Justerbar dobbel utgang lineær strømforsyning: 10 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Funksjoner:

• AC - DC -konvertering Dobbel utgangsspenning (positiv - bakken - negativ)
• Justerbare positive og negative skinner
• Bare en transformator med én utgang
• Utgangsstøy (20MHz-BWL, ingen belastning): Rundt 1,12 mVpp
• Lav støy og stabile utganger (ideelt for å drive Opamps og forhåndsforsterkere)
• Utgangsspenning: +/- 1,25V til +/- 25V Maksimal utgangsstrøm: 300mA til 500mA
• Billig og lett å lodde (alle komponentpakker er DIP)

En lydløs strømforsyning med dobbel utgang er et viktig verktøy for enhver elektronikkentusiast. Det er mange omstendigheter at en dobbel utgangseffekt er nødvendig, for eksempel å designe forforsterkere og drive OPAMP-er. I denne artikkelen skal vi bygge en lineær strømforsyning som en bruker kan justere sine positive og negative skinner uavhengig av hverandre. Videre brukes bare en vanlig AC-transformator med én utgang ved inngangen.

[1] Kretsanalyse

Figur 1 viser det skjematiske diagrammet for enheten. D1 og D2 er likeretterdioder. C1 og C2 bygger det første støyreduksjonsfilteret.

Trinn 1: Figur 1, skjematisk diagram over strømforsyningen med lite støy

R1, R2, C1, C2, C3, C4, C5 og C6 bygger et lavpass RC -filter som reduserer støy fra både positive og negative skinner. Oppførselen til dette filteret kan undersøkes både i teori og praksis. Et oscilloskop med en budplotfunksjon kan utføre disse målingene, for eksempel en Siglent SDS1104X-E. IC1 [1] og IC2 [2] er hovedreguleringskomponentene i denne kretsen.

I følge databladet IC1 (LM317): “LM317-enheten er en justerbar tre-terminal positiv spenningsregulator som kan levere mer enn 1,5 A over et utgangsspenningsområde på 1,25 V til 37 V. Det krever bare to eksterne motstander til sett utgangsspenningen. Enheten har en typisk linjeregulering på 0,01% og en typisk lastregulering på 0,1%. Den inkluderer strømbegrensning, termisk overbelastningsbeskyttelse og sikker beskyttelse av driftsområdet. Overbelastningsbeskyttelse forblir funksjonell selv om ADJUST -terminalen er frakoblet”.

Som det er klart, introduserer denne regulatoren gode tall for linje- og lastregulering, derfor kan vi forvente å få en stabil utgangsskinne. Dette er identisk med IC2 (LM337). Den eneste forskjellen er at denne brikken brukes til å regulere de negative spenningene. D3 og D4 brukes for beskyttelse.

Diodene gir en utladningsbane med lav impedans for å forhindre at kondensatorene (C9 og C10) slippes ut i regulatorens utgang. R4 og R5 brukes til å justere utgangsspenningene. C7, C8, C9 og C10 brukes til å filtrere de gjenværende lydene.

[2] PCB -oppsett

Figur 2 viser kretskortets layout. Den er designet på et enkeltlags PCB-kort og alle komponentpakker er DIP. Ganske enkelt for alle å lodde komponenten og begynne å bruke enheten.

Trinn 2: Figur 2, PCB -oppsett for strømforsyningen

Jeg brukte SamacSys komponentbibliotek for IC1 [3] og IC2 [4]. Disse bibliotekene er gratis og enda viktigere følger de industrielle IPC -fotavtrykkstandardene. Jeg bruker Altium, så jeg installerte bibliotekene direkte med Altium -pluginet [5]. Figur 3 viser de valgte komponentene. Lignende plugins kan brukes for KiCad og annen CAD -programvare.

Trinn 3: Figur 3, SamacSys komponentbiblioteker (AD -plugin) for IC1 (LM137) og IC2 (LM337)

Figur 4 viser en 3D -visning av kretskortet.

Trinn 4: Figur 4, en 3D -visning av det endelige PCB -kortet

[3] Montering og test Figur 5 viser det monterte brettet. Jeg bestemte meg for å bruke en 220V til 12V transformator for å få maks +/- 12V ved utgangen. Figur 6 viser nødvendig kabling.

Trinn 5: Figur 5, montert kretskort

Trinn 6: Figur 6, transformator- og kretsledningsdiagram

Ved å dreie multiturn -potensiometrene R4 og R5 kan du justere spenningene på de positive og negative skinnene uavhengig av hverandre. Figur 7 viser et eksempel, hvor jeg har justert utgangen til +/- 9V.

Trinn 7: Figur 7, +/- 9V skinner ved utgangen

Nå er det på tide å måle utgangsstøyen. Jeg brukte Siglent SDS1104X-E-oscilloskopet som introduserer 500uV/div-følsomhet ved inngangen, noe som gjør det ideelt for slike målinger. Jeg satte channel-one på 1X, AC-kobling, 20MHz båndbreddegrense, og satte deretter oppkjøpsmodusen på peak-detect.

Deretter fjernet jeg jordledningen og brukte en sondejordfjær. Vær oppmerksom på at denne målingen ikke er utsatt for belastning. Figur 8 viser oscilloskopskjermen og testresultatet. Vpp -tallet til støyen er rundt 1,12 mV. Vær oppmerksom på at økning av utgangsstrømmen vil øke støy-/ringnivået. Dette er en sann historie for alle strømforsyninger.

Trinn 8: Figur 8, Utgangsstøy fra strømforsyningen (under ingen belastning)

Effektfrekvensen på R1 og R2 motstander definerer utgangsstrømmen. Så jeg valgte 3W motstander. Hvis du har tenkt å tegne høye strømmer eller spenningsforskjellen mellom inngang og utgang på regulatoren, må du ikke glemme å installere passende kjøleribber på IC1 og IC2. Du kan forvente å få 500mA (maks) ved å bruke 3W motstander. Hvis du bruker 2W motstander, reduseres denne verdien naturlig til et sted 300mA (maks).

[4] Materialer

Figur 9 viser materialregningen.

Trinn 9: Figur 9, materialliste

Trinn 10: Referanser

Kilde:

[1] LM317 Dataark:

[2] LM337 Datablad:

[3]: Skjematisk symbol og PCB -fotavtrykk for LM317:

[4]: Skjematisk symbol og PCB -fotavtrykk for LM337:

[5]: Altium Plugin: