Стендовый комплект — одно из самых полезных испытательных устройств, которое у вас когда-либо будет. Одно дело создать один, предназначенный для тестирования предусилителей и другого низковольтного, слаботочного оборудования, а другое дело — сделать такой, который подходит для тестирования усилителей мощности. На самом деле это настолько сложно сделать правильно, что подобные покойному Бобу Пизу рекомендовали своим коллегам-инженерам и другим людям даже не пытаться. Его совет заключался в том, чтобы купить его у надежного поставщика и не подвергать себя горю, тратя много часов на его сборку, только для того, чтобы он взорвал многие дорогие детали, использованные при его создании. ^[1] .

Во многих отношениях трудно не согласиться, и вдвойне, если вы хотите получить напряжение более 20 В на пару ампер. В наши дни проблема удваивается, потому что, чтобы быть действительно полезным, источник питания должен иметь двойное отслеживание, как с положительным, так и с отрицательным питанием, с выходным напряжением, которое может изменяться от нуля до 25 В или около того. В идеале он должен быть способен выдавать не менее 3 А и иметь ограничение по току, чтобы вы не отключили питание при первом коротком замыкании выходных выводов (и что будет !).

По сути, на самом деле нет такой большой разницы между источником питания и усилителем мощности , за исключением того, что усилитель мощности должен подавать и потреблять ток, а источник питания должен только подавать ток на нагрузку. Однако там, где усилитель мощности будет время от времени подвергаться довольно сильному рассеянию, источник питания должен обеспечивать выход, возможно, 3-5 А при коротком замыкании и не выходить из строя. Это намного сложнее, чем кажется.

Рассмотрим источник питания, который может обеспечить 40 В при 5 А, но настроен на выходное напряжение, возможно, 1-2 В и ток 5 А.Внутреннее напряжение будет около 50 В, поэтому на транзисторах регулятора почти 50 В, ток 5 А, что приведет к рассеянию 250 Вт. Это может продолжаться часами или всего несколько минут, но это не значит, что вам нужно выделить всего несколько минут, потому что однажды вам, , понадобится 1-2 В при 5 А в течение часа или более.

Никто не знает точно, что они будут делать с приличным источником питания, пока он у них не будет, и в конечном итоге он будет использоваться для питания усилителей во время тестирования, зарядки аккумуляторов, измерения очень низких сопротивлений или любого количества других возможностей. Я знаю это, потому что так поступаю со своим (который я построил много-много лет назад, но он обеспечивает только ± 25 В при токе до 2,5 А). Я потерял счет, сколько раз цепь тепловой перегрузки отключала мою нагрузку, даже с вентилятором для принудительного воздушного охлаждения.

Принято считать, что настольные поставки должны регулироваться, и в этом проблема. Регулирование усложняет ситуацию и может создать проблемы со стабильностью, которые варьируются от просто неприятных до неразрешимых. Никому не нужен источник питания, который колеблется, и никому не нужен источник питания, который убивает тестируемое устройство (или заряжает, измеряет и т. Д.)). В действительности регулирование (или, по крайней мере, «идеальное» регулирование) не является существенным. В большинстве усилителей мощности не используются регулируемые источники питания, как и во многих других сильноточных нагрузках. У вас должна быть возможность регулировать напряжение, и оно должно быть достаточно стабильным, но для большинства приложений не требуется обеспечение того, чтобы выходное напряжение изменялось только на несколько милливольт под нагрузкой. Возможно, вы почувствуете себя лучше, если у источника питания будет идеальная регулировка, но ваши схемы в основном не заботятся.

Ограничение тока — другое дело.В идеале при первом включении ваш последний проект должен быть защищен от неисправности. Как и регулирование напряжения, функция ограничения тока должна быть регулируемой, но в этом редко требуется чрезвычайно точное регулирование тока . Если мы согласимся с тем, что очень точное регулирование напряжения или тока не является существенным, это упростит конструкцию, значительно упростит сборку и работу с минимумом хлопот.

Мало кто хочет вечно бездельничать, пытаясь усовершенствовать регулятор, который хочет колебаться, и этот будет подходящим вариантом , если «совершенство» является целью.Если это то, что вам действительно нужно, то я должен полностью согласиться с Бобом Пизом — покупайте коммерческие принадлежности у уважаемого производителя. Однако вы, вероятно, получите серьезные деньги, если вам понадобится двойное отслеживание, высокое напряжение (более 30 В) и большой ток (5 А или более).

Обычно полезный источник питания будет иметь два выхода, регулируемых от 0 до 25 В или около того, с регулируемым ограничением тока. В идеале это позволит вам использовать два выхода последовательно, что позволяет использовать одну переменную питания от 0 до 50 В.Выход 5А полезен, но не важен. Если вы используете его для тестирования аудиооборудования DIY (предусилители, активные кроссоверы, усилители мощности и т. Д.), Вы можете убедиться, что DUT (тестируемое устройство) работает должным образом, не имеет коротких замыканий или других серьезных неисправностей, после чего может быть надежно подключенным к предполагаемому источнику питания. Редко бывает, что любая грамотная конструкция выходит из строя с «настоящим» источником питания, если он был протестирован при более низком напряжении, с использованием источника с ограничением тока, который защищает от повреждений в случае возникновения проблемы.

Расширение «базового» источника питания называется SMU (источник-измеритель). Обычно это высокоточные источники питания с микропроцессорным управлением, которые могут подавать ток стока и любой полярности. Большинство подает на нагрузку только ток источника, но SMU также можно использовать в качестве «активной нагрузки», как правило, для источников питания или другого тестируемого оборудования. Они также известны как «4-квадрантные» источники питания, что означает, что они предназначены для источника или стока тока любой полярности.К счастью, это не является требованием для базового тестирования и упоминается только в интересах полноты. Я не предлагаю рассматривать эти материалы в этой статье.

Обратите внимание, что это , а не строительный товар. Хотя на нем показаны схемы, они предназначены в первую очередь для демонстрационных целей, и нет гарантии, что они будут работать должным образом, как показано. Хотя они были смоделированы, это только указывает на то, что лежащие в их основе принципы верны, но не означает что схема будет работать так, как ожидалось в «реальной жизни». Хотя описанные схемы выглядят так, как будто они будут работать нормально, это не было подтверждено сборкой и тестированием. их!

Не случайно проектов настольных блоков питания своими руками не так уж и много. Большинство людей довольно быстро осознают, что это очень дорогое мероприятие и что получение полностью работающего и надежного источника питания, который сделает именно то, что вам нужно, — нетривиальная задача. Схемы, показанные здесь, предназначены для вдохновения и предназначены в основном для того, чтобы дать вам представление о задействованных сложностях — даже для кажущихся простыми схем.

Первые регулируемые источники питания используются клапаны (вакуумные трубки), с регулятором газоразрядной в качестве опорного напряжения. Как и ожидалось, они были не очень хороши из-за ограниченного доступного усиления. Несколько основных примеров показаны ниже, причем версия операционного усилителя является довольно хорошим аналогом современных микросхем 3-контактных стабилизаторов. Все они страдают от проблемы, которая делает их (как правило) непригодными для настольного питания — они не могут снизить выходное напряжение до нуля вольт.

При тестировании того, что только что было построено, важно иметь возможность начинать с очень низкого (предпочтительно нулевого) напряжения и контролировать ток по мере увеличения напряжения. Если вы видите, что ток быстро растет при напряжении питания всего в вольт или около того, вы, , знаете, что есть проблема. Включение ограничения тока (рассмотрено немного позже) означает, что ток короткого замыкания можно поддерживать на уровне, при котором он вряд ли вызовет повреждение.

Рисунок 1.1 — Базовая топология стабилизатора напряжения

Устройство последовательного прохода — V1 / Q1, а управляющий элемент — V2, Q2 или U1 (вентиль, транзистор и операционный усилитель соответственно).Опорным напряжением для схемы клапана является газоразрядная трубка, обычно она имеет напряжение около 90 вольт (в зависимости от устройства доступны напряжения от 70 до 150 В ^[5] ). В схеме транзистора используется стабилитрон, а схема операционного усилителя показана с внешним опорным сигналом. В каждом случае используется обратная связь, а VR1 позволяет установить желаемое значение напряжения. В каждом случае это базовые версии регулятора, и на практике существует множество вариаций.

Обратная связь устроена таким образом, что если выходное напряжение падает (например, из-за подключенной нагрузки), управляющее устройство гарантирует, что элемент последовательного прохода может пропускать дополнительный ток, необходимый для подачи на нагрузку желаемого напряжения. Способность любой из цепей поддерживать желаемое напряжение называется «регулировкой» и выражается в процентах. Например, если напряжение падает на 1% при подключении нагрузки, это является спецификацией для регулятора. Более высокий коэффициент усиления в устройствах управления и последовательного прохода означает лучшее регулирование.

В версии с операционным усилителем есть дополнительный транзистор и резистор. «Rs» — это резистор считывания тока, а Q2 — транзистор регулятора тока . Если ток таков, что напряжение на Rs больше 0,6 В, Q2 включается и «крадет» базовый ток у Q1 (обеспечивается через R1). Это самая основная форма текущего регулирования, и она удивительно хорошо работает на практике. Если Rs составляет 1 Ом, выходной ток ограничивается до 650 мА, если выход закорочен (или если нагрузка пытается потреблять более 600 мА).Хотя эта схема является базовой, она использовалась в бесчисленных конструкциях дискретных регуляторов на протяжении многих лет.

Как и ожидалось, версия операционного усилителя будет иметь гораздо лучшее регулирование, чем две другие, потому что она имеет чрезвычайно высокое усиление. Большинство современных 3-терминальные регулятора ИС используют аналогичный (но оптимизированный) топологию, а опорное напряжение, как правило, «запрещенной зоны» расположение с очень высокой стабильностью. Для регулирования предусмотрены два значения — «линия» и «нагрузка». Регулировка линии — это мера того, насколько изменяется выходной сигнал при изменении входного напряжения, а регулировка нагрузки — это мера изменения выходного напряжения при изменении тока нагрузки.Если вы посмотрите на лист данных любого трехконтактного регулятора, эта информация предоставляется, но не всегда в процентах — иногда она отображается как ΔV (изменение напряжения), обычно в милливольтах. Большинство из них лучше 1% (линия и нагрузка).

Существует множество факторов, которые необходимо учитывать в любой схеме регулятора напряжения. Одна из самых сложных задач — это стабильность, чтобы гарантировать, что схема имеет быстрое время реакции, но без колебаний. Использование операционного усилителя, управляющего усилителем тока (обычно эмиттерным повторителем), обычно будет стабильным, но если в контуре обратной связи используются какие-либо дополнительные схемы усиления, он почти наверняка будет колебаться.Это означает, что необходимо добавить дополнительные компоненты (обычно конденсаторы малой емкости), и их оптимальное расположение обычно не сразу видно. Примеры можно увидеть на рисунке 6.1 (одинарный источник питания, операционный усилитель с выходом эмиттерного повторителя) и рисунок 7.1 (двойное питание), где за операционным усилителем следует каскад усиления. Учитывая, что большинство «обычных» операционных усилителей ограничены напряжением питания менее 36 В, это ограничивает доступное выходное напряжение, когда каскад усиления не включен.

В некоторых отношениях источник питания мало чем отличается от усилителя мощности звука.Единственное реальное отличие состоит в том, что усилители могут генерировать и поглощать (поглощать) ток, тогда как блок питания должен только подавать ток на нагрузку. В самом деле, вполне работоспособная схема регулятора может быть построена с использованием обычных строительных блоков усилителя мощности. Однако не ожидается, что усилители мощности будут управлять емкостными нагрузками, а регуляторы напряжения должны быть способны управлять любой нагрузкой, будь то емкостная, резистивная или индуктивная. Конечно, блок питания также должен защищать себя от повреждений (закороченные выходы или нагрузки с очень низким импедансом), и он должен иметь возможность передавать свой номинальный ток на на любую нагрузку при при любом напряжении .Рассеивание на последовательном транзисторе может быть чрезмерным, но питание должно продолжаться. По сравнению с блоками питания усилители мощности просты!

Один из способов сделать очень надежный источник питания — это использовать источник питания на основе мощного трансформатора и регулировать напряжение с помощью вариатора (см. Рисунок 4.1). Это не регулируется, но это самый простой способ создать источник высокой мощности, который можно использовать практически с любым усилителем (или другими проектами, , включая источники питания ).Нет защиты от перегрузки по току (кроме предохранителей), но у меня есть пара источников питания, которые используют именно эту конфигурацию. Когда мне нужно много напряжения и тока, эти источники неоценимы. Однако сначала необходимо убедиться, что тестируемый блок не имеет врожденных неисправностей. В идеале для этого требуется ограничение тока. Хотя «предохранительные» резисторы могут использоваться последовательно с положительными и отрицательными источниками питания для начальных испытаний, это неудобно.

Большинство (практически все) из моих первоначальных тестов проводились с использованием источника двойного слежения от нуля до ± 25 В, 2 А, который я спроектировал и построил около 35 лет назад (на момент написания, и он все еще работает).Он имеет ограничение по току примерно до 100 мА и вентилятор для радиатора, а также функцию отключения при перегреве. Они необходимы, потому что действительно используется для «странных» приложений, и да, выход (ы) были закорочены много раз — обычно случайно, но иногда из-за неисправности тестируемого элемента. Такая простая вещь, как небольшой припойный мостик, может обернуться гибелью для источника питания, который не может защитить себя.

Проблема рассеяния кратко обсуждалась выше, и это ахиллесова пята (так сказать) всех сильноточных линейных источников питания.Ответ (конечно) заключается в использовании конструкции с переключаемым режимом, но это так далеко выходит за рамки обычного DIY, что не заслуживает рассмотрения. Каждая проблема, с которой сталкивается линейный регулятор, сводится к мощности «n ^th » для импульсного источника питания. Те, которые вы можете купить, претерпели значительные изменения, и в них используются специализированные детали, которые не подходят для самостоятельной работы. Если вы не умеете проектировать и строить трансформаторы с переключаемым режимом, об этом вообще не может быть и речи.

Если у вас есть линейный источник питания, который может обеспечить (скажем) 50 В при 5 А, в лучшем случае рассеивание при полном токе с закороченным (или низким напряжением) выходом составляет 250 Вт, но на самом деле это может быть намного больше.Если вы думаете, что это довольно просто (в конце концов, существуют транзисторы с мощностью рассеивания 250 Вт), подумайте еще раз. SOA (безопасная рабочая зона) и тепловые ограничения вступают в игру очень быстро, и транзистор с (например) 56 В на нем может быть рассчитан только на 3 А или около того, исходя из температуры корпуса 25 ° C. В конечном итоге вам нужно будет предоставить достаточно транзисторов, чтобы обрабатывать , по крайней мере, на , вдвое превышающую рассеиваемую мощность, а желательно больше. Я предлагаю использовать как минимум 5 или более 125 Вт транзисторов, и хотя это звучит как перебор, в большинстве случаев будет достаточно — есть некоторый запас, но не очень! Более низкое напряжение снижает напряжение, и я знаю из многолетнего опыта, что ± 25 В обычно достаточно для большинства тестов.

При более высоких напряжениях, если вы использовали 5-кратный TIP35C (NPN, 125 Вт при 25 ° C), каждый из них может передавать 1 А с 50 В через транзистор (50 Вт), , но только при 25 ° C. При повышенных температурах он снижается, снижаясь на 2 Вт / ° C выше 25 °. При температуре корпуса 75 ° C полное рассеивание ограничивается всего 25 Вт на каждый транзистор. Это исключает их возможность конкуренции с помощью простой схемы, поскольку рассеивание будет превышать максимально допустимое при нагревании радиатора. Конечно, вы можете использовать гораздо более прочные транзисторы, но они будут соразмерно дороже.TIP35C (125 Вт) стоит около 3 австралийских долларов против более 5 австралийских долларов для MJL3281 (200 Вт) и более 6 австралийских долларов для MJL21194 (200 Вт).

Все доступные устройства имеют одни и те же ограничения — SOA и температура всегда означают, что вы можете получить гораздо меньше энергии от любого транзистора, чем вы ожидаете. Принудительное воздушное охлаждение является обязательным, если у вас нет доступа к бесконечному радиатору, что, по моему опыту, трудно найти. Даже использование изолирующих шайб может стать непрактичным, потому что дополнительное тепловое сопротивление означает, что транзисторы придется еще больше снизить.Это, в свою очередь, означает «живой» радиатор, работающий на полное напряжение питания. Если он соприкоснется с заземленным шасси, в результате будет слышен очень громкий Bang! Как вы теперь должны знать, есть так много вещей, которые могут пойти не так, что совет покупать коммерческие расходные материалы действительно начинает выглядеть очень разумно.

Тогда (конечно) есть трансформатор. После этого идет сильноточный мостовой выпрямитель, за которым следуют конденсаторы фильтра. Все они должны быть очень прочными, с трансформатором на 500 ВА, мостом на 35 А и емкостью не менее 10 000 мкФ.Одно только оборудование (трансформатор, мостовые выпрямители, крышки фильтров, радиаторы и силовые транзисторы), вероятно, будет стоить не менее 200 австралийских долларов — или больше. У вас по-прежнему нет корпуса / корпуса, кастрюль, ручек и вспомогательных деталей, включая разъемы питания и постоянного тока, измерители и т. Д. Помните, что для двойного источника питания (единственного, который действительно полезен), все удвоено . Вы получите по крайней мере за 400 австралийских долларов только за базовые вещи и ближе к 600 австралийским долларам к тому времени, когда все будет включено. Если это не убедило вас в том, что коммерческая поставка стоит того, тогда ничего не будет.

Если вы посмотрите на крупного поставщика (такого как RS Components, Element14 и т. Д.), Вы найдете двойные источники питания, которые могут работать от 0 до ± 30 В при 5 А или от 0 до 60 В, если два выхода соединены последовательно. Возможно, они не принадлежат к той же лиге, что и Tektronix, Keysight или другие производители «лабораторного» оборудования, но их стоимость будет меньше, чем стоимость основных деталей, если бы вы попытались создать свое собственное. Хотя максимальное напряжение ниже идеального, я знаю по многолетнему опыту, что до ± 30 В вполне достаточно для базового тестирования, и все усилители мощности, показанные в разделе проектов, были протестированы с моим источником ± 25 В перед подключением к моему монстру. Источник переменного тока с регулируемым напряжением (который может обеспечивать напряжение до ± 70 В при напряжении около 10 А или более).

Многие настоящие лабораторные расходные материалы используют цифровой (с клавиатуры) ввод основных параметров. Для общего пользования это абсолютная боль в заднице! В большинстве случаев лучше использовать обычные ручки и кастрюли, потому что эффект мгновенный. Для лабораторных принадлежностей обычно используется поворотный энкодер для управления током или напряжением, но вы должны сначала выбрать функцию, и может потребоваться несколько полных оборотов, чтобы охватить весь диапазон.

Если в вашей тестовой цепи что-то начинает нагреваться, последнее, что вам нужно, — это нажать несколько кнопок или десять раз повернуть ручку, чтобы уменьшить напряжение. При использовании стандартного потенциометра один поворот против часовой стрелки, и напряжение возвращается к нулю. Вы никогда не узнаете, насколько неприятен ввод с клавиатуры, пока вам не понадобится что-то быстро изменить. В идеале была бы кнопка «ZERO» для выключения выхода, но я не видел цифрового источника питания, в котором она была бы. Быстрое считывание тока на цифровом дисплее просто невозможно, если в нем нет функции усреднения (которая будет скрыта на три уровня ниже в меню — где-то).

Всю свою жизнь я использовал настольные расходные материалы, поэтому могу с уверенностью сказать, что «обычные» горшки более чем подходят для обычных целей тестирования. Чрезвычайная точность редко бывает необходимой для большинства испытаний, и если по какой-то причине вам или понадобится очень точное напряжение или ток, достаточно легко построить отдельный регулятор. В большинстве случаев он вам не понадобится, и если напряжение питания находится в пределах вольта или около того, этого почти всегда достаточно. Очевидно, вам нужно быть осторожным, если вам нужно 3.3 В или 5 В для логических схем, но они часто имеют свой собственный регулятор и вполне нормально работают с 7-12 В.

Цифровые дисплеи и элементы управления также могут давать ложное ощущение безопасности, потому что мы склонны верить счетчикам, потому что они отображают напряжение и ток с точностью до пары десятичных знаков. Однако, если они не откалиброваны должным образом (с помощью известного и откалиброванного точного измерителя), они могут легко сказать вам, что напряжение составляет 5 В, тогда как на самом деле оно 5,5 или 4,5 В. Поскольку все цифровые системы, в конечном счете зависят от DACs и АЦП (цифро-аналогового и аналого-цифровых преобразователей), они требуют точного опорного напряжения.Если по какой-то причине это пойдет не так, то все показания бессмысленны.

По этой причине я не рассматриваю здесь цифровые системы управления. Управление напряжением и током остается в аналоговой области — это аналоговые функции, и добавлять дополнительные сложности не требуется. Совершенно очевидно, что по крайней мере некоторые из представленных идей могут быть адаптированы для цифрового управления, но я не показываю никаких примеров.

Здесь все становится труднее.Есть два варианта: определение «высокой стороны» и «нижней стороны». «Сторона высокого напряжения» означает мониторинг тока на положительном и отрицательном выходах и осложняется тем фактом, что это напряжение не только переменное, но и при напряжении, которое обычно несовместимо с операционными усилителями. Вы не можете ожидать, что операционный усилитель будет иметь входное напряжение 30 В или более, поскольку это обычно максимальное рабочее напряжение. Это нетривиальная проблема, и обычно лучше контролировать ток перед последовательным транзистором (транзисторами) , чтобы напряжение не сильно менялось.Однако это усугубляет проблему напряжения, потому что нерегулируемое питание обычно составляет около 35 В или более, что значительно превышает диапазон для любого недорогого операционного усилителя.

На рис. 1.1 показан простой ограничитель тока «высокого напряжения» (версия «Opamp»), но он не так прост, как кажется. Трудно сделать его переменным, не используя нереально большой чувствительный резистор и допуская, что вы потеряете значительное выходное напряжение на резисторе, который также будет очень горячим. Переключаемая схема показана на рисунке 7.1, и хотя это, безусловно, работает, оно не особенно точное и не самое практичное.

«Низкая сторона» решает эту проблему, но его можно использовать только для одного источника питания. Совместное использование цепи датчика низкого напряжения между положительным и отрицательным источниками питания не сработает, потому что большая часть тока питания проходит между выходами + ve и -ve, часто с небольшим потоком в общем соединении. Это , можно сделать , но это далеко не идеально, особенно если для установки напряжения будет использоваться один горшок (источник питания с двойным отслеживанием).В схеме на рис. 6.1 используется измерение на стороне низкого напряжения, и она по-прежнему будет работать при обеих полярностях двойного источника питания, потому что выходы имеют общую точку после всего регулирования.

Существуют специализированные ИС, позволяющие обойти проблему определения тока на стороне высокого напряжения. Ниже показаны три «демонстрационных» схемы измерения тока на стороне высокого напряжения. Однако все они показаны только с положительным запасом. Первые два могут использоваться в отрицательном источнике питания (при условии дополнительной конструкции, такой как рисунок 7.1), а вот версия IC — нет. Похоже, что для этой конкретной проблемы нет решения.

Рисунок 3.1 — Цепь измерения тока на стороне высокого давления

Токовое зеркало (Q1 и Q2) используется для измерения тока через измерительный резистор (R1, 100 мОм), а выходной сигнал смещается по уровню цепью резисторов. Выход контролируется операционным усилителем U1, который настроен как дифференциальный усилитель. VR1 включен, чтобы можно было установить нулевую точку (то есть нулевое выходное напряжение с нулевым током через R1).Операционный усилитель намеренно настроен на немного большее усиление, чем ему нужно, а выход масштабируется с помощью VR2. Как показано, схема будет обеспечивать выходное напряжение 1 В / А, поэтому при токе 2 А на выходе будет 2 В. Показанная схема подходит для сил тока до 5 А, а для более высоких токов необходимо увеличить значения R2 и R3.

Хотя эта схема обладает высокой точностью, она также очень чувствительна к колебаниям температуры между Q1 и Q2. В идеале это была бы «суперсоответствующая пара» в одном корпусе, но их бывает трудно найти, и хотя они недорогие, большинство из них сейчас доступно только в SMD-корпусе.Естественно, что аналогичное устройство можно использовать и без зеркала , но чувствительность снижается и максимально допустимое напряжение также ниже. Токовое зеркало легко справляется с входным напряжением 50 В, но простая дифференциальная схема операционного усилителя ограничена примерно 40 В. Более высокое напряжение возможно за счет увеличения значений R2 и R3, но это еще больше снижает чувствительность.

Если вы использовали схему дифференциального усилителя, выходное напряжение варьировалось от нуля до 250 мВ для тока от нуля до 2.5А. Измерение тока ниже 100 мА (выход 10 мВ) затруднено. Конечно, можно увеличить номинал резистора считывания, но за счет рассеивания мощности. При 2,5 А резистор 100 мОм рассеивает 625 мВт, но для получения такой же чувствительности от дифференциального усилителя вам понадобится резистор 1 Ом, который упадет на 2,5 В и рассеивает 6,25 Вт. Это явно довольно серьезный компромисс. Также существует постоянная проблема смещения постоянного тока операционного усилителя, которую также необходимо решить, если вам нужно установить низкий ток (все, что ниже 100 мА, является проблемой).

Если вам интересно, как использовать источник питания -1,2 В для операционных усилителей, это гарантирует, что они могут достичь нуля вольт на выходе. LM358 может (якобы) добиться почти нулевой мощности, но на самом деле это не совсем так. Небольшое отрицательное напряжение позволяет легко достичь нуля. Большинство других операционных усилителей не допускают такого небольшого отрицательного напряжения, и для правильной работы потребуется около -5 В. Это потребует много превышающего рекомендованное рабочее напряжение, если используется источник питания 30 В, как показано.

Во всех случаях необходимо, чтобы входное напряжение оставалось в пределах указанного диапазона для любого операционного усилителя, используемого в этой роли. При питании 30 В входы всегда должны быть на минимум на 4 В выше минимального напряжения питания и на 4 В ниже максимального. По возможности входное напряжение должно быть близко к 15 В (при условии, что напряжение питания 30 В).

Простое решение, которое может быть применено к простому (один операционный усилитель) датчику верхнего плеча, состоит в использовании переключаемых резисторов вместо одного фиксированного значения.Например, 100 мОм подходит для более высоких токов, и вы можете переключиться на резистор 1 Ом, чтобы обеспечить точную настройку для более низких токов (например, менее 1 А). Это добавляет еще один переключатель, но также упрощает конструкцию, и смещение постоянного тока операционного усилителя представляет собой гораздо меньшую проблему, когда вам нужен низкий предел тока.

Существует несколько специализированных ИС для измерения тока на стороне высокого напряжения, одна из которых показана на рис. 3.1. К ним относятся LT6100, INA282 и несколько других, но они доступны только в SMD-корпусах, что делает их довольно неудобными для приложений DIY, где нет печатной платы.Они очень точны и позволяют напряжению контролируемой линии питания быть намного выше, чем напряжение питания ИС. Как и большинство микросхем SMD, они часто доступны только в упаковках по пять и более штук, и они не совсем недорогие. Если вам нужен двойной источник питания (например, ± 25 В), не существует отрицательной версии этих шунтирующих усилителей тока, и это создает дополнительную сложность. INA282 может (очевидно) обнаруживать отрицательное напряжение, но оно не может превышать -14 В. Коэффициент усиления составляет 50 В / В, поэтому можно использовать шунтирующий резистор гораздо меньшего размера (0.Показано 02Ω). Это означает, что выходное напряжение изменяется на 1 В / А, поэтому для выхода 2,5 А выходное напряжение будет 2,5 В. Поскольку это активная схема, она вносит фазовый сдвиг, который может сделать регулятор тока нестабильным. Это не было проверено.

В технических описаниях микросхем считывания тока также содержится полезная информация о правильном подключении к резистору считывания тока. Вы должны убедиться, что в цепь датчика включена эффективная ноль печатная плата, Veroboard или проводка.Измерительные провода должны выходить непосредственно из токового шунта, избегая любой другой проводки. Это известно как соединение «Кельвина», которое гарантирует, что сопротивление дорожки или проводки не включено последовательно с резистором считывания тока.

Рисунок 3.2 — Цепь измерения тока на стороне низкого давления

Измерение нижней стороны — гораздо более простой вариант, но в некоторых обстоятельствах его нельзя использовать. Например, вы не можете использовать измерение на стороне низкого напряжения в схеме на рис. 7.1, потому что общим является , буквально , общее как для положительного, так и для отрицательного источника питания.В симметричной схеме или если вы потребляете ток только между двумя выходами, ничего не будет регистрироваться независимо от потребляемого тока. Этот метод используется в схеме на рис. 6.1, и там это не проблема, потому что каждый источник питания является отдельным объектом, пока они не будут соединены последовательным / параллельным переключением.

Я не показал ни одного из вариантов, которые можно использовать. Например, если вы используете чувствительный резистор с очень низким сопротивлением, небольшое напряжение на нем можно усилить операционным усилителем, чтобы получить большее напряжение.100 мВ / А, как показано, подходит для нагрузок до 5 А или около того, но при большем токе потери становятся слишком высокими. Например, даже при 5 А резистор 0,1 Ом рассеивает 2,5 Вт, и на резисторе теряется 0,5 В. При более высоких токах это быстро выходит из-под контроля. При токе 7 А резистор рассеивает почти 5 Вт, и он нагревает до градусов тепла. Эти предостережения, конечно же, относятся и к восприятию высоких частот, поскольку физика идентична.

Токочувствительный резистор (высокий или низкий) должен находиться внутри контура обратной связи регулятора напряжения, иначе он не сможет компенсировать падение напряжения на измерительном резисторе.На самом деле это обычно не имеет значения, потому что очень немногие схемы, которые вы будете тестировать, позаботятся о том, чтобы напряжение немного проседало под нагрузкой. Для усилителя, который использует обычный источник питания (нерегулируемый), фактическое напряжение будет изменяться гораздо больше, чем в случае настольного источника питания, даже если резистор измерения тока находится вне контура обратной связи.

Если у вас есть детали, необходимые для создания надежного источника питания усилителя мощности, то с добавлением Variac (см. Трансформаторы — Variac, если вы не знаете, что это такое) вы можете построить «монстр» источник питания, который будет подходят для тестирования высокой мощности практически с любой нагрузкой.Вы не получаете ни регулирования, ни ограничения тока (даже защиты от короткого замыкания), но с правильными деталями это грозный образец испытательного оборудования.

У меня есть пара, одна из которых действительно считается монстром. Схема показана ниже, и это буквально то, что я использую для тестов высокой мощности. Любое подключенное к нему оборудование уже проверено на работоспособность, и это важно, потому что оно может уничтожить практически все, что угодно. Это чрезвычайно полезный комплект, и все проектные усилители, опубликованные на сайте ESP, прошли финальные испытания именно с этим комплектом.

Рисунок 4.1 — Блок питания на базе вариатора

Источник питания — это всего лишь трансформатор на 1 кВА, два мостовых выпрямителя (по 35 А каждый) и батарея конденсаторов, извлеченных из очень древнего жесткого диска много лет назад (диски размером с стиральную машину!). желаемое напряжение с Variac, которое у меня, конечно же, есть на моем рабочем столе. Источник питания не регулируется, но может обеспечить достаточный ток для любого усилителя, который я когда-либо тестировал с ним. Когда-то Variac был очень дорогим комплектом , но сейчас китайские автомобильные трансформаторы с регулируемой мощностью стали на удивление доступными.

Это также означает, что приложенный постоянный ток очень похож на тот, который обычно обеспечивается линейным источником питания, но с лучшим регулированием из-за увеличенного размера трансформатора и конденсаторов фильтра. Очевидно, что это , а не , дешевый вариант, но он мне почти ничего не стоил, потому что у меня было все необходимое в моем «ящике для мусора». Показанные ограничения на 10 000 мкФ следует рассматривать как минимум — в шахте используется около 20 000 мкФ на каждый источник питания. Если они у вас есть или вы можете их себе позволить, используйте как можно больше емкости! Обратите внимание на наличие «спускных» резисторов — без них напряжение может оставаться на опасном уровне в течение многих часов.Обычно я их не использую, потому что усилитель разряжает конденсаторы, но это не всегда верно для тестового оборудования.

Непрерывный выходной ток составляет около 7 А, но с нагрузкой усилителя он может легко справиться с пиками 25 А (и более). Вам нужно что-то подобное? Только вы можете ответить на этот вопрос, но он не должен быть таким большим, как тот, который я использую. Конечно, здесь нет ограничения по току, поэтому вы должны убедиться, что схема работает с , прежде чем использовать «монстр» источник питания! Выходные предохранители защищают от короткого замыкания выходов, но , а не , спасут ваш проект от повреждения, если он неисправен.Такой источник питания применим для заключительных испытаний, но не для начального тестирования или поиска неисправностей. Ограничения по току нет, поэтому неисправность может вызвать значительные повреждения (предохранители защищают только источник питания, но не нагрузку!). Закороченные выходы, очевидно, являются поводом для беспокойства, поэтому требуется осторожность.

Один из подходов, который использовался во многих источниках питания, — это простая схема «переключения ответвлений» трансформатора. Если вам нужно только (скажем) 15 В или меньше, выход трансформатора переключается с помощью реле, поэтому выход переменного тока составляет только 15 В переменного тока, а не полные 30 В переменного тока, необходимые для получения чистого выхода 30 В постоянного тока.Если выход работает при низком напряжении, но при большом токе, рассеивание уменьшается, потому что на регуляторе меньше напряжения. Когда выбрано напряжение 16 В постоянного тока или более, реле переключается на полный выход (30 В переменного тока). Конечно, это можно расширить, добавив больше ответвлений, но для этого потребуется специальный трансформатор, что значительно повысит стоимость.

Источники переключения ответвлений существуют почти столько, сколько я себя помню. Самым впечатляющим из тех, что я видел, было использование моторизованного Variac для поддержания входного переменного тока на уровне, достаточном для предотвращения появления пульсаций на стороне постоянного тока.Они были очень большими, очень сильными по току и стоили бы целое состояние, когда были сделаны (где-то в середине 1970-х). Это не то, что я предлагаю кому-либо попытаться построить, так как стоимость и сложность его настройки будут намного выше бюджета даже состоятельного фанатика DIY.

В источниках с простым переключением ответвлений используются два напряжения переменного тока, поэтому для двойного источника питания вам потребуются две обмотки с ответвлениями, а также вспомогательная обмотка для обеспечения нормального напряжения ± 12 В или около того для цепей управления. Найти подходящий трансформатор будет практически невозможно, поэтому вам нужно будет сделать трансформатор на заказ.Это не проблема для производителей, потому что они будут производить много расходных материалов, а стоимость может быть амортизирована в течение всего производственного цикла. У любителей нет такой роскоши.

Использование переключения ответвлений снижает требования к транзисторам последовательного прохода. Для двойного источника питания вам понадобятся как минимум два силовых трансформатора (и реально вам также понадобится третий трансформатор для обеспечения напряжения питания схемы управления). Это увеличит и без того значительную стоимость создания двойного источника питания.Также есть дополнительные компоненты, необходимые для измерения выходного напряжения и автоматического переключения с низкого на высокое напряжение (и наоборот) с помощью реле. В то время как создание любого источника питания является сложной задачей, добавление переключения ответвлений просто добавляет еще один уровень сложности. Я не собираюсь вдаваться в подробности, так как это делает и без того сложную и трудную работу намного труднее и дороже.

Конечно, есть и некоторая экономия, особенно в отношении количества необходимых транзисторов с последовательным проходом и количества радиаторов.Однако этого недостаточно, чтобы компенсировать стоимость трансформаторов, и силовые транзисторы все еще могут подвергаться краткосрочным условиям, которые выталкивают их за пределы их безопасной рабочей зоны. Такие отклонения могут быть краткими, но транзистор может выйти из строя за миллисекунду, если SOA превышен, особенно если он уже находится при повышенной температуре. Я вспоминаю друга, который много лет назад построил довольно простой блок питания с переключением ответвлений из комплекта, и у него не было ничего, кроме проблем. Это был полукоммерческий продукт с футляром и всем необходимым для его сборки.Это так много раз терпело неудачу, что он в конце концов сдавался с отвращением. Никто не хочет через это проходить!

Есть еще один метод, который стоит немного больше, чем упоминание вскользь, хотя у него есть серьезные проблемы. Используя схему с отсечкой фазы (аналогичную той, что используется в диммерах ламп), можно изменять входное напряжение до регулирования, просто применяя довольно простое низкочастотное переключение. Тем не менее, это также вызывает гораздо большие, чем обычно, нагрузки на трансформатор и крышку фильтра, но это не является непреодолимой проблемой.

Переключающим элементом может быть MOSFET, IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) или SCR (кремниевый выпрямитель) с переключением, синхронизированным с сетью с помощью простого детектора перехода через ноль. Идея состоит в том, чтобы ввести задержку, начиная с перехода через ноль (ноль времени). Обычно проще (и добавляет меньше дополнительных проблем) дождаться, пока входное напряжение не упадет до желаемого значения , поэтому используется конфигурация «переднего фронта». Когда входное напряжение падает чуть ниже порогового значения, переключатель включается, заряжая основной конденсатор фильтра.Ниже представлена ​​упрощенная блок-схема.

Рисунок 5.1 — Блок-схема предварительного регулятора с отсечкой фазы

Проблемы, упомянутые ранее, включают чрезвычайно высокие пиковые токи , особенно при низком выходном напряжении при высоком токе. Их можно уменьшить, добавив катушку индуктивности и обратный диод (обозначенный как «Необязательно»), при этом самая большая проблема заключается в том, что индуктор должен нести большую составляющую постоянного тока без насыщения. Это означает, что необходимо использовать сердечник с низкой магнитной проницаемостью, поэтому для данной индуктивности необходимо больше витков.Это увеличивает сопротивление и увеличивает потери (то есть выделяется больше тепла). Однако включение катушки индуктивности даст лучшие результаты, чем вы получите в противном случае, и уменьшит сильноточные напряжения, которые в противном случае налагаются на трансформатор, мостовой выпрямитель и конденсатор фильтра. Диод (D1) должен быть быстродействующим, рассчитанным на максимальный выходной ток.

Этот метод использовался в нескольких коммерческих продуктах, и, хотя он делает именно то, что задумано, он плохо использует номинальную мощность трансформатора, если не используются индуктор и диод.Без них вы можете ожидать, что выходной ток трансформатора будет в четыре раза больше постоянного тока. Это означает, что для выхода 3 А постоянного тока (и с использованием трансформатора 25 В) трансформатор должен быть 300 ВА, тогда как обычно достаточно трансформатора на 150 ВА. Что еще хуже, катушка индуктивности должна быть довольно большой — требуется около 10 мГн, большой и дорогой компонент.

Схема работает, сравнивая входное управляющее напряжение с пилообразным сигналом, создаваемым генератором пилообразного сигнала и синхронизируемым с частотой сети с помощью детектора перехода через ноль.Когда напряжение переменного тока достигает необходимой амплитуды, выключатель выключается, предотвращая дальнейшую зарядку конденсатора. Показана «идеализированная» форма волны (при условии отсутствия катушки индуктивности или накопительного / фильтрующего конденсатора), и очевидно, что напряжение и ток, подаваемые на выход, уменьшаются в зависимости от фазового угла. Этот процесс и формы сигналов можно увидеть более подробно в статье проекта Project 157 — 3-Wire Trailing-Edge Dimmer. Это другое приложение, но сам процесс практически идентичен.

На самом деле у меня есть блок питания, использующий эту схему, но его вход 120 В переменного тока делает его практически бесполезным, если я не питаю его от Variac. На холостом ходу напряжение возрастает, затем медленно падает, пока не станет ниже порогового значения, когда оно снова подскакивает, и процесс повторяется (в некоторой степени случайным образом). Под нагрузкой это не так уж плохо, но я бы не рекомендовал эту технику. Помимо того, что тот, который у меня есть, рассчитан на 150 В при 5 А, он также весит около 40 кг и имеет один большой главный трансформатор очень , вспомогательный трансформатор меньшего размера для питания электроники и большой дроссель фильтра (индуктор ).Это очень «старая школа» с точки зрения планировки и конструкции, и никогда не находит применения. Даже не помню, как я стал им владеть! Если мне нужно такое напряжение и ток, я использую свой «монстр» источник питания Variac.

Еще один подход заключается в использовании понижающего (понижающего) преобразователя импульсного режима в качестве предварительного регулятора слежения. Вы можете думать об этом как о «высокотехнологичной» версии предварительного регулятора с отсечкой фазы, описанной выше, которая дает преимущества, но меньше недостатков (по крайней мере, с точки зрения использования трансформатора).Некоторые довольно мощные модули доступны по удивительно дешевым ценам, и идея состоит в том, чтобы обеспечить напряжение, подаваемое на транзисторы с последовательным проходом, всего на пару вольт выше выходного напряжения. Это может улучшить эффективность, так что вы можете обойтись гораздо меньшими радиаторами, а регулирование температуры не является такой проблемой. Должен быть предусмотрен подходящий механизм обратной связи, который управляет выходным сигналом импульсного преобразователя, чтобы он всегда был достаточно большим для обеспечения регулирования.

Предварительный регулятор снижает рассеиваемую мощность при последовательном проходе до нескольких ватт даже при полном токе. Само собой разумеется, что этот подход требует серьезной доработки, и, хотя это, вероятно, лучшее универсальное решение, его гораздо труднее получить правильно, чем любой из других рассмотренных вариантов. Это электронный эквивалент использования моторизованного Variac (как упоминалось выше), но он дешевле в изготовлении и проще в управлении. Если вы попытаетесь создать свою собственную конструкцию, то проблемы с дизайном могут оказаться весьма серьезными, а также может оказаться трудным убрать шум на конечном выходе.Если вам нужен очень низкий уровень шума (например, для выполнения измерений шума или искажений), шум переключения почти всегда будет влиять на измерения. Этот вариант здесь не рассматривается.

Одинарная поставка может быть привлекательной для некоторых людей, и это, безусловно, проще, чем версия с двойным отслеживанием. Конечно, если у вас есть только одна полярность, которая ограничивает ваши возможности в отношении того, что вы можете тестировать, но они обычно доступны у любого количества поставщиков.Схема, показанная ниже, адаптирована из схемы, показанной на нескольких различных веб-сайтах ^{[2, 3, 4]} . Таким образом, трудно определить, какой из них был «первым», и за эти годы в него было внесено много улучшений (или, по крайней мере, изменений, которые не всегда одинаковы!). Основы не сильно изменились, и тот, что показан ниже, обходится без одного регулятора напряжения в пользу простого диодно-регулируемого отрицательного источника питания. Поскольку я использовал операционные усилители LM358, отрицательное напряжение питания должно быть около -1.2В при довольно низком токе.

Когда источник питания находится в режиме ограничения тока, загорается светодиод, указывая на работу «постоянного тока». Обычно он выключен, поэтому вы можете сразу определить, потребляет ли нагрузка заданный ток с пониженным выходным напряжением. Работа с постоянным током особенно полезна для тестирования светодиодов высокой мощности или светодиодных матриц, поскольку именно так они и предназначены. Вам также понадобится переключатель «вкл / выкл», который снижает выходное напряжение до нуля в положении «выключено».Это важная функция (IMO), поскольку она позволяет вносить изменения без отключения источника питания. Лучше всего обеспечить переключение на выходе источника питания, поскольку это позволяет вам устанавливать напряжение при отключенном постоянном токе. Рассмотрите возможность использования реле (или двух) для переключения, в противном случае вам понадобится сверхмощный переключатель. В то время как напряжение можно снизить до (почти) нуля, подключив неинвертирующий вход U1B к земле, могут возникнуть «помехи» при первой подаче питания переменного тока. Этого можно избежать, переключив выход.

Источник питания, показанный ниже, является довольно простым, и вам нужно будет добавить как минимум измерители напряжения и тока, а также управления температурой (вентилятор и отключение по перегреву). Можно внести бесчисленное количество улучшений, но они сделают схему более сложной, более дорогой и предоставят более «захватывающие» способы сделать, казалось бы, незначительную ошибку и вызвать взрыв питания при первом включении.

Рисунок 6.1 — Схема однополярного питания

U1 — это стабилизатор 7815, но с стабилитроном 15 В на выводе «земли» для повышения напряжения до 30 В.R3 обеспечивает дополнительный ток стабилитрона для обеспечения стабильного выхода. U2A — текущий регулятор. Когда напряжение на инвертирующем входе (U2A, Pin 2) больше, чем на неинвертирующий вход (Pin 3), выходной сигнал переходит на низкий уровень, потянув вниз опорное напряжение, оказываемую U2B (регулятор напряжения). Напряжение снижается ровно на величину, необходимую для обеспечения подачи заданного тока на нагрузку.

Предел тока может изменяться от (теоретически) нуля до 2,5 А.VR4 позволяет регулировать, чтобы обеспечить опорное напряжение для U2A (ТР2) является как можно ближе к 825mV (825mV через R18 (0.33Ω) является выходной ток 2.5A). Может быть, можно увеличить выходной ток до 3А (990mV опорного напряжения), но вам нужно будет добавить еще один ряд пройти транзистор, чтобы сохранить транзисторов в пределах их SOA при минимальном напряжении и максимальном токе. Некоторый прорыв пульсации на максимальной мощности (напряжение и ток) вероятен, если вы не добавите больше емкости (C1).

При нахождении в режиме напряжения, U2B сравнивает опорное напряжение от VR2 с напряжением на выходе, уменьшенном на R16, R11 и VR3 (заданное напряжение).Если выходная мощность падает из-за нагрузки, U2B увеличивает мощность до комбинации выходного последовательного прохода (Q3, Q4 и Q5), чтобы поддерживать желаемое напряжение. Верхний предел выходного напряжения налагается операционным усилителем (U2), который не может форсировать свой выходной сигнал намного выше 25 В при типичном выходном токе около 2 мА (это зависит от коэффициента усиления выходной секции Q3, Q4 и Q5). . Следует отметить, что опорное напряжение сам называют выходные контакта отрицательного — это гарантирует, что регулятор будет корректировать любое падение напряжения на R18.Если бы было иначе, регулирование сильно пострадало бы, особенно при максимальном токе.

Обратите внимание, что тяжелые гусеницы имеют решающее значение, и любое значительное сопротивление в этих секциях нарушит определение тока. Также имейте в виду, что точки, обозначенные символом «земля», помечены как «Com» (общий). Они , а не , подключенные к шасси или какому-либо другому заземлению. Обозначение «Com» означает только то, что все отмеченные таким образом точки соединены вместе. Также обратите внимание на диоды со звездочкой (*), которые должны быть 1N5404 (3A непрерывно) или лучше.Все остальные диоды — 1N4004 или аналогичные (кроме мостового выпрямителя на 25 А, конечно). Настольные источники питания часто подключаются к «враждебным» нагрузкам, а сильноточные диоды (D8 и D9) служат для защиты источника питания.

В источнике питания используется измерение тока «низкой стороны», поэтому необходимы некоторые уловки, чтобы использовать его в качестве источника с двойным отслеживанием как с положительным, так и с отрицательным выходом. Резистор считывания тока (R18) — это компромисс между падением напряжения и рассеиванием. При максимальном токе (2,5 А) R18 рассеивает чуть более 2 Вт, что легко контролировать с помощью резистора с проволочной обмоткой 5 Вт.Регулировка напряжения и тока очень хорошая (по крайней мере, согласно симулятору), и нет никаких признаков нестабильности. Теоретически (всегда замечательно) ток можно отрегулировать до пары миллиампер, но на самом деле он не станет таким низким. Ожидайте около 50 мА или около того, но может быть немного ниже, чем (в зависимости от собственного смещения постоянного тока операционного усилителя). Можно добавить еще один подстроечный резистор для коррекции смещения постоянного тока операционного усилителя, но в этом нет необходимости (и добавляет что-то еще, что требует настройки).

Во всех альтернативных версиях для выхода указывается один 2N3055, но с закороченным выходом и максимальным током рассеиваемая мощность составит около 80 Вт, и поддержание последовательно проходных транзисторов при температуре 25 ° C будет невозможно. Устройства TIP35 имеют более высокую номинальную мощность (125 Вт) и хорошую SOA (безопасную рабочую зону), но все же необходимо использовать три вместо двух, показанных на рисунке. BD139 также нужен радиатор, но обычно достаточно простого «флажкового» типа.Как и любой транзистор, который рассеивает значительную мощность, необходимо отличное тепловое соединение с радиатором, и вам потребуется использовать вентилятор. Он может управляться термостатически и может использовать ШИМ (широтно-импульсную модуляцию) для управления скоростью, или он может просто включаться и выключаться. На рис. 8.1 показана подходящая схема как для работы вентилятора, так и для отключения источника питания, если он становится слишком горячим (что в данном контексте составляет температуру радиатора не более 50 ° C).

 ---
название: My DIY Bench Power Supply
дата: 2012-12-18 11:30:27
Теги: схема
---

# Мой настольный блок питания своими руками

__Еще одна вещь, которая нужна каждому (и, вероятно, уже построена), - это простой лабораторный стендовый источник питания .__ Многие люди используют такие вещи, как [модифицированные источники питания для ПК] (http: // web2.murraystate.edu/andy.batts/ps/powersupply.htm), но я не был сторонником этого, потому что мне нужно было что-то меньшее, с меньшим током и чище (с точки зрения RF). Мне не нужно ничего особенно мощного, просто что-то, чтобы обеспечить несколько общих напряжений для цифровой логики и небольших радиочастотных схем. Вот что я придумал!



[! [] (5_thumb.jpg)] (5.jpg)



На изображении выше вы можете увидеть обычный светодиод, который получает питание непосредственно от 5-вольтовой розетки. Токоограничивающего резистора нет, поэтому через светодиод проходит много тока, который сжигается, когда я его фотографировал.Амперметр (синий номер) показывает, что он потребляет 410 мА - эй! Макет довольно простой. Каждое подключение к красной банановой вилке обеспечивает напряжение (5, 5, 12 и переменное соответственно). Черные соединения заземлены. Черный разъем в верхнем левом углу - это заземление, чувствительное к току, и ток, проходящий через него, будет отображаться на синем циферблате. Правый циферблат показывает напряжение источника переменного напряжения и может варьироваться от 3,5 до 30,5 В в зависимости от того, где установлен потенциометр. Все выходы напряжения рассчитаны на ток около 1А.


[! [] (1_thumb.jpg)] (1.jpg)



__Я построил это, используя множество (eBay) компонентов, которые у меня были под рукой .__ Я часто экономлю деньги там, где могу, снабжая свой рабочий стол компонентами, которые я покупаю оптом. Вот что я использовал:

* Вольтметр постоянного тока 4,5-3,0 В - 2,08 доллара США (отправлено) eBay
* 0-9,99 Амперметр - 4,44 доллара США (с доставкой) на eBay
* Стабилизатор напряжения L7805 5V - 10 за 3,51 доллара (0,35 доллара США за шт.) (Отправлено) на eBay
* Стабилизатор напряжения L7812 12 В - 20 за 3,87 доллара США (0,19 доллара США за шт.) (Отправлено) на eBay
* Регулятор переменного напряжения LM317 - 20 за 6 долларов.15 (0,30 долл. США за шт.) (Отправлено) eBay
* Линейный потенциометр 10 кОм - 10 за 4,00 (0,40 долл. США за шт.) (Отправлено) на eBay
* подключения банановой вилки - 20 за 3,98 доллара США (0,20 доллара США за шт.) (отправлено) eBay
* алюминиевый корпус - 3,49 $ (радиошак)

ИТОГО: 13,60 $



! [] (LM317.gif)



Действительно ли переменное напряжение работает? Вольтметр точен? Давай проверим.



[! [] (4_thumb.jpg)] (4.jpg)



Я бы сказал, что работает нормально! Теперь у меня новый взгляд на рабочий стол.



[! [] (6_thumb.jpg)] (6.jpg)



__Заметка о желтом цвете: __ Первоначально я получил корпус из серебристого алюминия. Я отшлифовал его (чтобы сделать поверхность шероховатой), затем распылил желтой краской из спрея рустолеум. Я подумал, что это должно было быть по металлу, так что я мог бы попробовать. Я распылил его один раз, затем нанес второй слой через 20 минут, а затем дал высохнуть в течение ночи. В будущем я бы попробовал покрыть лаком, потому что его немного легко поцарапать. Тем не менее, это выглядит довольно круто, и в будущем мне придется начать окрашивать распылением больше моих корпусов.


! [] (rust.jpg)



__Заметка о сглаживающих конденсаторах .__ Практически на всех схемах линейных регуляторов напряжения, таких как LM7805, показаны разделительные конденсаторы до и после регулятора. Я добавил несколько конденсаторов разных номиналов на входе (вы можете увидеть их на схеме), но я намеренно _не_ включал сглаживающие конденсаторы на выходе. Причина заключалась в том, что я всегда ставил сглаживающие конденсаторы в свои макеты и в свои проекты, ближе к реальной схеме. Если бы я включил (и полагался) на выходные конденсаторы на уровне источника питания, я бы улавливал радиочастотный шум 60 Гц (и другой мусор) в кабелях, идущих от источника питания к моей плате.Короче говоря, на выходе нет конденсаторов, поэтому всегда нужно использовать хороший дизайн и добавлять развязывающие конденсаторы во все создаваемые схемы.

__Вход__ этой схемы - источник питания 48В от устаревшего струйного принтера. Он был прикреплен к разъему RCA, чтобы его можно было легко подключать и отключать.