un fichier.asc.

Le deuxième schéma est pour la simulation d'entrée.

J'ai défini une source de tension DC offset 0, une amplitude 36V, une fréquence 60Hz et une résistance d'entrée 5ohm comme spécifications comparatives pour le transformateur. Comme vous le savez, la tension de sortie du transformateur est affichée en rms, alors la sortie 24Vrms devrait être de 36Vpeak.

La première forme d'onde est la source de tension + (vert) et le redresseur en pont + avec 2200 uF (bleu). Il ira à environ 36V.

Le LT Spice ne pouvait pas utiliser de potentiomètre variable, j'aimerais définir une valeur fixe pour ce circuit.

Tension de sortie 12V limite de courant 1A comme ça. J'aimerais passer à l'étape suivante.

Section de contrôle de tension utilisant le LT317T

La figure suivante montre le fonctionnement du LT317, essentiellement le LT317 fonctionne comme un régulateur shunt, cela signifie que la broche de tension de sortie vers Adj. La broche est toujours une tension de référence de 1,25 V, quelle que soit la tension d'entrée.

Cela signifie également qu'un certain courant saigne dans R1 et R2. L'actuel LM317 adj. La broche à R2 existe également, mais trop petite comme 100uA alors on peut la négliger.

Jusqu'à présent, vous pouvez clairement comprendre que le courant I1 qui purge dans R1 est toujours constant.

Ensuite, nous pourrions faire la formule R1: R2=Vref(1.25V): V2. Je choisis 220Ω à R1, et 2.2K à R2, Ensuite, la formule est transformée V2 = 1,25 V x 2,2 k / 220 = 12,5 V. Soyez conscient que la tension de sortie réelle est V1 et V2.

Ensuite, le 13.75V apparaît sur la broche de sortie LM317 et GND. Et également conscient du moment où R2 est à zéro, sortie 1,25 V

rester.

Ensuite j'ai utilisé une solution simple, j'utilise juste le transistor de sortie Vbe et la diode Vf pour annuler 1.25V.

De manière générale, Vbe et Vf se situent autour de 0,6 à 0,7V. Mais vous devez également connaître les caractéristiques Ic - Vbe et If - Vf.

Cela montre qu'un certain courant de purge est nécessaire lorsque vous utilisez cette méthode pour annuler 1,25 V.

J'ajoute donc un registre de purge R13 2.2K 2W. Il saigne env. 5mA quand sortie 12V.

Jusqu'à présent, je suis un peu fatigué d'expliquer. J'ai besoin de déjeuner et de bière pour le déjeuner. (lol)

Ensuite, j'aimerais continuer à la semaine prochaine progressivement. Donc désolé pour votre inconvénient.

Prochaine étape, je voudrais expliquer comment fonctionne précisément le limiteur de courant, en utilisant la simulation d'étape de paramètre de charge LT Spice.

Section de limiteur de courant utilisant le LT6106

Veuillez visiter le site Linear Technology et consulter la fiche technique de l'application LT6106.

www.linear.com/product/LT6106

Je voudrais montrer le dessin pour expliquer l'application typique qui décrit AV = 10 pour l'exemple 5A.

Il y a un registre de détection de courant de 0,02 ohm et la sortie détectée de la broche de sortie est maintenant de 200 mV/A puis

la broche de sortie monterait jusqu'à 1V à 5A, non ?

Pensons à mon application avec cet exemple typique à l'esprit.

Cette fois, nous aimerions utiliser la limite de courant sous 2A, alors le 0,1 ohm convient.

Dans ce cas, la broche monte 2V à 2A ? Cela signifie que la sensibilité est maintenant de 1000 mV/A.

Après cela, nous devons faire, il suffit d'allumer / éteindre la broche LM317 ADJ avec le comparateur générique

comme NJM2903 LM393, ou LT1017 et transistor NPN générique comme 2SC1815 ou BC337 ?

qui se coupe avec la tension détectée comme seuil.

Jusqu'ici, l'explication du circuit est terminée, et commençons les simulations de circuit complètes !

Étape 8: Annexe 2: Simulation d'étape de circuit et résultats de simulation

J'aimerais expliquer ce qu'on appelle la simulation par étapes.

La simulation simple habituelle simule une seule condition, mais avec la simulation par étapes, nous pouvons modifier les conditions en continu.

Par exemple, la définition de simulation d'étape pour le registre de charge R13 est illustrée sur la photo suivante et ci-dessous.

.step param Rf list 1k 100 24 12 6 3

Cela signifie que la valeur R13 indiquée comme {Rf} varie de 1K ohm (100, 24, 12, 6) à 3 ohm.

Comme évidemment compris, lorsque le courant de 1K ohm tiré pour charger R est 12mA

(car la tension de sortie est maintenant réglée sur 12V).

et 120mA à 100 ohms, 1A à 12 ohms, ④2A à 6 ohms, 4A à 3 ohms.

Mais vous pouvez voir que la tension de seuil est réglée sur 1V par R3 8k et R7 2k (et la tension pour le comparateur est de 5V).

Ensuite, à partir de la condition, le circuit limiteur de courant est censé fonctionner. Le dessin suivant est le résultat de la simulation.

Qu'en est-il jusqu'ici ?

C'est peut-être un peu difficile à comprendre. car le résultat de la simulation peut être difficile à lire.

Les lignes vertes indiquent la tension de sortie et les lignes bleues indiquent le courant de sortie.

Vous pouvez voir que la tension est relativement stable jusqu'à 12 ohms 1A, mais à partir de 6 ohms 2A, la tension diminue à 6V pour limiter le courant à 1A.

Vous pouvez également voir que la tension de sortie CC de 12 mA à 1 A a légèrement baissé.

C'est presque causé par la non-linéalité Vbe et Vf comme je l'ai expliqué dans la section précédente.

J'aimerais ajouter la prochaine simulation.

Si vous omettez D7 sur le schéma de simulation joint, les résultats de la tension de sortie seraient relativement stables.

(mais la tension de sortie devient plus élevée que la précédente, bien sûr.)

Mais c'est une sorte de compromis, car j'aimerais contrôler ce projet à partir du 0V même si la stabilité est un peu perdue.

Si vous commencez à utiliser la simulation analogique comme LT Spice, il est facile de vérifier et d'essayer votre idée de circuit analogique.

Ummm, finalement, il semble que j'ai fini par avoir terminé l'explication complète.

J'ai besoin de deux bières pour le week-end (lol)

Si vous avez des questions sur ce projet, n'hésitez pas à me les poser.

Et j'espère que vous profiterez tous d'une bonne vie de bricolage avec mon article !

Salutations,