USB -strømforsyning med variabel spenning: 7 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:20

Jeg har hatt en ide om en USB -drevet variabel strømforsyning en stund. Etter hvert som jeg designet den, gjorde jeg den litt mer allsidig, noe som muliggjorde ikke bare USB -inngang, men alt fra 3 VDC til 8 VDC via en USB -kontakt eller via bananpluggkontakter. Utgangen bruker typen jack du ville se på en veggvorter og to bananpluggkontakter. Hvis du mater 5 volt i den, kan du variere utgangen fra 1,3 volt til 20 volt lett belastet med lavere spenninger opp til 200 mA. Fronten har en digital skjerm som viser volt og strøm som går til lasten. På bildet ovenfor leverer jeg et mini -oscilloskop med 9 volt på 120mA fra 5 volts USB -forsyning fra en bærbar USB -terminal.

Rekvisita:

Deler

(1) 240 ohm motstand, 1/4 watt

(1) 67 k motstand, 1/4 watt

(2) 4,7 k motstander 1/4 watt

(3) 1 k motstander, 1/4 watt

(3) 2N3904 transistorer

(1) IRF520 Mosfet eller tilsvarende

(2) 1N914 koblingsdioder

(1) 1N4007 diode

(2).01 uF keramiske kondensatorer (skjemaet sier at 8 nF eller.008 uF, men.01 uF er lettere å få tak i)

(2) 10 uF elektrolytiske kondensatorer, 50 volt

(1) 470 uF elektrolytisk kondensator 50 volt

(1) 56 uH induktor (Kan vikles på en liten toroid hvis ønskelig)

(1) 100k trimpotte

(1) 5k 1/2 watt potensiometer, lineær konisk

(1) LM317 IC spenningsregulator IC -chip

(4) bananstikk (mann)

(1) USB -kontakt i standardstørrelse (hann)

(1) digital voltmeter ammeter -modul

(1) Boliger

(1) Perf- eller prototypebrett

(1) svart knott med skruestrammer

Krympeslange

Ulike farger på tilkoblingstråd

Spade -kontakter (forskjellige størrelser)

Kjøleribbe og silisiumblanding for LM317

Verktøy

Loddejern, loddetinn, smeltelim, bor med borekroner, diverse skrutrekkere, forskjellige typer små tang, multimeter og oscilloskop

Trinn 1: Innhenting av deler

Jeg brukte bevisst deler som er enkle å finne og som kan reddes av elektronikkskjermer. LM317 IC er veldig vanlig, og 2N3904 -transistorene er generelle formål og mange forskjellige typer kan erstattes. Mosfet er også veldig vanlig, og andre typer kan brukes som erstatning så lenge erstatningen er en N-kanal Mosfet og har lignende karakterer. Induktoren er ikke kritisk, og mange i området 50 til 200 nH kan brukes. For dette formålet redder jeg dem fra brukte CFL -pære -driverbrett. Enhver type prosjektboks kan brukes. Jeg hadde denne for hånden, men en billigere svart er perfekt egnet. Når det gjelder bruk av perf -bord, er det mitt personlige valg på grunn av den enkle endringen.

Trinn 2: Teori bak kretsen

Bølgeformbildene ovenfor viser bølgeformens progresjon. Den første viser bølgeformen ved utgangen til den astable multivibratoren øverst på høyre 1N914 -diode. Den andre viser bølgeformen ved porten til IRF520 og den siste viser bølgeformen ved kilden til IRF520.

Kretsen bruker en astabil multivibrator med to transistorer som kjører på 18 kHz. Kvadratbølgeutgangen er hentet fra toppen av en av de to 1N914 -dioder. Transistorene er vanlige 2N3904 -er. Lavspenningens firkantbølge forsterkes av en annen 2N3904 transistor som er forspent klasse C. Transistoren øker inngangs kvadratbølgen med en faktor på omtrent 10 som passerer gjennom en elektrolytisk kondensator og 100k potensiometer før den påføres porten til en IRF520 Mosfet. Mosfet er tilkoblet som en step-up chopper med kileterminalen som har en 56 uH choke tilbake til 5 volt forsyningen. Når Mosfet slås på og deretter plutselig slås av, dannes magnetfeltet i induktoren og kollapser deretter og produserer et tilbake EMF. Denne tilbake -EMF -spenningen får strømme gjennom 1N4007 -dioden og er i serie med kildespenningen. Dette lader opp til tillegg av de to spenningene over 470 uF elektrolytisk Foran kondensatoren er en LM317 spenningsregulatorbrikke konfigurert som en justerbar strømforsyning som justeres av 5k potensiometeret. Den ubelastede spenningen er justerbar fra mellom 1,3 volt og 20 volt. Et digitalt voltmeter og ammeter er koblet til kretsen for å gi riktig spenning og strømavlesning på frontpanelet.

Trinn 3: Bygg Astable Multivibrator og se om det fungerer

Sett Astable Multivibrator sammen som på bildet. Slå på med 5 volt og bølgeformen ved kollektoren til den andre transistoren skal se ut som sagtannen på det andre bildet med frekvensen på omtrent 18 kHz.

Trinn 4: Legg til buffer-/forsterker- og boostkonverteringsdeler

Når det er fastslått at den astable multivibratoren fungerer, kan du legge til buffertransistorseksjonen. 100 K trimpotten er lagt til for å stille nivået på signalinngangen til Mosfet. Etter montering av Mosfet, mens du tar antistatiske forholdsregler, installerer du dioden og den elektrolytiske kondensatoren. Før du installerer disse delene, kan det være lurt å eksperimentere med å sette dem på en eksperimentators bord mens du prøver forskjellige verdier av induktor. Jeg tok fra hverandre en haug med CFL -er og fant at induktorene var perfekte for dette formålet, bortsett fra at de ble varme med mer enn 100 mA som gikk gjennom dem. Jeg syntes denne induktoren var perfekt da den bruker tykkere ledning. Du kan bruke induktorer fra 50 til 200 uH, og du vil få gode resultater med denne frekvensen. Jeg vil anbefale å kjøre Mosfet fra en funksjonsgenerator mens du eksperimenterer. Gå fra.5 volt topp til topp opp til 5 volt topp til topp. Sett et voltmeter over 470 uF kondensatoren og se spenningen bygge opp over kondensatoren til mange ganger inngangsspenningen. Ubelastet gikk min opp til over 30 volt. Sørg for at 470 uF -elektrolytten din er minst 50 volt.

CFL-kompakt lysrør

Trinn 5: Legg til LM317 -kretsen

Når du er fornøyd med ytelsen til Mosfet boost converter -delen, kan du installere LM317 og den er kjøleribbe. Jeg fant ut at LM317 ble varm, trengte en kjøleribbe, men ikke Mosfet. Hvis spolen blir varm, kan du lage en kjøleribbe av aluminiumsfolie og litt lim. Jeg brukte et lite stykke metall bøyd rundt spolen løst og limt på plass med smeltelim.

Trinn 6: Bor hull i etui, fest banankontakter og monter digital skjerm på forsiden

Bor hull i frontpanelet for potensiometer (1), (4) hull for banankontakter og (2) for USB -kabel og adapterkontakt. Monter kretskortet i posisjon som vist på bildet, og koble alt sammen. Jeg fant ut at bananpluggene som jeg brukte fungerte bedre med spade -kontakter koblet til dem. Noen merker har loddekontakter på baksiden, så det avhenger av hvilken type kontakt du bruker.

Jeg festet brettet på bunnen av saken med litt smeltelim for enkel fjerning hvis jeg vil gjøre endringer i kretsen. Frontstykket av svart plast ble kuttet for å passe til målerpanelets overflate. Det ble festet med smeltelim. Når alle kontaktene var på plass bak, ble panelet også holdt på plass med smeltelim.

Trinn 7: Sluttmontering og testing

Det siste elementet for å koble til enheten er spennings-/strømmodulen. Modulen kommer med en svart ledning og en hvit ledning, disse går til inngangsspenningstilførselen. Den oransje ledningen registrerer den positive utgangsspenningen. Det er to tykke svarte og røde ledninger, disse går til den nåværende shunten. Disse går i serie med utgangsbelastningen for å fortelle deg hvor mye strøm som trekkes av lasten din. Målerne registreres ikke hvis du setter polariteten i revers. Jeg fant ut at strømmen av en eller annen grunn ikke leste nøyaktig for meg, så jeg måtte eksperimentere med forskjellige trådtykkelser og typer. Når jeg fikk riktig strømavlesning, loddet jeg ledningene direkte til terminalene på modulen, og kvittet meg med tilkoblingene. Dette kan ha vært et problem med bare modulen jeg brukte.

Denne enheten vil begynne å jobbe rundt 3 VDC -inngang, og ved denne spenningen vil du gi opptil 7 volt utgang ved 60 mA. Med 5 volt inngang vil den gi deg maksimalt 11 volt ut ved 120 mA kontinuerlig, uten å overopphetes noen av komponentene. Bedre varmesinking vil gi deg høyere strøm. Dette var godt innenfor det området jeg ønsket å bruke det til.