Podesivo linearno napajanje s dvostrukim izlazom: 10 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Karakteristike:

• AC - DC konverzija Dvostruki izlazni naponi (pozitivan - uzemljenje - negativan)
• Podesive pozitivne i negativne šine
• Samo jednoizlazni AC transformator
• Izlazna buka (20MHz-BWL, bez opterećenja): Oko 1,12mVpp
• Niski šum i stabilni izlazi (idealno za napajanje Opampa i predpojačala)
• Izlazni napon: +/- 1,25V do +/- 25V Maksimalna izlazna struja: 300mA do 500mA
• Jeftino i jednostavno za lemljenje (svi paketi komponenti su DIP)

Dvostruko izlazno napajanje s niskim šumom bitan je alat za sve ljubitelje elektronike. Mnogo je okolnosti da je potrebno napajanje dvostrukim izlazom, poput projektiranja pretpojačala i napajanja OPAMP-ova. U ovom ćemo članku izgraditi linearno napajanje koje korisnik može samostalno prilagoditi svoje pozitivne i negativne šine. Štaviše, na ulazu se koristi samo običan jednoizlazni AC transformator.

[1] Analiza kola

Na slici 1 prikazan je shematski dijagram uređaja. D1 i D2 su ispravljačke diode. C1 i C2 grade prvi stupanj filtra za smanjenje buke.

Korak 1: Slika 1, Shematski dijagram napajanja male buke

R1, R2, C1, C2, C3, C4, C5 i C6 grade niskopropusni RC filter koji smanjuje buku i sa pozitivnih i sa negativnih vodilica. Ponašanje ovog filtera može se ispitati i u teoriji i u praksi. Ova mjerenja može izvesti osciloskop sa grafičkom oznakom bode, poput Siglent SDS1104X-E. IC1 [1] i IC2 [2] su glavne regulacione komponente ovog kola.

Prema podatkovnom listu IC1 (LM317): „Uređaj LM317 je podesivi regulator s tri terminala pozitivnog napona koji može napajati više od 1,5 A u rasponu izlaznog napona od 1,25 V do 37 V. Potrebna su samo dva vanjska otpornika za podesite izlazni napon. Uređaj ima tipičnu linijsku regulaciju od 0,01% i tipičnu regulaciju opterećenja od 0,1%. Uključuje ograničenje struje, zaštitu od toplinskog preopterećenja i zaštitu sigurnog radnog područja. Zaštita od preopterećenja ostaje funkcionalna čak i ako je terminal ADJUST odspojen”.

Kao što je jasno, ovaj regulator uvodi dobre vrijednosti regulacije vodova i opterećenja, pa se može očekivati stabilna izlazna šina. Ovo je identično IC2 (LM337). Jedina razlika je u tome što se ovaj čip koristi za regulaciju negativnih napona. D3 i D4 koriste se za zaštitu.

Diode pružaju pražnjenje s niskom impedansom kako bi spriječile pražnjenje kondenzatora (C9 i C10) u izlaz regulatora. R4 i R5 se koriste za podešavanje izlaznih napona. C7, C8, C9 i C10 koriste se za filtriranje preostalih izlaznih šumova.

[2] Raspored PCB -a

Slika 2 prikazuje izgled PCB -a kola. Dizajniran je na jednoslojnoj PCB ploči, a svi paketi komponenti su DIP. Prilično je lako za svako lemljenje komponente i početak korištenja uređaja.

Korak 2: Slika 2, Raspored PCB -a za napajanje

Koristio sam biblioteke komponenti SamacSys za IC1 [3] i IC2 [4]. Ove biblioteke su besplatne i što je još važnije slijede industrijske standarde IPC otiska. Koristim Altium, pa sam izravno instalirao biblioteke koristeći dodatak Altium [5]. Slika 3 prikazuje odabrane komponente. Slični dodaci mogu se koristiti za KiCad i drugi CAD softver.

Korak 3: Slika 3, SamacSys biblioteke komponenti (AD dodatak) za IC1 (LM137) i IC2 (LM337)

Slika 4 prikazuje 3D prikaz PCB ploče.

Korak 4: Slika 4, 3D prikaz zadnje ploče PCB -a

[3] Sklapanje i ispitivanje Na slici 5 prikazana je sastavljena ploča. Odlučio sam koristiti transformator od 220V do 12V kako bih dobio maksimalnih +/- 12V na izlazu. Slika 6 prikazuje potrebno ožičenje.

Korak 5: Slika 5, Sastavljena ploča

Korak 6: Slika 6, Shema ožičenja transformatora i kruga

Okretanjem višenamjenskih potenciometara R4 i R5 možete neovisno podešavati napone na pozitivnim i negativnim vodilicama. Slika 7 prikazuje primjer gdje sam podesio izlaz na +/- 9V.

Korak 7: Slika 7, +/- 9V šine na izlazu

Sada je vrijeme za mjerenje izlazne buke. Koristio sam osciloskop Siglent SDS1104X-E koji uvodi 500uV/div osjetljivost na ulazu što ga čini idealnim za takva mjerenja. Stavio sam kanal-1 na 1X, AC spregu, ograničenje propusnosti 20 MHz, a zatim postavio način akvizicije na detekciju vrha.

Zatim sam uklonio uzemljenje i upotrijebio sondu za uzemljenje. Imajte na umu da ovo mjerenje nije pod izlaznim opterećenjem. Slika 8 prikazuje ekran osciloskopa i rezultat testa. Vpp broj buke je oko 1,12mV. Imajte na umu da će povećanje izlazne struje povećati nivo šuma/talasa. Ovo je istinita priča za sva napajanja.

Korak 8: Slika 8, Izlazna buka napajanja (pod nema opterećenja)

Snaga otpornika R1 i R2 definira izlaznu struju. Zato sam odabrao 3W otpornike. Također, ako namjeravate vući velike struje ili je razlika napona između ulaza i izlaza regulatora velika, ne zaboravite instalirati odgovarajuće hladnjake na IC1 i IC2. Možete očekivati da ćete dobiti 500mA (max) upotrebom 3W otpornika. Ako koristite otpornike od 2 W, ova se vrijednost prirodno smanjuje na negdje 300 mA (max).

[4] Materijali

Slika 9 prikazuje opis materijala.

Korak 9: Slika 9, Opis materijala

Korak 10: Reference

Izvor:

[1] Tehnički list LM317:

[2] LM337 Tehnički list:

[3]: Šematski simbol i otisak PCB -a za LM317:

[4]: Šematski simbol i otisak PCB -a za LM337:

[5]: Dodatak Altium: