Construisez une double alimentation 15V à l'aide de modules prêts à l'emploi pour moins de 50 $ : 10 étapes (avec photos)

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

Introduction:

Si vous êtes un amateur qui traite de l'audio, vous serez familiarisé avec les alimentations à double rail. La plupart des cartes audio basse consommation telles que les préamplis nécessitent de +/- 5V à +/- 15V. Le fait de disposer d'une alimentation à double tension facilite d'autant plus le prototypage de conceptions ou simplement les réparations générales.

Cette alimentation est facile à assembler car elle utilise généralement des cartes de modules standard à l'exception de la carte de régulation, que vous devrez construire vous-même. Cependant, il y a une raison derrière cela sur laquelle je reviendrai plus tard.

La carte de régulation utilisée revendique des tensions de +/- 1.25V à 37V (selon votre tension d'entrée). Je n'ai besoin que de +/- 15V, donc une alimentation d'entrée de quelques volts au-dessus (environ 19V) est bien. Les régulateurs de tension LM317 et LM337 peuvent également pomper environ 1,5 A chacun (en fonction de la tension qu'ils chutent), de sorte que le courant nominal de l'alimentation d'entrée doit également être supérieur à cela. C'est pourquoi j'ai choisi deux alimentations pour ordinateur portable pour fournir les tensions d'entrée. Ils délivrent 19V et environ 3,4A, ce qui est largement suffisant pour alimenter la carte du régulateur. Sans oublier qu'ils sont bon marché comme chips.

Je voulais également une alimentation linéaire car ils ont généralement moins d'ondulation CC sur la sortie (bien que pas aussi efficace qu'une alimentation à découpage complète). L'utilisation d'une alimentation d'entrée à découpage pour abaisser le 240VAC à 19V est bon marché et efficace. Leur commutation est également généralement au-dessus de la bande audio et n'affecte donc pas le bruit d'alimentation entrant dans vos pièces de test. Les régulateurs linéaires filtreront la plupart des ondulations CC résiduelles. Donc, vous obtenez à peu près le meilleur des deux mondes.

Les compteurs utilisés peuvent mesurer la tension et le courant (0-100V et 0-10A), sont bicolores pour une lecture facile.

Avec quelques modifications, vous pouvez transformer un tas de pièces en une alimentation de table très utile.

Remarque: une chose que cette alimentation n'a pas et c'est un contrôle de régulation de courant constant. Les régulateurs LM317/337 eux-mêmes ont une certaine protection contre les surintensités, mais je ne les ferais pas fonctionner trop longtemps de cette façon. C'est pourquoi le commutateur de charge a été placé dans ce projet. Donc, s'il s'agit d'une importation, vous pouvez utiliser une carte de régulation différente pour répondre à vos besoins.

Étape 1: Un mot d'avertissement et des notes générales

Câblage 240V et alimentations pour ordinateur portable:

Comme ce projet utilise des tensions élevées (240 V), elles peuvent être mortelles si vous vous trompez. Si vous ne savez pas comment raccorder des composants haute tension ou si vous n'êtes pas à l'aise de travailler sur des équipements sous tension, ma suggestion serait de ne pas essayer cela. Je ne prends aucune responsabilité si vous vous tuez. Je ne veux pas avoir de tes nouvelles après que tu sois mort en disant Pete, je me suis électrocuté et maintenant je suis mort - OK ??

Cela étant dit, vous avez plusieurs autres options:

1. Utilisez simplement les alimentations pour ordinateur portable sous leur forme fournie et utilisez des connecteurs d'alimentation CC à l'arrière de la boîte. Cela signifie simplement que vous devez brancher deux alimentations pour ordinateur portable, mais c'est une option beaucoup plus sûre. Cependant, vous devrez trouver une autre solution pour alimenter les compteurs à LED car ils nécessitent également des alimentations séparées.

2. Vous pouvez monter les fournitures pour ordinateur portable dans le boîtier, couper simplement les prises 240 V et les connecter directement à une prise IEC à l'arrière. Cependant, vous aurez besoin d'un boîtier plus grand que celui que j'ai utilisé et encore une fois, il a des connexions en direct, donc toujours pas si sûr.

Indicateurs de panneau LED + Tensions d'alimentation:

Il existe plusieurs types de compteurs LED sur le marché. Ils font tous essentiellement la même chose, mais leurs connexions ne sont pas toujours les mêmes. Sortir de la jauge de fil n'est pas toujours garanti. Lors de la commande, essayez d'obtenir leur schéma de câblage. Généralement, les deux fils épais seront le compteur de courant shunt. Les trois autres seront la puissance du compteur (pour alimenter l'affichage qui est rouge/noir) et un fil jaune de détection de tension pour mesurer la tension.

Ce que vous remarquerez avec les compteurs, c'est qu'ils ont une terre commune ou un point 0V (les fils noirs sont connectés ensemble en interne). Pour ce projet particulier, ce n'est pas bon. C'est pourquoi les compteurs sont alimentés séparément via deux petites cartes d'alimentation (carte module 240VAC à 12VDC). Vous devez également utiliser deux cartes pour alimenter, sinon vous risquez de court-circuiter les sorties lors de l'utilisation de l'alimentation. Une autre raison essentielle est que les compteurs à LED nécessitent un minimum ou 4,5 V pour fonctionner. Donc, si vous baissez votre sortie à 1,25 V depuis la carte du régulateur, les compteurs ne s'allumeront pas.

Étape 2: Nomenclature

C'est ce dont vous aurez besoin. Vous pouvez acheter tout cela sur Ebay, Amazon ou Aliexpress. j'ai tout acheté sur ebay

- Boîtier en plastique (j'ai utilisé un étui à instruments en plastique) - 12-15 $

- 1x LM317/337 Régulateur Kit Board - $10

- 2x 19V 3.42A Alimentations pour Ordinateur Portable - 6,75 $ chacune

- 2x 240VAC à 12VDC 450mA transformateurs abaisseurs à découpage - 1,50 $ chacun

- 2x compteurs de tension/courant 0-100V/0-10A - 3,50 $ chacun (moins cher en vrac et disponible en différentes couleurs)

- 2 pots multi-tours 10K ohms + boutons adaptés - 2 $ chacun (vous pouvez utiliser les pots fournis, mais les multi-tours sont plus faciles à régler)

- Matériel divers et général: interrupteur 240VAC (j'en ai utilisé un avec une lumière LED 12VDC), bornes de raccordement (6), prise IEC, fusibles et porte-fusibles (3), petite coupure d'angle en aluminium (2), entretoises (6), longueurs générales de fil et thermorétractable - probablement un autre 5-10 $

Remarque 1: Les fusibles à utiliser dépendront de la quantité de courant que vous avez l'intention d'utiliser. Je suggérerais 1-1,5A pour les deux cartes de régulation et 0,5A pour l'alimentation 240V. Vous pouvez descendre plus bas et vous ne tirerez pas 7A des deux fournitures.

Remarque 2: La partie la plus chère de la construction est le boîtier. Donc, si vous pouvez en trouver un moins cher ou si vous voulez rouler le vôtre, cela vous fera économiser quelques dollars.

Remarque 3: Il existe quelques marques de pots multi-tours ou de précision disponibles. Celui envoyé était un pot de marque Bochen, qui a des boutons spécifiques disponibles et n'utilise pas de boutons moletés rugueux standard. Peu importe le type que vous utilisez, seulement que vous puissiez obtenir des boutons adaptés.

Note 4: J'ai acheté ces alimentations pour ordinateurs portables car elles ne coûtaient qu'environ 6 $ chacune. Économisez encore quelques dollars s'il vous arrive d'en avoir quelques vieux qui traînent.

Étape 3: Schémas et schémas de câblage

La première image est le schéma d'origine d'une carte de régulateur d'origine, avec capuchons d'entrée et redresseur inclus, utilisant un transformateur AC 12V-0V-12V pour alimenter la carte (pour cette alimentation, nous n'utilisons pas)

La deuxième image est le schéma de câblage pour toutes les cartes individuelles à connecter ensemble

Les troisième et quatrième images sont des schémas de câblage en stock pour les compteurs de panneau (j'ai utilisé) montrant différentes configurations pour alimenter et mesurer. Essentiellement dans ce projet, nous utilisons le quatrième diagramme.

Étape 4: Alimentation pour ordinateur portable

Pourquoi des alimentations 19V pour ordinateur portable ?

La raison en est que la carte du régulateur a été conçue à l'origine pour fonctionner avec un double transformateur 12V AC (12V-0-12V). Cependant, si vous regardez le coût de l'un d'eux sur ebay ou dans votre magasin d'électronique local - ils sont d'environ 30 AU. Deux fournitures pour ordinateur portable coûtent la moitié de cela.

Si vous voulez une tension plus élevée des régulateurs, utilisez simplement une alimentation d'entrée plus élevée. N'oubliez pas que les cartes du régulateur sortiront +/- 37V, donc l'entrée peut être de quelques volts au-dessus de cela. N'oubliez pas cependant que plus le différentiel de tension (entrée-sortie) est élevé, plus les régulateurs produisent de la chaleur. Par exemple: si la tension d'entrée est de 35 V et que la sortie est de 5 V, il y aura beaucoup de chaleur développée et vous aurez peut-être besoin de dissipateurs de chaleur plus gros et/ou d'un ventilateur.

Préparation des fournitures pour ordinateur portable

Pour ma construction, j'ai sorti les fournitures de leurs étuis car j'avais besoin qu'elles rentrent dans l'étui de l'instrument. Si vous utilisez uniquement les fournitures pour ordinateur portable telles quelles et utilisez des connecteurs CC, vous pouvez ignorer cette étape.

Ce que vous devrez faire est de casser le boîtier en plastique. Utilisez un tournevis plat et soulevez soigneusement le bord jusqu'à ce que le haut se détache. Retirez ensuite l'assemblage de la carte de circuit imprimé.

Sur la 2ème photo, j'ai percé un morceau d'aluminium d'angle et percé des trous sur le côté de la fourniture (je crois que j'ai utilisé les trous existants dans la fourniture). Veillez à ne pas endommager les composants pendant que vous faites cela. J'ai également percé des trous supplémentaires pour y visser des poteaux de montage et fixer l'ensemble au bas du boîtier en plastique. L'utilisation de l'angle le rendait un peu plus robuste que le simple fait d'utiliser des poteaux de montage.

Les fils sortant de la carte semblaient un peu légers, je les ai donc remplacés par des fils de plus gros calibre. Dessoudez les anciens fils, insérez les nouveaux fils par le haut de la carte et soudez-les en place sur le bas de la carte (avec le recul, j'aurais dû utiliser un calibre plus léger mais des longueurs plus longues car il était difficile d'avoir autant de fils connectés aux mêmes points).

Les fournitures pour ordinateur portable ont également une LED d'alimentation. Ils ne sont pas nécessaires, mais vous pouvez les conserver si vous voulez la confirmation que chaque alimentation fonctionne efficacement (ils s'éteindront s'il y a un problème avec l'approvisionnement ou le montant prélevé). Je les ai gardés pour faciliter la recherche de pannes.

Remarque: vous devez utiliser le même type d'alimentation pour ordinateur portable. La raison en est que si les tensions sont légèrement inférieures, elles peuvent avoir tendance à absorber du courant en elles-mêmes et à s'enfuir puis à exploser. En règle générale, cela ne devrait pas poser de problème si vous utilisez les mêmes fournitures. Cependant, si vous êtes inquiet ou souhaitez une protection supplémentaire, vous pouvez placer quelques diodes d'alimentation (telles que IN4004 ou IN5404) polarisées en inverse sur les sorties de chaque alimentation (donc cathode vers positif, anode vers négatif). Cela empêchera chaque alimentation de couler tout courant provenant des tensions légèrement éteintes ou si une alimentation s'allume avant l'autre.

Étape 5: Construction du régulateur LM317/337 et test initial

La carte du régulateur est livrée en kit, ce qui signifie que vous devez la souder vous-même. Il y a quelques fournisseurs qui les vendront pré-assemblés pour quelques dollars de plus. Parfois, le retrait de composants de ces types de cartes peut accidentellement arracher des pistes. Vous devrez de toute façon supprimer certains composants, il est donc tout aussi facile de les construire en premier lieu sans eux.

La première image montre une planche terminée (à quoi elle devrait ressembler si vous la fabriquiez en stock). La deuxième photo montre cependant les modifications avec les capuchons d'entrée et le redresseur retirés. J'ai ajouté des liens à la place pour changer le bornier d'entrée pour accepter le +/-19V et le diriger vers l'entrée des régulateurs. Vous pouvez conserver les limites d'entrée si vous le souhaitez, mais elles ne sont pas nécessaires car les fournitures pour ordinateur portable sont plutôt bonnes.

Vous noterez également que j'ai mis des bornes pour le voyant d'alimentation LED et aussi les pots juste pour faciliter le retrait des cartes si nécessaire.

Il suffit donc d'assembler la carte comme dans leurs instructions, à l'exception des modifications ci-dessus.

Une fois terminé, branchez-le à une alimentation électrique fonctionnelle et vérifiez la sortie de chaque étage de régulateur. N'oubliez pas que si vous utilisez une seule alimentation d'entrée pour tester, +/- in (sur les bornes +/0V) +/0V out de la carte du régulateur. +/- in (sur bornes 0V/-), 0V/- out de la carte régulateur. Assurez-vous que vous pouvez ajuster la tension de sortie (dernière image montrant l'alimentation de test externe).

Étape 6: préparer le dossier

Mesurez comment vous voulez que vos composants soient placés à l'arrière des panneaux avant et arrière. Rappelez-vous, ça va être à l'envers (j'ai fait cette erreur moi-même). En fait, je voulais l'image miroir sur le panneau avant. Mais heureusement, je n'avais pas encore fait le panneau arrière, alors je l'ai juste ajusté à l'avant (ou j'aurais peut-être juste tourné autour de 180 degrés).

Percez d'abord des trous à l'aide de petits forets. Agrandissez ensuite avec un foret plus gros. Si vous n'avez pas de forets assez gros (comme moi), vous pouvez utiliser un alésoir pour agrandir les trous (outil très pratique).

Une fois que tous les trous sont percés, ouvrez les découpes pour les panneaux de compteur et limez juste assez pour que le compteur et la prise IEC s'adaptent.

J'ai également ajouté des étiquettes au recto (à l'aide de feuilles de lettres). Vous pouvez les obtenir en ligne ou imprimer les vôtres sur du papier transparent pour imprimante. Ensuite, j'ai juste vaporisé de la laque protectrice sur le dessus.

Étape 7: montage du matériel

Une fois que les panneaux avant et arrière ont eu le temps de sécher, montez tout le matériel sur les panneaux avant et arrière.

Les deux alimentations pour ordinateur portable peuvent être montées au fond du boîtier. N'oubliez pas de laisser de la place pour la prise IEC, le fusible et les fils pour passer à l'interrupteur à l'avant. Alternativement, vous pouvez monter un interrupteur à l'arrière si vous préférez.

Montez la carte du régulateur.

Enfin et surtout, comme les alimentations 240V/12V pour les panneaux de compteurs n'ont aucun endroit pour les visser, j'ai utilisé une goutte de silicium pour les maintenir en place. Assurez-vous simplement d'avoir d'abord ajouté des fils d'entrée et de sortie !

Étape 8: Câblage de tout

Commencez par câbler le câblage 240V de la prise IEC à l'interrupteur ainsi qu'au porte-fusible d'entrée. Ensuite, connectez tout le câblage 240 V aux deux alimentations pour ordinateur portable et aux deux alimentations de la carte de compteur. Insérez un fusible et à ce stade, c'est probablement une bonne idée de vérifier votre câblage et de mettre sous tension, juste pour vous assurer que toutes les tensions sortant des alimentations de l'ordinateur portable sont correctes (elles devraient être de 19 V chacune)

Connectez les pots et la LED aux commandes du panneau avant de la carte du régulateur. J'ai utilisé des douilles et des broches à 2 broches pour faciliter le démontage au niveau de la carte du régulateur.

Connectez maintenant les sorties des alimentations de l'ordinateur portable et connectez-vous à l'entrée de la carte de régulation. Vous pouvez également connecter l'alimentation aux compteurs. N'oubliez pas que le positif d'une alimentation va au négatif de l'autre pour créer un point de tension zéro virtuel. Encore une fois, allumez et assurez-vous que les tensions sont comme prévu - vous devriez avoir 38V entre les tensions d'entrée, +/- 19V entre 0V aux entrées et une tension nominale à la sortie de la carte de régulation (selon l'endroit où le pot est réglé).

Connectez la sortie de la carte du régulateur aux fusibles de sortie et à l'interrupteur de charge. Connectez les lignes de courant du compteur (selon le schéma de câblage), puis les lignes de détection de tension du compteur. Insérez des fusibles et encore une fois, testez et voyez si les compteurs lisent une tension. Croisons les doigts, vous n'avez pas laissé la fumée magique s'échapper !

Remarque: les compteurs sont probablement la chose la plus difficile à faire fonctionner. N'oubliez pas que la partie actuelle des compteurs va du positif au négatif. La même chose se produira avec la tension négative - elle passe de 0v à une tension négative !

Étape 9: Tests et réglages d'étalonnage

Une fois que vous avez vérifié que la fumée ne s'échappe pas, branchez un compteur fiable et vérifiez les tensions de sortie sur les sorties positives et négatives. Vous constaterez très probablement que les compteurs à LED sont légèrement sortis (comme sur les photos 2 + 4). Comme ces compteurs peuvent être légèrement en dehors des deux extrémités du spectre, calibrez-les sur la tension que vous allez généralement utiliser le plus ou au milieu d'une plage de tensions. Par exemple si vous utilisez beaucoup le 12V, calibrez-les sur 12V. Si vous passez régulièrement entre 5V et 15V alors calibrez à 10V.

Si vous avez deux multimètres, vous pouvez effectuer les réglages de tension et de courant ensemble. Sinon, connectez une charge nominale à la sortie, ajustez la tension, puis déconnectez le compteur et mettez-le en série avec l'alimentation et échangez le fil du multimètre (si votre compteur a des bornes de tension et de courant séparées) pour mesurer le courant.

À l'arrière des compteurs du panneau LED, il y aura deux petits potentiomètres pour ajuster la tension (v-adj) et le courant (i-adj) (voir photo un). C'est généralement une bonne idée de charger la sortie avec une résistance lors de l'étalonnage car la tension de sortie peut bouger un peu lorsqu'elle est chargée.

Ajustez donc le v-adj jusqu'à ce que la tension soit la même que celle du compteur. Les trims sont un peu sensibles et un petit tour peut passer là où vous le souhaitez. Persévérez juste jusqu'à ce que ce soit correct

Pour le réglage du courant, je recommanderais d'utiliser une grande résistance dissipée thermique pour calibrer (photo 6). Assurez-vous simplement qu'il n'est pas inférieur à ce que l'offre peut produire. Chaque côté de la carte du régulateur peut fournir 1.5A. Le calibrer à environ 1A devrait être suffisant.

En utilisant la loi d'ohms V=IxR - donc (V/I=R) 15V/1A=15ohms. Les résistances de 15 ohms sont un peu difficiles à trouver, donc 2 résistances de 8 ohms en série donneront 16 ohms. Mesurez les résistances - les deux que j'ai mesurent 8,3 et 8,1 ohms = 16,4 ohms au total.

Alors, rebranchez les nombres (V/R=I) 15V/16,4ohms = 0,914634A - c'est le nombre sur lequel nous allons calibrer. Vous devriez trouver que le compteur devrait afficher cela ainsi qu'une double vérification de votre compteur.

Vous devrez également calculer la puissance mise dans les résistances car vous ne voulez pas qu'elles soient frites ! Donc, la loi des ohms à nouveau P=VxI - 15Vx0.91463=13.72W. Assurez-vous que vos résistances sont chacune plus grandes que cette valeur - 25W est bon. J'ai utilisé un couple de 100W qui est en or (voir photo 6). Vous pouvez les obtenir sur ebay pour environ 8 $ pour deux.

Pour mesurer le courant hors de l'alimentation, vous devrez mettre votre compteur en série avec l'alimentation et les résistances de charge. Peu importe que le compteur soit le premier ou les résistances, assurez-vous simplement que le courant traversant le compteur est positif à négatif (donc bornes positives et 0V - positives/négatives sur les bornes de courant du multimètre). Le côté négatif de l'alimentation doit être mesuré de 0V au négatif avec le positif du compteur allant au 0V et le négatif du compteur allant au négatif de l'alimentation. Si cela vous embrouille, regardez la dernière photo.

Une fois connecté, vous devriez voir à la fois une tension et un courant sur le compteur du panneau avant. Ajustez le potentiomètre de courant à l'arrière de l'indicateur de panneau jusqu'à ce qu'il soit identique à celui de votre multimètre. Si vous avez deux compteurs, ayez-en un pour mesurer le courant (en série) et un pour mesurer la tension (en parallèle).

Maintenant, vous êtes prêt à partir.

Étape 10: Réflexions finales

Bien que tout rentre dans le boîtier, j'aurais pu jouer un peu avec la disposition interne et peut-être déplacer la prise IEC pour permettre aux deux fournitures d'ordinateur portable de se trouver à 90 degrés par rapport à leur emplacement actuel. La mise en page aurait également dû être reflétée, car j'aime généralement que tout aille de gauche à droite. J'ai inclus un croquis de ce que j'aurais dû faire.

J'ai utilisé un câblage 7,5A 240VAC à partir d'un cordon d'alimentation (car c'est ce que j'avais autour). Étant donné qu'il s'agit d'un espace tellement confiné, j'aurais probablement dû utiliser un fil de 240 V de calibre plus léger, car le projet ne consomme pas beaucoup de courant.

Je n'ai pas non plus remarqué qu'une des vis du boîtier passait directement à l'endroit où se trouvait l'interrupteur 240V. Rétrospectivement, j'aurais dû déplacer légèrement l'interrupteur et probablement avoir également installé le porte-fusible 240V sur le panneau avant pour éviter tout câblage inutile. Avec un peu de brassage, j'aurais probablement aussi pu mettre les porte-fusibles de sortie sur le panneau avant, mais le panneau avant était déjà assez encombré.

En fin de compte, il fournit le +/- 15V dont j'ai besoin, facile à régler, fiable et utilise des pièces facilement disponibles.

Projets d'avenir

J'ai également une autre alimentation double 0-30V/3A en préparation, bien que cela puisse finir par être deux alimentations séparées (en fonction de l'espacement). Celui-ci a des caractéristiques à courant constant. J'ai acheté ces planches en même temps car je n'arrivais pas à me décider laquelle je voulais donc j'ai eu les deux !

Il y aura également la mère de toutes les alimentations - une double alimentation basse/haute tension utilisant deux cartes de régulation par côté (4). Il passera d'une gamme basse 0-30V à une gamme haute 30-90V et 5A ! Ceci sera utilisé pour tester les cartes d'amplificateur de puissance à double tension. Encore une fois, il peut se transformer en deux alimentations distinctes en fonction de l'espacement.